【文章內(nèi)容簡介】 交由串口發(fā)送模塊完成，實現(xiàn)RS232串口流與以太網(wǎng)端口流的透明轉(zhuǎn)換。 串口收發(fā)控制模塊 實現(xiàn)RS232串口數(shù)據(jù)流的收／發(fā)控制，包括微控制器、MAX232等元件。微控制器控制串口數(shù)據(jù)收發(fā)，接收串口源數(shù)據(jù)，封裝后寫入以太網(wǎng)發(fā)送緩沖區(qū)打包傳輸；同時，接收以太網(wǎng)應用層的數(shù)據(jù)，解析并發(fā)送給測控設備。它不關(guān)心通信數(shù)據(jù)的具體意義，只負責接收／發(fā)送，封裝／拆封串口幀，提供通用接口。 MAX232 接口電路MAX232芯片是MAXIM公司生產(chǎn)的低功耗、單電源雙RS232發(fā)送/接收器。適用。MAX232芯片內(nèi)部有一個電源電壓變換器，可以把輸入的＋5V電源變換城RS232C輸出電平所需10V電壓，所以采用此芯片接口的串行通信系統(tǒng)只要單一的＋5V電源就可以?，F(xiàn)選用其中一路發(fā)送/接受。T1I接S3C4510B的TXD0端，R1O接S3C4510B的RXD0端。因為MAX232具有驅(qū)動能力，所以不需要外加驅(qū)動電路。 以太網(wǎng)接口控制芯片 RTL8019AS以太網(wǎng)控制芯片選用RealTek公司高度集成的全雙工以太網(wǎng)控制器RTL80l9AS，收發(fā)可同時達到l0Mbps速率。該芯片具有以下特性： 遵循Ether II和IEEE802．3標準； NE2020系列網(wǎng)卡芯片兼容； 具有16位數(shù)據(jù)線接口和20位地址線接口，支持8／16位的數(shù)據(jù)模式； 內(nèi)置16kB的SRAM； 支持跳線和免跳線兩種模式， 免跳線模式下支持微軟的即插即用模式； 支持8條線路的中斷請求； 支持3種標準電源關(guān)閉模式。武漢工業(yè)學院 2020 畢業(yè)論文第 9 頁 共 28 頁三. 系統(tǒng)硬件選型 協(xié)議轉(zhuǎn)換處理 CPU 選擇在一般的協(xié)議轉(zhuǎn)換系統(tǒng)中，大多數(shù)都使用單片機作控制及處理CPU，這樣不但不能保證其實時性，并且由于其尋址空間有限，需要擴展外圍電路，使系統(tǒng)過于復雜從而導致系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，所以在本系統(tǒng)中我們選用 Samsung公司的 S3C44B0X 微處理器作為協(xié)議轉(zhuǎn)換的控制處理 CPU 。Samsung 公司的S3C44B0X通過提供全面的、通用的片上外設，大大減少了系統(tǒng)電路中除處理器外的元器件配置，從而使系統(tǒng)成本最小化。S3C44B0X微處理器片內(nèi)集成ARM7TDMI核，并在ARM7TDMI核的基礎(chǔ)上集成了豐富的外圍功能模塊，包括：8KB cache，內(nèi)部SRAM，LCD控制器，帶自動握手的2通道UART，4通道DMA，外部儲存器控制器，帶有PWM功能的5通道定時器，具有日歷功能的RTC（實時時鐘） ，71個通用可編程I/O口，PLL倍頻器，8通道10位ADC，I2S總線接口，I2C總線接口和同步SIO接口，大大簡化了外圍電路的設計。S3C44B0X采用一種新的三星ARM CPU嵌入總線結(jié)構(gòu)SAMBA2，最大達66MHZ。選用S3C44B0X一方面可以提高處理速度，另一方面由于 S3C44B0X 的外圍集成了豐富的功能模塊，簡化了控制CPU的外圍電路。 S3C44B0X 的引腳分析及系統(tǒng)配置電路S3C44B0X有160個腳，除去系統(tǒng)數(shù)據(jù)和地址總線之后，由我們來進行配置的引腳就比較少了，配置電路主要完成系統(tǒng)上電后的一些初始化，對系統(tǒng)的穩(wěn)定工作十分重要。