【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 流電源供電，另一種是電源范圍在740V的寬電源直流供電。工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的電源多為12V或24V的開(kāi)關(guān)電源，而且工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境惡劣，為了滿足工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的需求，為保證系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性，我們選用的供電模塊、電源轉(zhuǎn)換模塊都要從性價(jià)比高、帶負(fù)載能力強(qiáng)等方面考慮選型。由于考慮無(wú)線數(shù)據(jù)終端的應(yīng)用環(huán)境要求，經(jīng)過(guò)認(rèn)真考慮系統(tǒng)決定選用寬電壓輸入電壓模塊?？紤]到負(fù)載電流和功耗，電源芯片選用開(kāi)關(guān)式，由于通信模塊與微控制器所需電壓不一致，選用為通信模塊供電。LM2576可將740V的直流電轉(zhuǎn)換成5V直流電作為寬電壓范圍電源。同時(shí)為了縮小產(chǎn)品的尺寸，選擇的芯片封裝為貼片形式。 電源電路具體設(shè)計(jì) 在寬電源供電下，首先740V的直流電源進(jìn)過(guò)LM2576DCDC變換成5V直流電，然后LM2576的輸出經(jīng)MIC29302轉(zhuǎn)換給無(wú)線模塊供電。圖 LM2576電源轉(zhuǎn)換電路 ，LM2576輸入端和輸出端（MIC29302的輸入端）的兩個(gè)二極管IN5408為保護(hù)二極管以防電源接反損壞芯片，D3為穩(wěn)壓管，穩(wěn)定電源輸出,電感L1作用是濾波，使輸出5V電壓更加穩(wěn)定。 圖 模塊電源電路，直接給MG2639 模塊供電。MG2639 。由得。為滿足要求R21/，故R21=、 R1=1K，計(jì)算得VBAT=。圖 ，EN接高電平使能轉(zhuǎn)換，RSN為低電壓檢測(cè)復(fù)位端。當(dāng)輸出電壓過(guò)低時(shí)，延時(shí)檢測(cè)發(fā)出復(fù)位信號(hào)。本系統(tǒng)未用此端。C116為電源端去耦電容。 主控外圍電路 主控電路主控芯片為L(zhǎng)PC 2132，采用外部看門(mén)狗，外部看門(mén)狗芯片選擇SP706。，系統(tǒng)上電后，SP706S 自動(dòng)產(chǎn)生200ms 低電平復(fù)位信號(hào)，使MCU 正常復(fù)位。MCU 配置一個(gè)I/O 管腳為輸出，并接到WDI。如果I/O 固定為HIGH 或LOW 電平不變， 后，SP706S 內(nèi)部的看門(mén)狗定時(shí)器就會(huì)溢出并使/WDO 輸出低電平，而/WDO 已連接到手動(dòng)復(fù)位/MR，因此會(huì)導(dǎo)致/RST 管腳輸出低電平復(fù)位信號(hào)使MCU 重新復(fù)位。MCU 在正常工作情況下當(dāng)然是不允許這樣反復(fù)復(fù)位的，因此必須在程序里及時(shí)反轉(zhuǎn)I/O 的狀態(tài)，該操作被形象地稱為“喂狗”。每次反轉(zhuǎn)WDI 輸入狀態(tài)都能夠清除SP706S 內(nèi)部的看門(mén)狗定時(shí)器，從而確保/WDO 不會(huì)輸出低電平（為保證可靠，喂狗間隔應(yīng)當(dāng)小于1s）。利用外部看門(mén)狗的好處是使系統(tǒng)更加穩(wěn)定可靠，避免內(nèi)部看門(mén)狗定時(shí)器限制系統(tǒng)功能。，這樣使得系統(tǒng)時(shí)間更加準(zhǔn)確。圖 看門(mén)狗電路 ，C3C3晶振YR14組成主控時(shí)鐘電路，R14為起振電阻阻值為1MΩ。CON2為程序下載短接端口，需下載程序時(shí)，在上電短接CON2，這樣上電后LPC2132自動(dòng)進(jìn)入下載模式。D9為運(yùn)行指示LED。圖 主控電路 串口通信電路 由于在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)大部分的串口通信接口，一般采用RS232或RS485接口方式，為了滿足不同用戶的需求，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)了兩種接口方式，可供用戶根據(jù)自身?xiàng)l件自由選擇。故選用sp3232en和sp3485en作為GPRS無(wú)線終端與下位機(jī)的通信接口。，均為工業(yè)級(jí)芯片。 ，D10為數(shù)據(jù)傳輸指示燈。