【正文】 ）設(shè)計(jì)和基于處理器設(shè)計(jì)的嵌入式軟件開(kāi)發(fā)功能整合在一起的產(chǎn)品，一種同時(shí)進(jìn)行PCB和FPGA設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)的解決方案，具有將設(shè)計(jì)方案從概念轉(zhuǎn)變?yōu)樽罱K成品所需的全部功能。 　　這款最新高端版本Altium Designer ，Protel2004在內(nèi)的先前一系列版本的功能和優(yōu)點(diǎn)以外，還增加了許多改進(jìn)和很多高端功能。Altium Designer ，全面集成了FPGA設(shè)計(jì)功能和SOPC設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)功能，從而允許工程師能將系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的FPGA與PCB設(shè)計(jì)以及嵌入式設(shè)計(jì)集成在一起。 軟件介紹首先在PCB部分，除了Protel2004中的多通道復(fù)制；實(shí)時(shí)的、阻抗控制布線功能；SitusTM自動(dòng)布線器等新功能以外，Altium Designer ：差分對(duì)布線，F(xiàn)PGA器件差分對(duì)管腳的動(dòng)態(tài)分配， PCB和FPGA之間的全面集成，從而實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)引腳優(yōu)化和非凡的布線效果。還有PCB文件切片，PCB多個(gè)器件集體操作，在PCB文件中支持多國(guó)語(yǔ)言（中文、英文、德文、法文、日文）,任意字體和大小的漢字字符輸入，光標(biāo)跟隨在線信息顯示功能，光標(biāo)點(diǎn)可選器件列表，復(fù)雜BGA器件的多層自動(dòng)扇出，提供了對(duì)高密度封裝（如BGA）的交互布線功能, 總線布線功能，器件精確移動(dòng)，快速鋪銅等功能。 　　交互式編輯、出錯(cuò)查詢、布線和可視化功能，從而能更快地實(shí)現(xiàn)電路板布局,支持高速電路設(shè)計(jì)，具有成熟的布線后信號(hào)完整性分析工具. Altium Designer 對(duì)差分信號(hào)提供系統(tǒng)范圍內(nèi)的支持，可對(duì)高速內(nèi)連的差分信號(hào)對(duì)進(jìn)行充分定義、管理和交互式布線。支持包括對(duì)在FPGA項(xiàng)目?jī)?nèi)部定義的LVDS信號(hào)的物理設(shè)計(jì)進(jìn)行自動(dòng)映射。 LVDS 是差分信號(hào)最通用的標(biāo)準(zhǔn)，廣泛應(yīng)用于可編程器件。Altium Designer 可充分利用當(dāng)今FPGA 器件上的擴(kuò)展I/O管腳。 其次　　在原理圖部分，新增加“靈巧粘帖”可以將一些不同的對(duì)象拷貝到原理圖當(dāng)中，比如一些網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)， 一頁(yè)圖紙的BOM表，都可以拷貝粘帖到原理圖當(dāng)中。原理圖文件切片，多個(gè)器件集體操作，文本筐的直接編輯，箭頭的添加，器件精確移動(dòng)，總線走線，自動(dòng)網(wǎng)標(biāo)選擇等！ 強(qiáng)大的前端將多層次、多通道的原理圖輸入、VHDL開(kāi)發(fā)和功能仿真、布線前后的信號(hào)完整性分析功能。在信號(hào)仿真部分，提供完善的混合信號(hào)仿真,在對(duì)XSPICE 標(biāo)準(zhǔn)的支持之外，還支持對(duì)Pspice模型和電路的仿真。對(duì)FPGA設(shè)計(jì)提供了豐富的IP內(nèi)核，包括各種處理器、存儲(chǔ)器、外設(shè)、接口、以及虛擬儀器 。 