下面就詳細介紹這些引腳，以及如何對這些引腳進行配置。（1） OM[1:0]: 輸入 OM[1:0]設置S3C44B0X在測試模式和確定nGCS0的總線寬度,邏輯電平在復位期間由這些管腳的上拉下拉電阻確定。00:8bit 01:16bit 10:32bit 11:Test mode 在本系統(tǒng)中采用16bit配置，將OM0通過上拉電阻接電源，OM1通過電阻接地。（2） OM[3:2]輸入：OM[3:2]確定時鐘模式。00 =由晶振(XTAL0,EXTAL0),和PLL on決定 01 = EXTCLK和 PLL on決定10, 11 = 芯片測試模式本系統(tǒng)的時鐘由晶振(XTAL0,EXTAL0),和PLL on決定，所以將OM2和OM3都通過10K電阻接地。（3） EXTCLK輸入：當OM[3:2]選擇外部時鐘時的外部時鐘輸入信號線，不武漢工業(yè)學院 2020 畢業(yè)論文第 10 頁 共 28 頁用時必須接高（） 。在系統(tǒng)中我們選用了晶振做時鐘源，所以該腳接地。（4） XTAL0模擬輸入：系統(tǒng)時鐘內(nèi)部振蕩線路的晶體輸入腳。 EXTAL0模擬輸出：系統(tǒng)時鐘內(nèi)部振蕩線路的晶體輸出腳，它是XTAL0的反轉(zhuǎn)輸出信號。 PLLCAP模擬輸入：接系統(tǒng)時鐘的環(huán)路濾波電容（700PF） 。本系統(tǒng)采用外部8MHz的晶振，PLLCAP通過820PF的電容接地。（5） XTAL1模擬輸入：RTC時鐘的晶體輸入腳。EXTAL1模擬輸出：RTC時鐘的晶體輸出腳。它是XTAL1的反轉(zhuǎn)輸出信號。 （6） ENDIAN 輸入：它確定數(shù)據(jù)類型是little endian還是big endian，邏輯電平在復位期間由該管腳的上拉下拉電阻確定。0:little endian 1:big endian：本系統(tǒng)中該腳接地。（7） AREFT輸入：ADC頂參考電壓輸入。系統(tǒng)中接電容后接地。AREFB輸入：ADC底參考電壓輸入。系統(tǒng)中接電容后接地。AVCOM輸入：ADC公共參考電壓輸入。系統(tǒng)中接電容后接地。 （8） nRESET：復位信號，nRESET引腳為低電平達到一定時間后S3C44B0X進復位狀態(tài)。在電源打開已經(jīng)穩(wěn)定時，nRESET必須保持低電平至少4個MCLK周期。（9） VDD ：S3C44B0X內(nèi)核邏輯電壓（） 。VSS: S3C44B0X內(nèi)核邏輯地。VDDIO: S3C44B0X I/O口電源()。VSSIO: S3C44B0X I/O地。RTCVDD:RTC電壓(,)。VDDADC:ADC電壓()。VSSADC:ADC地。 串口引腳描述及其與 S3C44B0X 的接口引腳描述RTL8019AS具有16位數(shù)據(jù)線接口和20位地址線接口，支持8／16位的數(shù)據(jù)模式，其數(shù)據(jù)端口與S3C44B0X的低16位數(shù)據(jù)線相連，中斷請求端口接CPU的外部中斷EINT3引腳. 系統(tǒng)網(wǎng)卡接口電路原理圖如圖3武漢工業(yè)學院 2020 畢業(yè)論文第 11 頁 共 28 頁 圖 3 網(wǎng)卡接口電路原理圖 電源電路 S3C44B0X的時鐘電源管理模塊集中管理時鐘脈沖的發(fā)生與電源。電源管理具有5種模式，使CPU核等基本模塊及外圍模塊的功耗得到優(yōu)化與配置。由于本系統(tǒng)對功耗并沒有特殊要求，所以我們選用正常模式。時鐘向S3C44B0X的CPU核和外設提供時鐘信號，這種模式下，當所有的外設都打開時，功耗達到最高值。