【正文】 ich is based on ARM7 core, and GPRS work to realize wireless data transmission. The system may collect multichannel data so that it can acquire and monitor the environment parameters distributedly. Then the system can be applied to atmosphere and water quality monitoring and traffic supervising etc. The system is posed of the LPC2131 MCU using 32bit ARM7 core, GPRS module interface, COM port, LCD and A/D module. The external analog signals or digital signals will be sent to center server by GPRS work, and also be displayed on the LCD. The paper first summarizes the relevant knowledge of the embedded system, with the mainly introduction of the function of LPC2131 MCU used in this design. After analyzing the functional requirement of this system in detail, the total principle and the plans of the system have been brought forward. Then the paper presents the hardware design plans of the MCU, and analyzes the design of the circuit and PCB in every functional module detailedly. The software design based on ?C/OS II realtime operating system(RTOS) is also be introduced. Finally, the paper summarizes the main research work, and makes a prospect of the developing platform with the advanced technology of information industry. Key Words: Embedded System。 文章重點闡述了基于 32 位 ARM 內核的 MCU硬件系統(tǒng)設計方法， 詳細介紹了各功能模塊的硬件電路和 PCB（印刷電路板）的設計過程和調試方法， 并對基于μ C/OSII 實時操作系統(tǒng)（ RTOS）的軟件系統(tǒng)設計方法也作了必要的介紹。該系統(tǒng)可以同時實現多路數據的采集，以便對現場環(huán)境進行分布式、 網絡化的 采集與監(jiān)控，可應用于大氣與水質環(huán)境監(jiān)測、道路交通監(jiān)測領域等。 該系統(tǒng) 由基于 32 位 ARM7 內核的 LPC2131 MCU、 GPRS 模塊接口、串行通信接口、 LCD 接口以及 A/D 模塊組成，可以將外部的模擬或數字信號通過GPRS 網絡發(fā)送到中心服務器，同時可以在 LCD 上 顯示。 最后，總結了本文的主要研究工作，并結合當今信息產業(yè)的先進技術對該平臺做了展望。 ARM； GPRS； ?C/OSII蘇州科技學院畢業(yè)論文 I 目 錄 第 1 章 緒論 ......................................................1 核心器件的選型 .................................................. 1 LPC2131 的發(fā)展及特性 ............................................ 2 第 2 章 系統(tǒng)硬件平臺設計 ...........................................5 外圍電路組成結構 ................................................ 5 電源電路 ........................................................ 6 系統(tǒng)時鐘電路 .................................................... 6 復位電路 ........................................................ 7 JTAG 接口 ....................................................... 8 串口及 GPRS 接口電路 ............................................. 9 LCD 顯示屏電路 ................................................. 10 ADC 電路 ....................................................... 11 GPRS 無線模塊 .................................................. 12 第 3 章 PCB 設計 ..................................................14 EDA 軟件 ....................................................... 14 制圖規(guī)范步驟 ................................................... 14 原理圖的繪制 ................................................... 16 PCB 板圖的繪制 ................................................. 16 元器件的封裝 ............................................... 