基于arm9的嵌入式工控機設計報告-wenkub
2022-09-07 15:35:56 本頁面
【正文】 含溫度條件（－40℃～ 80℃）、濕度條件（ 5～ 95% RH）及“ 三防”（防水、防霉、防塵）要求。 方 向 設 計 學 生 日 志 時間 設計內容 關于 ARM 設計的各種器件功能的查閱了解 對于各器件 pcb 庫的下載選用 基于 AD 的原理圖設計 基于各元器件原理圖的 PCB 封裝 3 基于 ARM9 的嵌入式工控機設計 摘要 ： 嵌入式系統(tǒng)如今已廣泛地滲透到了科學研究、工程設計、局勢技術、各類產業(yè)和商業(yè)等許多領域，并且還在不斷發(fā)展與延伸。 本課題以 ARM9 的嵌入式工控設計為主要內容和開發(fā)對象，目標是 采用基于 ARM9 內核的 ATMEL 工業(yè)級嵌入式微處理 AT91SAM9X25，主頻為 400MHz，設計一款高性能、低功耗、低成本、小體積的嵌入式工業(yè)控制計算機。工控行業(yè)的產品和技術非常特殊，屬于中間產品，是為其他各行業(yè)提供可靠、嵌入式、智能化的工業(yè)計算機。 工控機系統(tǒng)無 論從硬件到軟件，幾乎繼承了通用 PC 的全部特征。 IPC 功耗較高、脆弱的存儲器系統(tǒng)以及體積和成本因素，在很多情況下已經完全抵消了其高性能和可維護性優(yōu)勢，不能滿足應用需求。 與 IPC 相比較，嵌入式工控機是對性能、成本、功耗、體積等約束條件進行平衡與折衷的 5 產物，很好地滿足了工業(yè)控制系統(tǒng)的要求，具有廣闊的發(fā)展前景。 CortexA8 處理器的速率可以在 600MHz 到超過1GHz 的范圍內調節(jié)，能夠滿足那些需要工作在 300mW 以下的功 耗優(yōu)化的移動設備的要求；以及滿足那些需要 2020 Dhrystone MIPS 的性能優(yōu)化的消費類應用的要求。 （三） 擴展支持 大 容量 SD 儲存卡 以及多路 GPIO，數字輸入輸出。 （七） 工業(yè)環(huán)境 溫度條件（ 40℃～ 80℃）、濕度條件（ 5～ 95% RH）及“三防”（防水、防霉、防塵）。而另一方面 在價格上不占優(yōu)勢，所以對比選擇用 sam9x25。 AM1806 主頻為 456MHz，支持 128MB DDR2 SDRAM 存儲器， 1GB NAND Flash 存儲器， 無10/100Mbps 自適應工業(yè)以太網接口， 無 CAN 總線接口， 4 路高速串口， 1 路調試串口， 1路 接口，大容量 SD 存儲卡以及多路 GPIO，并支持寬電壓范圍供電（ DC9V～ DC30V）。 綜上， AM1802 由于主頻不滿足 400MHz， 2 路 接口， 2 路 100 兆以太網接口而 淘汰， AM1806則由于沒有以太網接口， AM1808 與 AM1810缺少一路以太網接口而淘汰， AM1707則因為不支持 128MB DDR2 SDRAM 以及 1GB NAND Flash 而棄用。其中海力士生產的 DDR2 主要服務于消費產品其使用溫度范圍是 0℃～ 85℃，因此不適合本次設計要求。 7 四、系統(tǒng)設計 （一） 總體設計 圖 1 系統(tǒng)總體設計圖 （二） 電源設計 TI LMZ14202 可接受 6V 到 42V 之間的輸入電壓軌，提供低至 的可調且高精確度輸出電壓。輸出電流高達 2A，效率高達 90%。 AT91SAM9X25支持 一個 64字節(jié)的內部 ROM 嵌入引導程序： NANDFlash 的啟動， SD 卡的 DataFlash174。通過 USB 接口可以擴展各種各樣的功能，這些設備的使用都需要 USB Host 接口。 10 目前，在工控現(xiàn)場，為了把多個設備連接起來可以通過各種現(xiàn)場總線（比如 LonWorks，Profibus， CAN 總線等等）或者以太網技術。本次設計選擇的千兆以太網收發(fā)器 是DM9161A，另外在以太網收發(fā)器和以太網接口之間還要添加相應的變壓器，實現(xiàn)電壓的隔離和轉換，本次設計采用的 百 兆以太網接口是 66058146 其內置了變壓器。在 RS232 協(xié)議中，信號線的電壓為負邏輯關系，邏輯“ 1”為 5~15V，邏輯“ 0”為 +5~+15V，噪聲容限為 2V，也就是說要求接收器能識別低至 +3V 的信 號作為邏輯“ 0”，高到 3V 的信號為邏輯“ 1”。另外 5 個 RS232 接口的設計和此類似，分別由 AM335X的 UART UART UART UART5 模塊引出。 SD 部分的原理圖設計如圖所示： 12 圖１１ ＳＤ卡設計圖 （ 八 ） 數字輸入輸出設計 為應對復雜的工業(yè)環(huán)境，外部的數字信號要進入工控機里需要對其進行隔離，本次采用簡單可靠的光電耦合器進行輸入隔離，繼電器進行輸出
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