第三　　在嵌入式設(shè)計(jì)部分，增強(qiáng)了JTAG器件的實(shí)時(shí)顯示功能，增強(qiáng)型基于FPGA的邏輯分析儀，可以支持32位或64位的信號(hào)輸入。除了現(xiàn)有的多種處理器內(nèi)核外，還增強(qiáng)了對(duì)更多的32位微處理器的支持，可以使嵌入式軟件設(shè)計(jì)在軟處理器，F(xiàn)PGA內(nèi)部嵌入的硬處理器，分立處理器之間無(wú)縫的遷移。使用了Wishbone 開(kāi)放總線連接器允許在FPGA上實(shí)現(xiàn)的邏輯模塊可以透明的連接到各種處理器上。Altium Designer Xilinx MicroBlaze，TSK3000 等32位軟處理器，PowerPC 405 硬核，并且支持AMCC 405和Sharp BlueStreak ARM7 系列分立的處理器。對(duì)每一種處理器都提供完備的開(kāi)發(fā)調(diào)試工具。 　　引入了以FPGA為目標(biāo)的虛擬儀器，當(dāng)其與 LiveDesignenabled硬件平臺(tái)NanoBoard結(jié)合時(shí)，用戶可以快速、交互地實(shí)現(xiàn)和調(diào)試基于FPGA的設(shè)計(jì)，可以更換各種FPGA子板,支持更多的FPGA器件，例如 Cyclone II,Stratix II , ProASIC3,Virtex4,MAX II等系列器件，提供了各個(gè)廠家近百種類型的FPGA子板，包括幾十款FPGA+MCU（CPU）+RAM+SDRAM的子板。 在器件庫(kù)方面支持基于ODBC和ADO的數(shù)據(jù)庫(kù)，可以使用OrCAD的器件庫(kù)。完全兼容Protel98/Protel99/Protel99se/ProtelDXP，并提供對(duì)Protel99se下創(chuàng)建的DDB和庫(kù)文件導(dǎo)入功能，還增加了PCAD,OrCAD PADS PCB等軟件的設(shè)計(jì)文件和庫(kù)的導(dǎo)入, AutoCAD和其它軟件的文件導(dǎo)入和導(dǎo)出功能。完整的ODB++ / Gerber CAM系統(tǒng)使得用戶可以重新設(shè)計(jì)原有有的設(shè)計(jì)，彌補(bǔ)設(shè)計(jì)和制造之間的差異. Altium 　　Designer ，在FPGA和板級(jí)設(shè)計(jì)中，同時(shí)支持原理圖輸入和HDL硬件描述輸入模式；同時(shí)支持基于VHDL的設(shè)計(jì)仿真，混合信號(hào)電路仿真、布局前/ Designer ，并且在PCB布線中采用了無(wú)網(wǎng)格的SitusTM拓?fù)溥壿嬜詣?dòng)布線功能；同時(shí)，將完整的CAM輸出功能的編輯結(jié)合在一起。 　　Altium Designer 是兩年之內(nèi)的第六次更新，極大地增強(qiáng)了對(duì)高密板設(shè)計(jì)的支持，可用于高速數(shù)字信號(hào)設(shè)計(jì)，提供大量新功能和改進(jìn)，改善了對(duì)復(fù)雜多層板卡的管理和導(dǎo)航，可將器件放置在PCB板的正反兩面，處理高密度封裝技術(shù)，如高密度引腳數(shù)量的球型網(wǎng)格陣列 (BGAs)。 　　Altium Designer Insight? 系統(tǒng)把設(shè)計(jì)師的鼠標(biāo)變成了交互式的數(shù)據(jù)挖掘工具。 Board Insight 集成了“警示”顯示功能，可毫不費(fèi)力地瀏覽和編輯設(shè)計(jì)中疊放的對(duì)象。工程師可以專注于其目前的編輯任務(wù)，也可以完全進(jìn)入目標(biāo)區(qū)域內(nèi)的任何其他對(duì)象，這增加了在密集、多層設(shè)計(jì)環(huán)境中的編輯速度。 　　Altium Designer 引入了強(qiáng)大的‘逃逸布線’引擎，嘗試將每個(gè)定義的焊盤通過(guò)布線剛好引到BGA邊界，這令對(duì)密集BGA類型封裝的布線變的非常簡(jiǎn)單。 