【文章內(nèi)容簡介】 它包含一個(gè)帶有采樣保持的12位的逐次逼近寄存器(SuccessiveApproximation Registcr，SAP)，具有并行的三態(tài)輸出驅(qū)動(dòng)器。ADS7842在2mW的功率消耗下達(dá)到200kHz的采樣頻率，參考電壓范圍可以從100mV到Vcc。 低功耗，高速率以及自身的多路復(fù)用器使得ADS7842成為體積小重量輕的需要多路數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換和測量的嵌入式系統(tǒng)的理想選擇?！妗?5℃的溫度范圍內(nèi)正常工作，適合工業(yè)現(xiàn)場的惡劣環(huán)境。NCS2，NCS4~NCS7這些片選系統(tǒng)沒有使用，可以任意選擇一路作為譯碼器的使能信號(hào)。本設(shè)計(jì)選擇的是NCS6，其地址空間是0x70000000~0x7FFFFFFF，基地址為0x7000000016路模擬通道的地址空間是0x70000040~0x7000005E，為了選通這些地址，必須通過譯碼器對(duì)這些地址進(jìn)行譯碼，以完成不同的芯片操作.工業(yè)現(xiàn)場的測溫器件主要有熱電偶和熱電阻傳感器，測量出來的信號(hào)值一般很小，只有20～100mV，需要通過溫度變送器轉(zhuǎn)變?yōu)闃?biāo)準(zhǔn)的0(4)~20mA電流信號(hào)或者(0)1～5V的電壓信號(hào)。這里以常見的4~20mA電流信號(hào)為例，16路標(biāo)準(zhǔn)電壓信號(hào)連接多路開關(guān)DG506，為了穩(wěn)定輸入電壓和電流以保護(hù)元器件或者預(yù)設(shè)缺省電位，應(yīng)在每路輸入電壓進(jìn)入多路開關(guān)之前外加470Ω的下拉電阻。A[3：0]連接地址線的AB[4：11]，多路選通后，通過D端輸出。~+Vcc之間，Vcc使用5V的直流電壓，所以D端的輸出值接入AD芯片之前需要經(jīng)過合理的轉(zhuǎn)換。經(jīng)過OP07的兩次倒相后，輸入端420mA的電流轉(zhuǎn)換為15V的電壓信號(hào)，以便連入ADS7842。本設(shè)計(jì)中選用ADS7842的通道l，所以A[1：0]接地。nADC_CS分別與系統(tǒng)讀使能信號(hào)NRD和系統(tǒng)寫使能信號(hào)NWR0相或后作為芯片的讀寫使能信號(hào)，同時(shí)nADC_CS作為片選信號(hào)輸入。轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在DB[11:0]中[4]。（2）信號(hào)輸出電路設(shè)計(jì)DAC712是一個(gè)高效的16位并行雙緩沖D/A轉(zhuǎn)換器，177。10v的電壓輸出，并帶有+10V的參考電壓精確溫度補(bǔ)償。數(shù)字接口是一個(gè)快速的，60ns的最小寫脈沖寬度，當(dāng)模擬信號(hào)輸出復(fù)位時(shí)有清除功能。數(shù)據(jù)線的DB[15：0]接DAC712的數(shù)據(jù)輸入端，nDAC_CS0接使能端A0，根據(jù)變送器的不同的需要，同樣可以通過搭接運(yùn)算放大電路把輸出信號(hào)轉(zhuǎn)換成4～20mA或者15V的標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)。由于ADS7842的工作電壓是+5V，數(shù)字量輸出高電平是+~+5V，低電平是，DAC712的工作電壓是177。12V，數(shù)字量輸入高電平是+2V~，低電平是0V~8V，而AT91RM9200的工作電壓是+，所以要完成兩者的數(shù)據(jù)通信必須進(jìn)行電平的轉(zhuǎn)換。本設(shè)計(jì)選用74LVCHl62245芯片完成電平之間的轉(zhuǎn)換。 存儲(chǔ)模塊設(shè)計(jì)（1）Nor Flash存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)Flash存儲(chǔ)器是一種可在系統(tǒng)(InSystem)進(jìn)行電擦寫、掉電后信息不丟失的存儲(chǔ)器。它具有低功耗、大容量、擦寫速度快、可整片或分扇區(qū)在系統(tǒng)編程(燒寫)、擦除等特點(diǎn)，在體積、抗震性方面都有很大的優(yōu)勢，并且可由內(nèi)部嵌入算法完成對(duì)芯片的操作，因而在各種嵌入式中得到廣泛的應(yīng)用。作為一種非易失性存儲(chǔ)器，F(xiàn)lash在系統(tǒng)中通常用于存放程序代碼、常量表以及一些在系統(tǒng)掉電后需要保存的用戶數(shù)據(jù)等。常用的Flash為8位或16位的數(shù)據(jù)寬度。