【正文】 電源電路圖 ? 圖 26 電源電路圖 2022年 2月 4日星期五 22 JTAG電路設(shè)計(jì) ? JTAG(Joint Test Action Group，聯(lián)合測(cè)試行動(dòng)小組 )是一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試協(xié)議，主要用于芯片內(nèi)部測(cè)試及對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行仿真、調(diào)試。 2022年 2月 4日星期五 23 圖 27 JTAG電路圖 圖 27 JTAG電路圖 標(biāo)準(zhǔn)的 JTAG接口是 4線 :TMS、 TCK、 TDI、TDO，分別為測(cè)試模式選擇、測(cè)試時(shí)鐘、測(cè)試數(shù)據(jù)輸入和測(cè)試數(shù)據(jù)輸出，其電路接線圖如圖 27所示。要完成最基本的串行通信功能 ,實(shí)際上只需要 RXD，TXD和 GND即可，在本系統(tǒng)中用到 RS232轉(zhuǎn)換芯片 MAX3232CSA 2022年 2月 4日星期五 25 ? 在本系統(tǒng)中，通過(guò) RS232接一個(gè) GPRS模塊，通過(guò) GPRS模塊把數(shù)據(jù)發(fā)送到 GPRS網(wǎng)中。監(jiān)控管理中心的查詢命令或控制命令也可以通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)和 GPRS網(wǎng)發(fā)送到 GPRS模塊中，再由 GPRS模塊傳送給各個(gè)終端模塊，對(duì)它們進(jìn)行操作。 本系統(tǒng)采用的是西門(mén)子公司的 MC35i GPRS模塊。它為遠(yuǎn)程測(cè)量和監(jiān)控提供了一個(gè)理想的解決方案，實(shí)現(xiàn)了完整的 PPP協(xié)議及上層 TCP/IP協(xié)議，可以通過(guò)簡(jiǎn)單的串口通信實(shí)現(xiàn)接入 Inter。 2022年 2月 4日星期五 26 圖 29 GPRS模塊電路原理圖 ? 圖 29 GPRS模塊電路原理圖 2022年 2月 4日星期五 27 SPI接口電路及 IO擴(kuò)展模塊的設(shè)計(jì) ? S3C2410X有一個(gè) SPI系統(tǒng)，它是一個(gè)同步串行外圍接口，允許 MCU與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn)行通信，可使用 SPI來(lái)擴(kuò)展各種接口芯片 ,這是一種最方便的擴(kuò)展方法。 本系統(tǒng)采用 SPI擴(kuò)展 IO模塊， IO模塊的主要功能是擴(kuò)展 DI、 DO、 AI、 AO，通過(guò)這些模塊實(shí)現(xiàn)與下端的傳感器相連，這些傳感器如水位計(jì)、流量計(jì)、雨量計(jì)等等，從而實(shí)現(xiàn)通過(guò) SPI來(lái)讀取下端傳感器的數(shù)據(jù)。 2022年 2月 4日星期五 28 圖 210 SPI接口電路圖 圖 210 SPI接口電路圖 2022年 2月 4日星期五 29 ? IO擴(kuò)展模塊共擴(kuò)展 6個(gè) DI、 4個(gè) DO、 8個(gè) AI、 2個(gè)AO，主要用到兩塊芯片 MAX1227和 MAX5532。這些器件具有片內(nèi) FIFO、掃描模式、內(nèi)部時(shí)鐘模式，內(nèi)部平均和 AutoShutdown等特性 [15]。所有輸入通道都可以配置為單極性或雙極性模式、單端或差分輸入。 2022年 2月 4日星期五 30 TFT LCD接口及觸摸屏電路設(shè)計(jì) ? S3C2410X內(nèi)部已經(jīng)集成了 LCD控制器，因此可以很方便地去控制各種類型的 LCD屏，例如 STN和 TFT屏， S3C2410X LCD控制器的特性。 對(duì)于控制 TFT屏來(lái)說(shuō)，除了要給它送視頻資料（ VD[23:0]）以外，還有以下一些信號(hào)是必不可少的，分別是： VSYNC（ VFRAME）：幀同步信號(hào)； HSYNC（ VLINE）：行同步信號(hào)； VCLK ：像數(shù)時(shí)鐘信號(hào)； VDEN（ VM）：數(shù)據(jù)有效標(biāo)志信號(hào)。