基于arm9的嵌入式工控機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告(參考版)
2024-08-31 15:35本頁(yè)面
【正文】 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。 配以合適的外裝箱，可實(shí)現(xiàn)防塵、防水要求。 SD 部分的原理圖設(shè)計(jì)如圖所示： 12 圖１１ ＳＤ卡設(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。 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。另外 5 個(gè) RS232 接口的設(shè)計(jì)和此類似，分別由 AM335X的 UART UART UART UART5 模塊引出。 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。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”。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。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。因此本 次嵌入式工控體機(jī)中集成了對(duì)以太網(wǎng)的支持，而若要支持其它現(xiàn)場(chǎng)總線，則可以使用相應(yīng)的總線模塊。 10 目前，在工控現(xiàn)場(chǎng)，為了把多個(gè)設(shè)備連接起來(lái)可以通過(guò)各種現(xiàn)場(chǎng)總線（比如 LonWorks，Profibus， CAN 總線等等）或者以太網(wǎng)技術(shù)。 圖６ ＵＳＢ２ .０設(shè)計(jì)圖 （ 五 ） 以太網(wǎng)設(shè)計(jì) 在工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)，往往需要通過(guò)網(wǎng)絡(luò)來(lái)傳遞數(shù)據(jù)和其它信息，從而實(shí)現(xiàn)多機(jī)協(xié)同操作與交互，以及遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)庫(kù)的訪問(wèn)等功能。通過(guò) USB 接口可以擴(kuò)展各種各樣的功能，這些設(shè)備的使用都需要 USB Host 接口。一個(gè) 32字節(jié)的內(nèi)部 SRAM，單周期存取系統(tǒng)的運(yùn)行速度 ， 高帶寬，多端口的 DDR2控制器 ， 32位外部總線接口支持 8行 DDR2/LPDDR， SDR / LPSDR 的，靜態(tài)的存儲(chǔ)器 ， MLC /SLC NAND 控制器， 24位可編程的多比特錯(cuò)誤糾正代碼（ PMECC） 。 AT91SAM9X25支持 一個(gè) 64字節(jié)的內(nèi)部 ROM 嵌入引導(dǎo)程序： NANDFlash 的啟動(dòng)， SD 卡的 DataFlash174。 SOM9X25 一路調(diào)試串口 SD 卡接口 電源管理 128MB DDR2 1GB NAND FLASH 兩路 百 兆以太網(wǎng)接口 擴(kuò)展接口 數(shù)字輸入輸出接口 USB DEVICE USB HOST 2 路 CAN接口 4 路高速 串口 8 圖３ ＦＰ６１６１設(shè)計(jì)圖 （三） DDR2 與 NAND Flash 設(shè)計(jì) 不管對(duì)于 PC，還是對(duì)于嵌入式系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，內(nèi)存都是一個(gè)必不可少的重要組件。輸出電流高達(dá) 2A，效率高達(dá) 90%。 LMZ14202 是一款具有以 下保護(hù)特性的可靠且穩(wěn) 定耐用的設(shè)計(jì)：熱關(guān)斷、輸 入欠壓閉鎖、輸出過(guò)壓保護(hù)、短路保護(hù)、輸出電流限制并允許啟動(dòng)至一個(gè)預(yù)偏置輸出。 7 四、系統(tǒng)設(shè)計(jì) （一） 總體設(shè)計(jì) 圖 1 系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)圖 （二） 電源設(shè)計(jì) TI LMZ14202 可接受 6V 到 42V 之間的輸入電壓軌，提供低至 的可調(diào)且高精確度輸出電壓。美光的工業(yè)級(jí) DDR2 溫度范圍有 40℃～ 95℃和 40℃～ 105℃，并且其最大容量是 8Gb（ 1GB）。其中海力士生產(chǎn)的 DDR2 主要服務(wù)于消費(fèi)產(chǎn)品其使用溫度范圍是 0℃～ 85℃，因此不適合本次設(shè)計(jì)要求。但如果其中任何數(shù)據(jù)出現(xiàn)錯(cuò)誤都會(huì)給系統(tǒng)帶來(lái)不可預(yù)知的后果，所以需要確保其穩(wěn)定可靠。 綜上， AM1802 由于主頻不滿足 400MHz， 2 路 接口， 2 路 100 兆以太網(wǎng)接口而 淘汰， AM1806則由于沒(méi)有以太網(wǎng)接口， AM1808 與 AM1810缺少一路以太網(wǎng)接口而淘汰， AM1707則因?yàn)椴恢С?128MB DDR2 SDRAM 以及 1GB NAND Flash
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