17 元器件的布局 ............................................... 17 PCB 的布線 .................................................. 18 第 4 章 系統(tǒng)調試 .................................................20 電源部分、 JTAG 口、復位部件、系統(tǒng)時鐘驗證 ...................... 20 串口及 GPRS 接口電路調試 ........................................ 21 A/D 轉換測量電路 ............................................... 22 LCD 顯示測試 ................................................... 22 調試中的問題及解決對策 ......................................... 25 第 5 章 總結及展望 ...............................................27 致 謝 .........................................................28 參考文獻 ........................................................29 附錄 A .........................................................30 附錄 B 中文譯文 .................................................33 附錄 C 英文原文 ??????????????????????????? 41蘇州科技學院畢業(yè)論文 1 第 1 章 緒論 嵌入式系統(tǒng)一般指非 PC 系統(tǒng)，它是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟件硬件可裁減，適應對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。另外它還有以下優(yōu)點：不需要專用的通信線路，可以利用現成的全球網絡，而且協(xié)議是標準的、公開的。 本課題的主要目標是要以微處理器為核心，借助于 GPRS 網絡，輔以周邊 I/O設備的設計，在 ?C/OSII 實時操作系統(tǒng)的控制下，實現遠程的模擬 /數字信號的采集、轉換，并在 LCD 上直觀顯示采集的數據，同時通過 GPRS 模塊，將結果發(fā)送到指定的聯網終端或中心服務器上。 (3)設備能夠實現小尺寸、微功耗和低成本 (4)外部資源豐富，開發(fā)成本低，可大量生產。 基于以上原則，我們選擇的 MCU 是 NXP 出產的 LPC2131 微控制器，它具有 RISC 體系的一般特點，如：具有大量的寄存器；絕大多數操作都在寄存器中進行，通過 Load/Store 的體系結構在內存和寄存器間傳遞數據；尋址方式簡單；采用固定長度的指令格式 (32 位指令， 3 地址指令格式 )，除此之外， ARM7TDMI 系列微處理器在目前市場上應用最廣的原因是因為它 100MIPS的性能 0. 25mW / MHz的平均功耗 (最大功耗不超過 50 m W) 己經能夠適應絕大多數嵌入式應用所需要的計算能力。具有覆蓋范圍廣（移動網絡覆蓋范圍，能使用移動電話的地方就可以使用）、組網方便快捷（安裝即可使用）、運 行成本低（按流量計費）等諸多優(yōu)點。 圖 11 系統(tǒng)設計方案 LPC2131的發(fā)展及特性 LPC2131 的內核 ARM7TDMI 是從 ARM6 核發(fā)展而來的。片內 Boot裝載軟件實現在系統(tǒng) /在應用中編程（ ISP/IAP）。 (4) 2個 32位定時器 /計數器（帶 4路捕獲和 4路比較通道）、 PWM單元（ 6路輸出）和看門狗?？膳渲脙?yōu)先級和向量地址。 (11)片內晶振頻率范圍： 1～ 30 MHz。 (15)單個電源供電，含有上電復位（ POR）和掉電檢測（ BOD）電路： CPU操作電壓范圍： ~ V ( V+/－ 10%)， I/O口可承受 5V的最大電壓。當然用戶可以斷開此路，接入外部模擬輸入，達到實用目地。 圖 21 外圍電路連接圖 在外圍電路具體連接和作用確定了的情況下，下面進行系統(tǒng)各個模塊電路的具體設計。 LPC2131具有獨立的模擬電源引腳 VDDA、 VSSA。 SPX1117為一個低功耗正向電壓調節(jié)器，其可以用在一些高效率，小封裝的低功耗設計中。 SPX1117提供多種 3引腳封裝： SOT223， TO252， TO220及 TO263。具體電路見下圖 22。具體電路如圖 23所示。 CAT1025 包含 1個精確的 Vcc 監(jiān)控測電路和 2個開漏輸出： RESET 和RESET 。 CAT1025 的電源監(jiān)控電路和復位電路用在系統(tǒng)上、下電時保護存儲器和系統(tǒng)微控制器，防止掉電條件的產生。高電平有效和低電平有效的復位信號使 CAT1024/25 與微控制器和其它 IC 器件的連接變得很簡單。 需要特別注意的是，使用 CAT1025芯片時，其 RESET引腳上的下拉電阻和下拉電阻是不能省略的。如果用戶需要使用 ～ I/O，不進行 JTAG 仿真調試，則可以在用戶程序中通過設置 PINSEL2寄存器來使 LPC2131內部 JTAG接口禁止。 SP3232E 系列有一個高效的電荷泵，工作電壓為 時只需 電容就可進行操作。 15kV 人體放電模式和 IEC100042 氣隙放電模式。串口 UART0 電路的連接如圖 26 所示。這種電荷泵和 Sipex 的驅動器結構 允許 SP3243E 系列在 +～ + 范圍內的某個電壓下發(fā)送兼容 RS232 特性的信號。 另外， LPC2131的 ISP使能管腳 ( )與 DCD1功能腳復用，在系統(tǒng)復位蘇州科技學院畢業(yè)論文 10 時若 口為低電平，則進入 ISP 狀態(tài) ；同樣，在程序仿真調試過程中，若把 JP1 短接，則 DCD1 保持為低電平，影響 MODEM 接口正確使用。 我們根據實際情況，選擇了常用的 6字符 x 2行 的 JDL162A模塊，其 字符點陣為 5 x 8點 驅動方式為 1/16D。當RS 和 RW 共同為低電平時可以寫入指令或者顯示地址，當 RS 為低電平 RW 為高電平時可以讀忙信號，當 RS 為高電平 RW 為低電平時可以寫入數據。 圖 29 JDL162A 的電路連接