圖 RS232電路 ，485電路中的CON2 、CON3是232與485的通信接口切換接線端子，當(dāng)RXD0與3485RXD短接、TXD0與3485TXD短接時(shí)，系統(tǒng)對(duì)外為485接口，反之為232接口。A、B輸出末端的電阻作為線路的匹配電阻，也是為了避免信號(hào)的反射影響系統(tǒng)性能。UC0504A集成了四個(gè)TVS管，在A、B線路上各接一個(gè)TVS管，瞬態(tài)電壓抑制器TVS可以有效的保護(hù)器件免遭瞬態(tài)高壓的損害，它可以瞬間由高阻態(tài)變成低阻態(tài)，使兩極間的電壓箝位于一個(gè)預(yù)定值，有效地保護(hù)電子線路中的精密元器件，免受各種浪涌脈沖的損壞。J5為485對(duì)外接口。當(dāng)REDE為高電平時(shí)主控向485發(fā)送數(shù)據(jù)，為低電平是進(jìn)過(guò)485接收數(shù)據(jù)。 圖 RS485電路 電平轉(zhuǎn)換電路和部分指示電路 由于MG2639通信模塊數(shù)字信號(hào)輸入高電平不能大于3V，所以需要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，從而保證通信正常，避免燒壞模塊。利用三極管開(kāi)關(guān)特性進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。 ，三極管截止RXD為高電壓值為V_MSM=,當(dāng)MCU_TXD為低電平時(shí)，三極管飽和導(dǎo)通RXD為低電平。電容C20 、C2 C23的作用是減弱環(huán)境對(duì)數(shù)據(jù)信號(hào)干擾。 ，當(dāng)無(wú)線模塊工作正常時(shí)，D6點(diǎn)亮，DD4為模塊工作狀態(tài)指示。開(kāi)機(jī)狀態(tài)：D4指示燈滅；找網(wǎng)狀態(tài)：D4指示燈以3Hz 頻率閃爍；Idle 狀態(tài)：D4指示燈以1Hz 頻率閃爍；Traffic 狀態(tài)（通話、上網(wǎng)等）：D4指示燈以5Hz 頻率閃爍。圖 電平轉(zhuǎn)換電路圖 電平轉(zhuǎn)換電路 無(wú)線模塊外圍電路設(shè)計(jì) 無(wú)線模塊插板電路 無(wú)線模塊MG2639 模塊是28引腳郵票接口模塊，功能支持短信、語(yǔ)音通話、數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。無(wú)線模塊MG2639 模塊具有一個(gè)完整全雙工UART 接口（以下簡(jiǎn)稱UART 串口），最大速率為115200bps， CMOS 電平信號(hào)，邏輯功能符合RS232 接口協(xié)議中的規(guī)定。這路UART 串口可作為串行數(shù)據(jù)接口，通常用于AT 指令、數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)、升級(jí)模塊軟件等。鑒于本系統(tǒng)功能需求，用到的引本設(shè)計(jì)主要用到的是數(shù)據(jù)傳輸業(yè)務(wù)。用到的引腳有RXD、TXD串口引腳，RSSI_LED為網(wǎng)絡(luò)信號(hào)指示和與SIM卡相關(guān)的信號(hào)引腳。圖 模塊電路 SIM卡電路 SIM卡電路電源為MG2639V_CARD輸出電壓提供。由于SIM 卡的設(shè)計(jì)需要滿足ESD 電氣性能，防止環(huán)境下ESD 損壞SIM 卡的情況，故本設(shè)計(jì)在4 路SIM 卡信號(hào)上都加上了TVS 器件。并且在4 路SIM 卡信號(hào)上都加了電容值為22PF的濾波電容。減少信號(hào)的干擾。CLK為SIM卡的時(shí)鐘，DATA為SIM卡的數(shù)據(jù)，RST為SIM卡的工作復(fù)位信號(hào)。圖 SIM卡外圍電路 存儲(chǔ)模塊電路設(shè)計(jì) 存儲(chǔ)模塊電路采用鐵電存儲(chǔ)，所用芯片為FM24CL64，它具有64Ｋ的非易失RAM。它是以I2C總線的方式進(jìn)行讀寫(xiě)訪問(wèn)。可以進(jìn)行寫(xiě)保護(hù)設(shè)置。更高的擦寫(xiě)次數(shù)和強(qiáng)度，更快作出的FRAM寫(xiě)入比EEPROM更具優(yōu)越性，也是選擇鐵電存儲(chǔ)的原因之一。鐵電存儲(chǔ)有以下特點(diǎn)： 數(shù)據(jù)的收集方面。在實(shí)際應(yīng)用中的數(shù)據(jù)收集和保存，F(xiàn)RAM提供了一個(gè)更優(yōu)越的解決方案。它比電池備份的SRAM更具成本效益，而且提供比EEPROM更好的寫(xiě)屬性。 高噪聲環(huán)境。寫(xiě)入EEPROM可以挑戰(zhàn)任何嚴(yán)重的噪聲或電源波動(dòng)的環(huán)境。