，所以系統(tǒng)電源由兩部分組成。SP1117的輸入最高電壓可達25V，最大電流為800mA，完全可以達到系統(tǒng)功耗要求。電路圖如下圖4所示：武漢工業(yè)學院 2020 畢業(yè)論文第 12 頁 共 28 頁 圖4 圖5 晶振電路與復位電路 晶振電路用于向CPU及其他電路提供工作時鐘，S3C44B0X的時鐘源可以是來自外部晶振，也可是來自外部時鐘，主時鐘來源可以是外部的晶振或外部時鐘。時鐘發(fā)生器有一個振蕩器連接到外部晶振上，同時還有一個PLL把低頻震蕩器的輸出作為自己的輸入，產(chǎn)生S3C44B0X所需的高頻信號，本系統(tǒng)中采用外部晶振和PLL倍頻產(chǎn)生CPU主頻的模式。S3C44B0X使用無源8M晶振，通過 PLL 調(diào)整CPU 時鐘使得其工作時鐘為 64MHz。武漢工業(yè)學院 2020 畢業(yè)論文第 13 頁 共 28 頁 圖 6 晶振電路在系統(tǒng)中，復位電路主要完成系統(tǒng)的上電復位和系統(tǒng)在運行時用戶的按鍵復位功能。復位電路可由簡單的RC電路構(gòu)成，也可使用其他的相對較復雜，但功能更完善的電路。本系統(tǒng)采用較簡單的RC復位電路，經(jīng)使用證明，其復位邏輯是可靠的。復位電路如圖7所示： 圖 7 復位電路兩級斯密特觸發(fā)器電路用于按鈕去抖動和波形整形，通過調(diào)整R1和C1的參數(shù)，可調(diào)整復位狀態(tài)的時間。該復位電路的工作原理如下：在系統(tǒng)上電時，通過電阻R19向電容C33充電，當C19兩端的電壓未達到高電平的門限電壓時，nRESET端輸出為低電平，系統(tǒng)處于復位狀態(tài)；當C33兩端的電壓達到高電平的門限電壓時，nRESET端輸出為高電平，系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)。 當用戶按下按鈕S5時，C1兩端的電荷被釋放掉，nRESET端輸出為低電平，系統(tǒng)進入復位狀態(tài)，再重復以上的充電過程，系統(tǒng)進入正常工作狀態(tài)。 武漢工業(yè)學院 2020 畢業(yè)論文第 14 頁 共 28 頁 實時時鐘電路實時時鐘RTC器件是一種能提供日歷/時鐘及數(shù)據(jù)存儲等功能的專用集成電路，常用作各種計算機系統(tǒng)的時鐘信號源和參數(shù)設置存儲電路。特別是在各種嵌入式系統(tǒng)中用于記錄事件發(fā)生的時間和相關(guān)信息，如通信工程、電氣自動化、工業(yè)控制等自動化程度高的領(lǐng)域中的無人值守環(huán)境。S3C44B0X片內(nèi)集成實時時鐘RTC單元，在系統(tǒng)關(guān)閉的情況下，RTC電源可由后備電池供電，以繼續(xù)運行。RTC可通過ARM指令向CPU傳送數(shù)據(jù)。傳送的數(shù)據(jù)包括秒、分、時、星期、日期、月份和年份。，可實現(xiàn)鬧鐘（告警）功能。S3C44B0X的實時時鐘單元外圍電路如圖8所示： 圖 8 實時時鐘電路 FLASH 存儲器接口電路 由于S3C44B0X自身不具有ROM，因此必須外接ROM器件來存儲放、掉電后仍需要保存的代碼和數(shù)據(jù)。閃速存儲器（Flash Memory）具有非易失性，并且可輕易擦寫。Flash技術(shù)結(jié)合了OTP存儲器和EEPROM的可再編程性能，因此，得到越來越廣泛的使用。在本協(xié)議轉(zhuǎn)換中我們選用SST公司推出的容量為1MB16bit的CMOS多用途Flash ROM SST39VF160作為ARM處理器系統(tǒng)的程序和數(shù)據(jù)存儲器。 武漢工業(yè)學院 2020 畢業(yè)論文第 15 頁 共 28 頁Flash MemorySST39VF160采用標準總線接