主要生產(chǎn)廠商為Atmel、AMD、Hyundai等，他們生產(chǎn)的同型器件一般具有相同的電氣特性和封裝形式，可通用[10]。～，單片容量2MX 16位，采用48腳TSOP封裝，16位數(shù)據(jù)寬度，可以8位字節(jié)數(shù)據(jù)寬度工作。Flash分成71個(gè)扇區(qū)，通過對(duì)其內(nèi)部的命令寄存器寫入標(biāo)準(zhǔn)的命令序列，可對(duì)Flash完成編程、整片擦除、按扇區(qū)擦除以及其他操作。Flash中主要存放程序代碼、系統(tǒng)內(nèi)核、常量表等等，選用一片16位的Flash存儲(chǔ)器構(gòu)建Flash存儲(chǔ)系統(tǒng)已經(jīng)足夠，本設(shè)計(jì)采用一片2MXl6位的AT49BV322A作為Flash存儲(chǔ)系統(tǒng)，容量為4MB。由于Flash的特殊性，系統(tǒng)上電或復(fù)位后從此處獲取指令并開始執(zhí)行，因此，應(yīng)將存有程序代碼的Flash存儲(chǔ)器配置到Chipselect0上。即將NCS0連至AT49BV322A的/CE端。AT91RM9200的NCS0連接/CE端，起始地址為0xl0000000；AT91RM9200的NRD接/OE端；NWRO接/VIE端；地址總線A[20：1]連接地址端口A[l9：0]，數(shù)據(jù)總線DB[15：0]連接數(shù)據(jù)端口DQ[15：0]。（2） SDRAM電路設(shè)計(jì)與Flash不同，SDRAM不具有掉電保持?jǐn)?shù)據(jù)的特性，但其存取速度大大高于Flash存儲(chǔ)器，具有讀寫的屬性，因此SDRAM在系統(tǒng)中主要用于程序的運(yùn)行空間，數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。當(dāng)系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，CPU首先從復(fù)位地址0x0處讀取啟動(dòng)代碼，在完成系統(tǒng)的初始化后，程序代碼一般調(diào)入SDRAM中運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，同時(shí)，系統(tǒng)及用戶堆棧、運(yùn)行數(shù)據(jù)也都放在SDRAM中。SDRAM的存儲(chǔ)單元可以理解為一個(gè)電容，總是傾向于放電，為避免數(shù)據(jù)丟失，必須定時(shí)刷新(充電)。因此要在系統(tǒng)中使用SDRAM，就要求微處理器具有刷新控制邏輯，或是在系統(tǒng)中另外加入刷新控制邏輯電路。AT91RM9200芯片在片內(nèi)具有獨(dú)立的SDRAM刷新控制邏輯，可方便地與SDRAM接口。本設(shè)計(jì)采用的是Hyundai公司的HY57V281620H，單片容量為4BanksX 2MX16位，采用54腳TSOP，兼容LⅣTTL接口，支持自動(dòng)刷新(AutoRefresh)和自刷新(SelfRefresh)，單片為16位數(shù)據(jù)寬度，適用于要求內(nèi)存密度大和高帶寬的場合。本設(shè)計(jì)選用2片16位的HY57V281620H構(gòu)成32位SDRAM存儲(chǔ)系統(tǒng)，滿足嵌入式操作系統(tǒng)以及各種復(fù)雜的算法運(yùn)行要求 SDRAM的控制信號(hào)比較多，連接電路也相對(duì)復(fù)雜。AT91RM9200的NCSl分別接兩片的/CS端；AT91RM9200的SDWE分別接兩片的/WE端；HY57V281620H的DQML和AQMH是高低字節(jié)選擇信號(hào)，AT91RM9200的A0/NBS0接片1的DQML，NwRl肘BSl/CFIOw接片1的DQMH，同理，A1/NBS2接片2的DQML，NwR3/NBs3/CFIOw接DQMH。BA0和BAl是SDRAM的選擇信號(hào)，AT91RM9200的A16/BA0和A17/BAl分別接兩片的BA0和BAl，SDCKE和SDCK分別接兩片的CKE和CLK，作為SDRAM的時(shí)鐘使能和時(shí)鐘。地址總線的A[13：2]接兩片的A[11：0]，數(shù)據(jù)總線的D[15：0]接片1的DQ[15：0]，D[31：16]接片2的DQ[15：0]，組成32位數(shù)據(jù)[11]。（3）NandFlash存儲(chǔ)器電路設(shè)計(jì)Nand結(jié)構(gòu)Flash數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器是超大容量數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的理想選擇，是Samsung公司推出并著力開發(fā)的新一代數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器件，～，體積小，功耗低，按頁進(jìn)行讀寫，按塊擦除，通過I/O口分時(shí)復(fù)用作為命令/地址/數(shù)據(jù)接口。