目前，長(zhǎng)時(shí)間的EEPROM寫(xiě)時(shí)間可能導(dǎo)致寫(xiě)損壞，F(xiàn)RAM的寫(xiě)入時(shí)間可以在一微秒內(nèi)快速完成。通常這個(gè)時(shí)間要比噪聲或電源波動(dòng)擾亂的時(shí)間短得多。 維修跟蹤。在復(fù)雜的系統(tǒng)中，維修信息更需要被加快記錄。由于高擦寫(xiě)次數(shù)，F(xiàn)RAM作出理想的系統(tǒng)日志。此外，2線的FM24CL64接口允許內(nèi)存分布在整個(gè)最小系統(tǒng)中使用。 鑒于鐵電存儲(chǔ)的上述優(yōu)點(diǎn)，故本系統(tǒng)采用FM24CL64存儲(chǔ)登錄參數(shù)等相關(guān)配置。、AA2接地，確定了器件地址。FMWP接高電平時(shí)寫(xiě)保護(hù)。FMWP接低電平時(shí)可進(jìn)行寫(xiě)操作。圖 鐵電存儲(chǔ)電路 4 軟件程序設(shè)計(jì) 軟件總體設(shè)計(jì)主流程 本文軟件設(shè)計(jì)部分，主要按照系統(tǒng)工作過(guò)程進(jìn)行的設(shè)計(jì)。首先是對(duì)LPC2132涉及到的各功能部分進(jìn)行初始化設(shè)置，包括主頻、串口、定時(shí)器、I2C總線。其次是對(duì)GPRS登陸參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，包括連接的IP和相應(yīng)的端口號(hào)。最后建立TCP服務(wù)器鏈接，進(jìn)入TCP工作模式，完成上下行數(shù)據(jù)的透明傳輸。以下為具體流程圖。 圖 系統(tǒng)主流程圖 系統(tǒng)初始化 系統(tǒng)中斷初始化 ARM7中斷為向量中斷，向量中斷控制器（VIC）具有32個(gè)中斷請(qǐng)求輸入，可將其編程分為3類：FIQ、向量 IRQ 和非向量 IRQ?？删幊谭峙錂C(jī)制意味著不同外設(shè)的中斷優(yōu)先級(jí)可以動(dòng)態(tài)分配并調(diào)整?？焖僦袛嗾?qǐng)求（FIQ）具有最高優(yōu)先級(jí)。向量 IRQ 具有中等優(yōu)先級(jí)。該級(jí)別可分配32個(gè)中斷中的16個(gè)。32個(gè)請(qǐng)求中的任意一個(gè)都可分配到16個(gè)向量IRQ slot中的任意一個(gè)。其中slot0具有最高優(yōu)先級(jí)，而slot15則為最低優(yōu)先級(jí)。非向量IRQ的優(yōu)先級(jí)最低。VIC將所有向量和非向量IRQ“相或”向 ARM 處理器產(chǎn)生 IRQ 信號(hào)。IRQ 服務(wù)程序可通過(guò)讀取VIC的一個(gè)向量地址寄存器跳到相應(yīng)地址。如果有任意一個(gè)向量IRQ發(fā)出請(qǐng)求，VIC則提供最高優(yōu)先級(jí)請(qǐng)求IRQ服務(wù)程序的地址，否則提供所默認(rèn)程序的地址。 中斷程序的初始化是對(duì)系統(tǒng)內(nèi)需要用到的中斷進(jìn)行包括優(yōu)先級(jí)及其中斷程序入口地址的初始化，首先是選擇中斷類型，本系統(tǒng)中所有中斷一律選擇為向量中斷，然后使能相應(yīng)的中斷，LPC2132為每一個(gè)中斷源提供一個(gè)通道號(hào)。在中斷控制寄存器015中寫(xiě)入中斷通道號(hào)，中斷控制寄存器0中的中斷優(yōu)先級(jí)最高。以此來(lái)設(shè)定各中斷源的優(yōu)先級(jí)。最后在相應(yīng)的向量地址寄存器中寫(xiě)入32位中斷程序入口地址。中斷服務(wù)程序就會(huì)在向量地址寄存器中讀出，并在每次中斷程序執(zhí)行完畢后清零向量地址寄存器來(lái)結(jié)束中斷程序。圖 中斷初始化流程圖 主頻配置 主頻的配置其實(shí)是對(duì)PLL（鎖相環(huán)）進(jìn)行設(shè)定達(dá)到系統(tǒng)需要的系統(tǒng)主頻， PLL接受的輸入時(shí)鐘頻率范圍為10MHz~25MHz。輸入頻率通過(guò)一個(gè)電流控制振蕩器（CCO）倍增到范圍10MHz~60MHz（CPU頻率范圍）。倍頻器可以是從1 到 32 的整數(shù)（實(shí)際上，由于 CPU 最高頻率的限制， LPC2132的倍頻值不能高于6）。CCO 的操作頻率范圍為 156MHz~320MHz，因此在環(huán)中有一個(gè) PLL 提供所需要的輸出頻率使 CCO 保持在頻率范圍內(nèi)。輸出分頻器可設(shè)置為 2，4，8 或 16，由于輸出分頻器的最小值為 2，它保證了 PLL 輸出有 50%的占空比。PLL的激活由PLLCON 寄存器控制。PLL 倍頻器和分頻器的值由 PLLCFG 寄存器控制。為了防止 PLL 參數(shù) 改變或PLL失效，對(duì)這兩個(gè)寄存器進(jìn)行了保護(hù)。對(duì)它們的保護(hù)由一個(gè)類