同時(shí) ADC部分能與 CPU的觸摸屏控制器協(xié)同工作，完成對(duì)觸摸屏絕對(duì)地址的測(cè)量，主要特性有： 分辯率： 10bit； 相信誤差：＋ / 2LSB； 最大轉(zhuǎn)換速率： 500Ksps； 模擬量輸入范圍： 0～ ； 分步 X/Y坐標(biāo)測(cè)量模式； 自動(dòng) X/Y坐標(biāo)測(cè)量模式； 中斷等待模式 其 LCD接口及觸摸屏電路圖如圖 211所示?？稍诎腚p工或全雙工模式下提供 lOM/lOOMbps的以太網(wǎng)接入。 在采集終端中 10M網(wǎng)絡(luò)接口主要用到高性能網(wǎng)絡(luò)控制器芯片 CS8900A，該芯片是一種局域網(wǎng)處理芯片，工作電壓 V，工業(yè)級(jí)溫度范圍， 100 pin TQFP封裝， 4K字節(jié)的內(nèi)部集成 RAM、 10BASET收發(fā)濾波器 [17]。 2022年 2月 4日星期五 33 系統(tǒng)硬件 PCB設(shè)計(jì)及調(diào)試 ? 對(duì)于主頻高達(dá) 200MHz的 S3C2410X處理器來(lái)說(shuō)，它的 PCB設(shè)計(jì)是硬件工作中的難點(diǎn)，前面所有工作都集中在電路板上，因而 PCB的設(shè)計(jì)直接影響整個(gè)系統(tǒng)的性能，在 PCB布板之前，一定要保證原理圖的正確性， PCB的電氣關(guān)系是由原理圖的網(wǎng)絡(luò)表生成的，因?yàn)殄e(cuò)誤的原理圖直接導(dǎo)致錯(cuò)誤的 PCB板，在本設(shè)計(jì)中需要注意的幾點(diǎn)： 1．合理布局。時(shí)鐘電路盡量靠近芯片、晶體下方不要走線、晶體外殼接地，增加電磁干擾能力、時(shí)鐘線寬大于 10mil； 3．走線規(guī)范。 核心板 PCB圖如圖 212所示。由于電路要用到 ，故應(yīng)將電源層分割成兩部份。因?yàn)?CPU工作頻率高達(dá) 200MHz，因此在設(shè)計(jì)時(shí)要考慮高頻的問(wèn)題，在連線時(shí)數(shù)據(jù)線和地址線時(shí)盡量一排一排地走線，長(zhǎng)度相近。 擴(kuò)展板的 PCB設(shè)計(jì)相對(duì)簡(jiǎn)單一點(diǎn)，但因?yàn)樵骷芏?，既有?shù)字電路又有模擬電路，所示在畫(huà)圖時(shí)應(yīng)充分考慮。 硬件的調(diào)試很難總結(jié)，因?yàn)樵谡{(diào)試過(guò)程中會(huì)有各種各樣的因素導(dǎo)致系統(tǒng)錯(cuò)誤，因此找到出錯(cuò)的根源是調(diào)試過(guò)程中的難點(diǎn)，主要注意以下幾個(gè)方面： (1)優(yōu)先調(diào)試電源，保證系統(tǒng)可靠供電； (2)結(jié)合軟件調(diào)試； (3)正確合理地使用示波器，提高工作效率； (4)系統(tǒng)時(shí)鐘受干擾或晶體震蕩不正常導(dǎo)致系統(tǒng)工作故障； (5)因焊接問(wèn)題引發(fā)的各種問(wèn)題。嵌入式軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的建立主要包括 Bootloader的移植，嵌入式 Linux的移植以及文件系統(tǒng)的建立。 2022年 2月 4日星期五 37 ? 嵌入式 Linux操作系統(tǒng)的配置、裁減和移植是整個(gè)嵌入式軟件開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)，嵌入式 Linux因其內(nèi)核小、代碼開(kāi)放、運(yùn)行穩(wěn)定和使用無(wú)需任何費(fèi)用而廣泛應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)，嵌入式 Linux的移植主要分為以下步驟：交叉編譯環(huán)境的建立， Bootloader的配置、編譯和移植，嵌入式 Linux的配置、編譯和移植，關(guān)于它們?cè)诤芏辔恼律隙加性敿?xì)的介紹，因論文篇幅限制作者在此不再講敘，請(qǐng)讀者參考其他文獻(xiàn)。作者采用 busybox Linux文件系統(tǒng)，其主要步驟如下所示： 嵌入式 Linux系統(tǒng)移植和文件系統(tǒng)的建立 2022年 2月 4日星期五 38 ? 1．配置、編譯 busybox。