顯著的節(jié)省了設(shè)計(jì)時(shí)間，設(shè)計(jì)師無(wú)需手動(dòng)就可以完成在一大堆焊盤間將線連接這些器件的內(nèi)部管腳。 　　Altium Designer ，簡(jiǎn)化了復(fù)雜板卡的設(shè)計(jì)導(dǎo)航功能，設(shè)計(jì)師可以有效處理高速差分信號(hào)，尤其對(duì)大規(guī)模可編程器件上的大量LVDS資源。 　　Altium Designer 充分利用可得到的板卡空間和現(xiàn)代封裝技術(shù)，以更有效的設(shè)計(jì)流程和更低的制造成本縮短上市時(shí)間。 程序的調(diào)試采用仿真器keil uVision2調(diào)試，程序調(diào)試編譯界面如圖所示。圖15 程序調(diào)試編譯界面系統(tǒng)的仿真采用Proteus 7 Professional軟件。DIP開(kāi)關(guān)仿真界面如圖所示。圖16 DIP開(kāi)關(guān)調(diào)試界面DIP開(kāi)關(guān)有八位，其中兩位設(shè)置波特率，六位設(shè)置MAC ID當(dāng)開(kāi)關(guān)撥到“ON”時(shí)為“0”，撥到“OFF”時(shí)為“1”。如圖26所示，開(kāi)關(guān)前兩位設(shè)置的是01，后六位設(shè)置的是010101,把設(shè)置好的數(shù)據(jù)傳到P0口，再通過(guò)數(shù)據(jù)總線傳到CAN控制器SJA1000通過(guò)程序設(shè)置模塊的波特率和地址。八路開(kāi)關(guān)量輸入仿真界面如下圖17 八路開(kāi)關(guān)量電路仿真界面該仿真是在開(kāi)關(guān)量信號(hào)輸入端加載方波信號(hào)模擬開(kāi)關(guān)量信號(hào)，由圖可見(jiàn)，7路開(kāi)關(guān)量為高電平，有開(kāi)關(guān)量輸入，在單片機(jī)Ｐ０口相應(yīng)輸出了低電平。 該模塊可以將開(kāi)關(guān)量電信號(hào)傳送到CAN總線中，通過(guò)CAN總線，CANPC接口卡傳送到計(jì)算機(jī)中顯示。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過(guò)程中有以下幾點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)：在硬件方面必須考慮合理地供電，注意對(duì)各個(gè)CAN器件的電源，地之間的濾波，以及復(fù)位電路的設(shè)計(jì)，同時(shí)在實(shí)際印刷電路板的設(shè)計(jì)時(shí)，合理布線，要加強(qiáng)地線，增強(qiáng)系統(tǒng)的抗干擾性。，對(duì)于匹配總線阻抗，起著相當(dāng)重要的作用。忽略掉它們，會(huì)使系統(tǒng)通信的抗干擾性及可靠性大大降低，甚至無(wú)法通信。，它的取值定了系統(tǒng)處于高速工作方式還是斜率控制方式。把該引腳與地直接相連，系統(tǒng)高速工作方式，在這種方式下，位避免射頻干擾，建議使用屏蔽電纜作總線；而在波特率較低，總線較短時(shí)，一般采用斜率控制方式上升及下降的斜率取決于Rs的阻值，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明15200k歐姆為Rs較為理想的阻值，在該方式下可以使用平行線或雙絞線作為總線，否則將不能形成CAN協(xié)議所要求的邏輯電平。如系統(tǒng)傳輸距離近，環(huán)境干擾小，可以不用電流隔離。這樣可以把82C250的Vref端（）與RX1腳相連，從而簡(jiǎn)化了電路。，SJA1000的片選信號(hào)一般由地址總線經(jīng)譯碼得到，并由此決定出CAN控制器各存器的地址。實(shí)際應(yīng)用中。所以SJA1000的地址為:7F00H7F32H。，AT89C51的上電復(fù)位，需要從低到高的電平變化來(lái)激活，而SJA1000的17腳RST被激活，需要一個(gè)由高電平到低電平的跳變，因此必須加一個(gè)反相器。