在本設(shè)計(jì)中，采用Samsung公司的K9F1208UOM存儲(chǔ)數(shù)據(jù)，容量為64M8位。該器件由4096個(gè)塊組成，每個(gè)塊有32個(gè)頁，每頁由512字節(jié)的數(shù)據(jù)和1字節(jié)的備用空間(用來存儲(chǔ)糾錯(cuò)碼、壞塊信息和文件系統(tǒng)的相關(guān)的數(shù)據(jù))組成。這528字節(jié)分成A、B、C三個(gè)區(qū)。對(duì)每一頁的尋址需要通過I/O口送出三個(gè)地址，第二、三行地址指明尋址到某一頁，第一列地址指明尋址到頁的指定區(qū)中某一字節(jié)。對(duì)頁的分區(qū)命令為00H，01H，50H，其中00H選擇A區(qū)，01H選擇B區(qū)，50H選擇c區(qū)。選定區(qū)的內(nèi)部尋址是由第一個(gè)列地址完成的，A0～A7最大尋址256字節(jié)。由于NandFlash對(duì)數(shù)據(jù)的讀寫操作都是以頁為單位的，擦除則是以塊為單位的，因此一次擦除的最小空間為0x4000(214)字節(jié)。對(duì)芯片的讀寫以及擦除命令的寫入都是通過置高CLE引腳同時(shí)向I/O0~I/O7寫入命令代碼字節(jié)來完成的，地址的寫入則是通過置高ALE引腳同時(shí)寫入地址字節(jié)來完成。 通訊模塊設(shè)計(jì)串行通信模塊設(shè)計(jì)幾乎所有的微控制器、PC都提供串行接口，使用電子工業(yè)協(xié)會(huì)(EIA)推薦的RS．232C標(biāo)準(zhǔn)，這是一種很常用的串行數(shù)據(jù)傳輸總線標(biāo)準(zhǔn)。早起它被應(yīng)用于計(jì)算機(jī)和終端通過電話線和MODEM進(jìn)行遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)傳輸，隨著微型計(jì)算機(jī)和微控制器的發(fā)展，不僅遠(yuǎn)距離，近距離也采用該通信方式。在近距離通信系統(tǒng)中，不再使用電話線和MODEM，而直接進(jìn)行端到端的連接。 JTAG接口電路設(shè)計(jì)JTAG(Jomt TestActionGroup，聯(lián)合測試行動(dòng)小組)是一種國際標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測試及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、調(diào)試，n1AG技術(shù)是是一種嵌入式調(diào)試技術(shù)，它在芯片內(nèi)部封裝了測試電路TAP(TestAccess Porc，測試訪問口)，通過專用的JTAG測試工具對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測試。目前大多數(shù)比較復(fù)雜的器件都支持JTAG協(xié)議，如ARM，DSP，F(xiàn)PGA等。標(biāo)準(zhǔn)的JTAG接口是4線：TMS，TCK，TDI，TDO，分別為模式選擇，時(shí)鐘，數(shù)據(jù)輸入和數(shù)據(jù)輸出。以太網(wǎng)控制器接口電路工業(yè)生產(chǎn)中以太網(wǎng)的組態(tài)是一種非常普遍的形式，通過網(wǎng)絡(luò)化完成對(duì)數(shù)據(jù)的采集和控制是現(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)的方向。AT91RM9200內(nèi)嵌有以太網(wǎng)控制器，使用IEEE802．3u數(shù)據(jù)幀格式控制主機(jī)與物理層間的數(shù)據(jù)交換。以太網(wǎng)控制器根據(jù)引腳輸出配置不同，可使用獨(dú)立媒體接口(MII)或簡化獨(dú)立媒體接口(RMH)來傳輸數(shù)據(jù)。由于AT91RM9200未提供物理層接口，故需外接一個(gè)物理層芯片，以提供以太網(wǎng)的接入通道。本設(shè)計(jì)采用DAVICOM公司的DM9161作為以太網(wǎng)的物理層接口。DM9161是一款低功耗高性能的CMOS芯片，支持10M和100M以太網(wǎng)傳輸，它起編碼、譯碼輸入和輸出數(shù)據(jù)的作用。4 嵌入式Linux操作系統(tǒng)的建立 交叉編譯環(huán)境的建立登錄：//，，或者更高的版本。，。