將源碼解壓之后，進(jìn)入到 ，運(yùn)行 make menuconfig可以打開(kāi)它的編譯配置界面，然后根據(jù)實(shí)際的需要和硬件特性選擇編譯選項(xiàng)，值得注意的是我們必須選擇 Build Options選項(xiàng)里面的使用交叉編譯的選項(xiàng)，因?yàn)槲覀兪轻槍?duì)目標(biāo)板來(lái)產(chǎn)生文件系統(tǒng)的。 2022年 2月 4日星期五 39 ? 2．添加需要的目錄和文件。接下來(lái)將交叉編譯 sqlite得來(lái)的 bin和 lib目錄中的文件拷到文件系統(tǒng)中的 bin和 lib目錄，將交叉編譯Qt/E得來(lái)的 lib目錄下的文件拷到/usr/qte/lib中，因?yàn)檫@些文件在應(yīng)用程序運(yùn)行時(shí)都要用到。 CPU在加載內(nèi)核（ zImage）運(yùn)行完成后將運(yùn)行文件系統(tǒng)的啟動(dòng)文件，其主要任務(wù)是完成驅(qū)動(dòng)的加載、其他一些配置和啟動(dòng)應(yīng)用程序。 2022年 2月 4日星期五 42 系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā) ? 嵌入式 Linux驅(qū)動(dòng)程序概述 系統(tǒng)調(diào)用是操作系統(tǒng)內(nèi)核與應(yīng)用程序之間的接口，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核與硬件之間的接口。 2．把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù) 。 4．檢測(cè)和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯(cuò)誤。字符設(shè)備以字節(jié)為單位進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，一般不使用緩存技術(shù)，如打印機(jī)、鍵盤(pán)等；塊設(shè)備允許隨機(jī)訪問(wèn)，而且常常使用緩存技術(shù)，如軟盤(pán)、硬盤(pán)、光盤(pán)等；網(wǎng)絡(luò)設(shè)備在 Linux系統(tǒng)中有專門(mén)的處理，主要是通過(guò) BSD套接字進(jìn)行訪問(wèn)。兩者的主要差別在于：與字符設(shè)備有關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用幾乎直接和驅(qū)動(dòng)程序的內(nèi)部功能結(jié)合在一起。只在需要完成實(shí)際輸入輸出時(shí)，才用到塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 [23], 如圖 31字符設(shè)備和塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)框圖所示。 在設(shè)計(jì) LCD驅(qū)動(dòng)程序之前，我們首先應(yīng)對(duì) S3C2410的 LCD控制器作深入的認(rèn)識(shí)。 S3C2410內(nèi)部的 LCD控制器的邏輯示意圖如圖 32所示。而 LCDCDMA則是 LCD控制器專用的 DMA信道，負(fù)責(zé)將視頻資料從系統(tǒng)總線取出通過(guò)VIDPRCS從 VD[23:0]發(fā)送給 LCD屏，同時(shí) TIMEGEN和 LPC3600負(fù)責(zé)產(chǎn)生LCD屏所需要的控制時(shí)序，例如 VSYNC、 HSYNC、 VCLK、 VDEN，然后從VIDEO MUX 送給 LCD屏。 智能終端 LCD驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)主要分為三步來(lái)完成，第一步是編寫(xiě)初始化函數(shù)，即完成 LCD控制器的初始化設(shè)置；第二步是編寫(xiě)成員函數(shù)；第三步是將驅(qū)動(dòng)程序加入 Linux內(nèi)核，作者在此只列出最關(guān)鍵地方的部份程序。因?yàn)?S3C2410X的端口是復(fù)用的，因此應(yīng)將 GPC和 GPD兩個(gè)端口設(shè)置為 LCD信號(hào)端，同時(shí)應(yīng)將 VM引腳置 2022年 2月 4日星期五 48 1，打開(kāi) LCD，程序代碼如下： ? void s3c2410_lcd_init(void) { GPCUP = 0xffffffff。