：其主要是設(shè)置CAN的通信參數(shù)。需要初始化的寄存器有：模式寄存器，時(shí)分寄存器，接收代碼寄存器，屏蔽寄存器，總線定時(shí)寄存器，輸出控制寄存器等。需要注意的是，這些寄存器只有在復(fù)位期間可寫訪向，因此對(duì)這些寄存器初始化前，必須確保系統(tǒng)進(jìn)入了復(fù)位狀態(tài)，并且系統(tǒng)中各CAN控制器的總線定時(shí)寄存器的初始化字必須相同。：現(xiàn)場(chǎng)的各傳感器把開(kāi)關(guān)量信號(hào)進(jìn)行處理后，發(fā)向CAN控制器的發(fā)送緩沖區(qū)，然后啟動(dòng)CAN控制器的發(fā)送命令。此時(shí)CAN控制器將自動(dòng)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，不再需傳感器的微控制器進(jìn)行干預(yù)。若系統(tǒng)中有多個(gè)傳感CAN控制器同時(shí)向總線發(fā)送數(shù)據(jù)，則CAN控制器通過(guò)信息幀中的標(biāo)識(shí)符來(lái)進(jìn)行仲裁，標(biāo)識(shí)符數(shù)值最小的CAN控制器具有總線的優(yōu)先使用權(quán)。：整個(gè)微機(jī)測(cè)控系統(tǒng)中的CAN控制器檢測(cè)到總線上有數(shù)據(jù)時(shí)會(huì)自動(dòng)接收總線上的數(shù)據(jù)，存入其接收緩沖區(qū)，并向89C51微控制器發(fā)送接收中斷，啟動(dòng)中斷接收服務(wù)程序，89C51通過(guò)執(zhí)行中斷接收服務(wù)程序，從CAN控制器的接收緩沖區(qū)讀取數(shù)據(jù)，并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步處理工作。：集成了所有的數(shù)據(jù)采集，參數(shù)設(shè)定，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析等功能。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)操作人員對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的人工干預(yù)，如修改給定值，控參數(shù)和報(bào)警限等，添加了參數(shù)的修該功能。，經(jīng)常會(huì)遇到CAN總線不同或者總線突然關(guān)閉現(xiàn)象，其主要原因是由于在數(shù)據(jù)傳輸中出現(xiàn)丟幀現(xiàn)象，從而引起出錯(cuò)，當(dāng)錯(cuò)誤計(jì)數(shù)器達(dá)到一定是會(huì)自動(dòng)關(guān)閉總線，因此必須在軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中，及時(shí)對(duì)其錯(cuò)誤狀態(tài)ES進(jìn)行判斷，再出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)需對(duì)SJA1000進(jìn)行軟件復(fù)位，恢復(fù)通訊。，SJA1000是與8250+51系列單片機(jī)的方式做CAN的控制應(yīng)用。如果是1M/s的通訊速度的話，實(shí)際上的流量只有大概500多K的樣子，上述問(wèn)題產(chǎn)生的原因是SJA1000的發(fā)送緩沖區(qū)只有一個(gè)，應(yīng)用程序在判斷發(fā)送完一幀需要裝載的數(shù)據(jù)長(zhǎng)度，然后根據(jù)長(zhǎng)度再裝載相應(yīng)的數(shù)據(jù)到緩沖區(qū)，這個(gè)過(guò)程要消耗掉了一定的時(shí)間（特別是標(biāo)準(zhǔn)51內(nèi)核的單片機(jī)），因此CAN總線上的數(shù)據(jù)流實(shí)際上是發(fā)送一幀就有一個(gè)比較長(zhǎng)的空閑區(qū)，這樣一來(lái)就浪費(fèi)了總線資源。