基于arm9的嵌入式工控機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告-資料下載頁(yè)
2025-06-19 13:15本頁(yè)面
【正文】 持。本次設(shè)計(jì)選擇的千兆以太網(wǎng)收發(fā)器 是DM9161A，另外在以太網(wǎng)收發(fā)器和以太網(wǎng)接口之間還要添加相應(yīng)的變壓器，實(shí)現(xiàn)電壓的隔離和轉(zhuǎn)換，本次設(shè)計(jì)采用的百兆以太網(wǎng)接口是66058146其內(nèi)置了變壓器。DM91611ASAM9X25 RJ45 Gigabit 圖７ 以太網(wǎng)流程圖 （六） 串口設(shè)計(jì)由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低的特點(diǎn)，特別是在遠(yuǎn)程傳輸時(shí)，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。在進(jìn)行串行通訊時(shí)，要求通訊雙方都采用一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)接口，使不同的設(shè)備可以方便地連接起來(lái)并進(jìn)行通訊。RS232 接口是目前最常用的一種串行通訊接口，它是在 1970 年由美國(guó)電子工業(yè)協(xié)會(huì)（EIA）聯(lián)合貝爾系統(tǒng)、調(diào)制解調(diào)器廠家及計(jì)算機(jī)終端廠家共同制定的用于串行通訊的標(biāo)準(zhǔn)。在 RS232 協(xié)議中，信號(hào)線的電壓為負(fù)邏輯關(guān)系，邏輯“1”為5~15V，邏輯“0”為+5~+15V，噪聲容限為 2V，也就是說(shuō)要求接收器能識(shí)別低至+3V 的信號(hào)作為邏輯“0”，高到3V 的信號(hào)為邏輯“1”。經(jīng)常使用的串行口有 9 針和25 針兩種類型，這里只對(duì) 9 針類型的串行口的引腳定義作簡(jiǎn)單介紹： 圖８ 串口功能圖 實(shí)際上兩個(gè)設(shè)備之間通過(guò)三根信號(hào)線（RXD，TXD，GND）就能實(shí)現(xiàn)串行通訊，其它信號(hào)線則用于實(shí)現(xiàn)一些附加功能和專用功能。 AM335X 處理器內(nèi)部集成了UART 模塊，可以支持6個(gè)UART口，由于其信號(hào)電平還只是 TTL 電平，因此在把這兩個(gè)接口用作 RS232 接口時(shí)，還需要經(jīng)過(guò)RS232電平轉(zhuǎn)換芯片把信號(hào)電平轉(zhuǎn)化為 RS232 電平。本次選用了TI公司的MAX3232E來(lái)實(shí)現(xiàn)電平的轉(zhuǎn)換，這部分電路圖如圖所示，圖中的UART0_RXD、UART0_TXD兩根信號(hào)線由AM335X的UART0模塊引出，標(biāo)號(hào)為CON1的 DB9 接口就可以用于 RS232 通訊。另外5個(gè)RS232 接口的設(shè)計(jì)和此類似，分別由AM335X的UARTUARTUARTUART5模塊引出?！ D９ 串口設(shè)計(jì)圖（七） SD存儲(chǔ)卡設(shè)計(jì) AM335X可以支持MMC卡，SD卡以及 Memory Stick等多種存儲(chǔ)設(shè)備，而SD卡的性價(jià)比更高，可以支持最大64G 的容量，使用也比較方便。SD 卡是在 MMC 卡的基礎(chǔ)上發(fā)展而來(lái)的，它比 MMC 卡多了兩根信號(hào)線用作數(shù)據(jù)傳輸，其傳輸速率比MMC快很多，能支持1 Bit 和 4 Bit 兩種模式。MMC和SD卡的信號(hào)描述如圖所示： 圖１０?。樱男盘?hào)描述圖 除了上面這些標(biāo)準(zhǔn)引腳外，SD 卡插座一般還會(huì)提供 CD 信號(hào)和 WP 信號(hào)，分別用來(lái)檢測(cè)卡的插入和寫(xiě)保護(hù)信號(hào)。SD 部分的原理圖設(shè)計(jì)如圖所示： 圖１１?。樱目ㄔO(shè)計(jì)圖（八） 數(shù)字輸入輸出設(shè)計(jì) 為應(yīng)對(duì)復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，外部的數(shù)字信號(hào)要進(jìn)入工控機(jī)里需要對(duì)其進(jìn)行隔離，本次采用簡(jiǎn)單可靠的光電耦合器進(jìn)行輸入隔離，繼電器進(jìn)行輸出隔離。如圖所示： 圖１２ 數(shù)字輸入輸出設(shè)計(jì)圖 設(shè)計(jì)結(jié)果及分析 按照設(shè)計(jì)要求，選定了器件型號(hào)，設(shè)計(jì)了符合各項(xiàng)要求的基于CortexA8的嵌入式工控機(jī)硬件電路，各模塊原理圖放于附錄，最終布局結(jié)果如下圖所示： 圖１３ 總體ＰＣＢ設(shè)計(jì)圖最終設(shè)計(jì)電路包含SAM9X25核心系統(tǒng)、電源輸入接口、兩路百兆以太網(wǎng)接口、一路調(diào)試串口、四路高速串口、USB 、大容量SD存儲(chǔ)卡以及多路GPIO、8路數(shù)字輸入接口、并支持寬電壓范圍供電（DC9V～DC30V）。配以合適的外裝箱，可實(shí)現(xiàn)防塵、防水要求。六、結(jié)束語(yǔ)嵌入式系統(tǒng)如今在工業(yè)控制、通信、消費(fèi)電子等許多方面的應(yīng)用是越發(fā)的廣泛了，尤其近幾年隨著國(guó)內(nèi)在這個(gè)領(lǐng)域的廣泛研究與應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)融入了人們生產(chǎn)、生活的方方面面，發(fā)展前景也是一片光明。參考文獻(xiàn)：[1] 牛榮建，基于工控設(shè)備的嵌入式系統(tǒng)選擇，2006年第8期:93~94,115[2] 黃慧群、吳景東，DM9000AE及其在嵌入式以太網(wǎng)中的應(yīng)用，工業(yè)控制計(jì)算機(jī)，2006年第11期：90~91,93附錄 各模塊原理圖及PCB布局
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