// GPD pullup disabale GPDCON = 0xaaaaaaaa。 //將 GPC4（ VM）置高電平，開(kāi)啟 LCD，將 GPC8(LCD_PWRDN)置高電平 ,打開(kāi) LCD電源。amp。 endif } 2022年 2月 4日星期五 49 ? 2． LCD控制器初始化設(shè)置。初始化關(guān)鍵部份的代碼如下所示： ifdef CONFIG_S3C2410_SMDK static struct s3c2410fb_mach_info xxx_stn_info __initdata = { pixclock:39721, bpp:16,//設(shè)置 16位色 xres: 640,//分辨率設(shè)計(jì) yres: 480, hsync_len: 96, vsync_len: 2,// 場(chǎng)同步信號(hào)長(zhǎng)度，行同步信號(hào)長(zhǎng)度 left_margin: 20, upper_margin: 20,//設(shè)置圖像離四周邊框的寬度 right_margin: 20, lower_margin: 20, 2022年 2月 4日星期五 50 ? sync:0, cmap_static: 1, reg : { //LCD控制寄存器的設(shè)置 lcdcon1 : LCD1_BPP_16T | LCD1_PNR_TFT | LCD1_CLKVAL(1) |LCD1_ENVID(1)。 endif 2022年 2月 4日星期五 51 ? 在此只講述 LCDCON1寄存器的配置方法，其他可以類推。 LCD1_CLKVAL(1)= 0x00000100。 2022年 2月 4日星期五 52 ? 3．靜態(tài)加載 LCD驅(qū)動(dòng)。 2022年 2月 4日星期五 53 智能終端 SPI驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì) ? SPI(Serial Peripheral Interface)總線是 Motorola公司提出的一個(gè)同步串行外設(shè)接口，用于 CPU與各種外圍器件進(jìn)行全雙工、同步串行通訊 [30]。 在本系統(tǒng)中采用 SPI總線來(lái)擴(kuò)展 IO模塊，來(lái)控制 IO擴(kuò)展板的 AI模擬量輸入、 AO模擬量輸出、以及開(kāi)關(guān)量的輸入 (DI)輸出 (DO)。 2．設(shè)置 SPCONn寄存器配置 SPI通信模式 。 4．檢查 ready狀態(tài)，通過(guò) SPTDATn寄存器讀取或發(fā)送數(shù)據(jù)。首先是 SPI寄存器變量的定義，通過(guò) spi_init(void)函數(shù)將硬件 SPI控制寄存器的物理地址映射到內(nèi)存中，這樣就實(shí)現(xiàn)了通過(guò)對(duì)內(nèi)存的操作來(lái)對(duì)物理寄存器操作。 define SPI_BUFFER _NONCACHE_STARTADDRESS unsigned long SPI_GPECON。 unsigned long SPI_GPEUP。//GPG Part define unsigned long SPI_GPGDAT。 unsigned long SPI_SPCON0。 unsigned long SPI_SPPIN0。 unsigned long SPI_SPTDAT0。 define spi_gpecon (*(volatile unsigned long *)SPI_GPECON) define spi_gpedat (*(volatile unsigned long *)SPI_GPEDAT) define spi_gpeup (*(volatile unsigned long *)SPI_GPEUP) define spi_gpgcon (*(volatile unsigned long *)SPI_GPGCON) define spi_gpgdat (*(volatile unsigned long *)SPI_GPTDAT) define spi_gpgup (*(volatile unsigned long *)SPI_GPGUP) define spi_con0 (*(volatile unsigned