(1)建立交叉編譯環(huán)境目錄mkdir/usr/10cal/armcd/usr/local/armtarjxvfcross(2)修改環(huán)境變量cd/rootis a.bash profile的修改部分如下：.bash_profileGet the aliases and functionsIf[f~/.bashrc]；then.~/.bashrcfiUser specific environment and startup programsexport TARGET=export PRJROOT=/home/armlinuxexport PREFIX=${PRJROOT}/toolsexport TARGET_PREFIX=${PREFIX}/${TARGET}exportPATH=$PATH：$HOME/bin：$PREFIX/bin：/usr/local/arm/：/sbin：/usr/sbin：/usr/10cal/sbinunset USERNAME用vi編輯器編寫一個(gè)簡單的程序。includeimmain() {printf(“Hello Linux!\n”)；return 0：}保存后退出。armlinuxgcc hellofile hellohello：ELF 32bit LSB executable，ARM，version l(ARM)，for GNU/Linux ，dynamically linked(uses shared libs)，not stripped說明生成的hello是可以工作在ARM平臺(tái)上的，也證明了交叉編譯工具鏈?zhǔn)怯行Р⑶沂强捎玫腫18]。 BootLoader模塊設(shè)計(jì) BootLoader概述在嵌入式系統(tǒng)中，系統(tǒng)引導(dǎo)程序(BootLoader)的作用與PC上的BIOS似，通過BootLoader可以完成對(duì)ARM板上的主要部件如CPU、SDRAM、Flash、串行El等進(jìn)行初始化，然后調(diào)用內(nèi)核，同時(shí)傳遞參數(shù)給內(nèi)核，主要完成如下工作。建立和初始化SDRAM，探測所有的SDRAM位置和大小并進(jìn)行初始化。BootLoader初始化并啟動(dòng)一個(gè)串口，讓內(nèi)核的串口驅(qū)動(dòng)自動(dòng)探測哪個(gè)串口作為內(nèi)核的控制臺(tái)。檢測機(jī)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，BootLoader探測機(jī)器類型傳遞給內(nèi)核MACH TYPE值。BootLoader創(chuàng)建和初始化內(nèi)核的標(biāo)記列表(tagged list)，傳遞系統(tǒng)內(nèi)存的大小和位置，以及根文件系統(tǒng)的位置。調(diào)用內(nèi)核鏡像?？梢詮腇lash調(diào)用內(nèi)核，也可以從RAM中調(diào)用內(nèi)核。BootLoader通常分為兩級(jí)，依賴于CPU體系結(jié)構(gòu)的代碼，比如設(shè)備初始化代碼等，通常放在一級(jí)BootLoader中，而且通常都用ARM匯編語言來實(shí)現(xiàn)，以達(dá)到短小精悍的目的。而二級(jí)BootLoader則通常用c語言實(shí)現(xiàn)，這樣可以實(shí)現(xiàn)更復(fù)雜的功能，而且代碼會(huì)具有更好的可讀性和可移植性。 階段 二級(jí)BootLoader 步驟1 硬件設(shè)備初始化 初始化本階段要用到的硬件設(shè)備 步驟2 為二級(jí)代碼準(zhǔn)備RAM空間 檢測系統(tǒng)內(nèi)存映射 步驟3 拷貝二級(jí)代碼到RAM空間 將kemel映像和根文件系統(tǒng)映像從Flash讀到RAM空間 步驟4 設(shè)置堆棧 為內(nèi)核設(shè)置啟動(dòng)參數(shù) 步驟5 跳轉(zhuǎn)到二級(jí)代碼的C入口點(diǎn) 調(diào)用內(nèi)核 BootLoader的兩級(jí)代碼 AT91RM9200的啟動(dòng)流程 要移植BootLoader，必須首先清楚AT91RM9200的啟動(dòng)流程。AT91RM920有片內(nèi)引導(dǎo)和片外引導(dǎo)兩種方式，由一根跳線控制。系統(tǒng)上電后檢測BMS的電平，如果BMS為高電平，則系統(tǒng)從片內(nèi)ROM啟動(dòng)，如果為低，則從片外Flash啟動(dòng)。AT91RM9200的ROM上電后被映射到0x00000000和0x00100000處，這兩個(gè)地址都可以訪問到ROM。由于AT91RM9200內(nèi)部有128K的片內(nèi)ROM，其中固化了一個(gè)BootLoader和UpLoader