5 結(jié)論通過(guò)對(duì)系統(tǒng)的硬件、軟件的反復(fù)調(diào)試和充分利用C語(yǔ)言的模塊性、可修改性和可移植性的特點(diǎn)，調(diào)試結(jié)果證明，該基于CAN總線的模擬量數(shù)據(jù)采集模塊的設(shè)計(jì)方案是成功的。在充分考慮到現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的情況下，八路開(kāi)關(guān)量模塊能達(dá)到預(yù)期設(shè)定的控制指標(biāo)，控制精度較高。數(shù)據(jù)采集通信控制器能高速、有效的采集和處理現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)了信息通信處理。體現(xiàn)的CAN總線的高性能，高可靠性的優(yōu)點(diǎn)，能創(chuàng)造很好的經(jīng)濟(jì)效益。歸納起來(lái)有三點(diǎn):，解決了遠(yuǎn)距離測(cè)試的問(wèn)題，且是實(shí)時(shí)性好，網(wǎng)絡(luò)傳輸速度快。，根據(jù)實(shí)際需要，用戶可選擇不同的方案，既解決了問(wèn)題，又降低了成本。，實(shí)時(shí)性強(qiáng)，方便靈活，系統(tǒng)生命力強(qiáng)?；贑AN總線的模擬量數(shù)據(jù)采集模塊是利用現(xiàn)場(chǎng)總線集散控制系統(tǒng)FDCS的特點(diǎn)，把信息處理在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行，而通過(guò)操作站集中管理。運(yùn)用CAN總線技術(shù)，極大地提高了系統(tǒng)的可靠性、實(shí)時(shí)性，系統(tǒng)開(kāi)發(fā)較價(jià)廉，性能價(jià)格比高，安裝維護(hù)簡(jiǎn)潔方便，具有廣闊的應(yīng)用前景。致謝最后一個(gè)學(xué)期的悄無(wú)聲息的伴著炎熱的夏天接近尾聲了，這也預(yù)示著我的大學(xué)生涯從此結(jié)束。漫長(zhǎng)而又短暫的四年過(guò)去了，四年來(lái)，在幾十位老師的精心培養(yǎng)下，我從一名中學(xué)生即將走出大學(xué)校門。期間王天杰老師在兩學(xué)期給我們主講三門課程。他不拘一格的教學(xué)風(fēng)格深深地吸引了我和同學(xué)們。感謝我的運(yùn)氣，在即將離校的最后日子里，我又在王老師的指導(dǎo)下完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。首先我對(duì)王老師表示深深的謝意。他不僅在學(xué)業(yè)上指導(dǎo)我們，王老師誨人不倦，對(duì)學(xué)生的無(wú)私的關(guān)愛(ài)的精神也將教育我一生。在王老師的悉心指導(dǎo)下，我才能完成畢業(yè)設(shè)計(jì)。王老師在百忙之中抽出時(shí)間指導(dǎo)我們，在這個(gè)過(guò)程中，王老師將他的寶貴經(jīng)驗(yàn)毫不保留的傳給我們，特別是在做硬件時(shí)給了我們很多寶貴經(jīng)驗(yàn)，在調(diào)試過(guò)程無(wú)法進(jìn)展時(shí)，王老師及時(shí)地給我們提出建議和意見(jiàn)，真的很感謝王老師，他的教誨對(duì)將來(lái)我的學(xué)習(xí)和工作有很大的幫助。通過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我總結(jié)很多東西，只有把理論應(yīng)用于實(shí)踐，才能學(xué)有所用，能有今天的成績(jī)，將歸功于所有教師，尤其是王老師。 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