基于arm9的嵌入式工控機(jī)設(shè)計(jì)報(bào)告-閱讀頁
2024-09-16 15:35本頁面
【正文】 4SS5FB6VOUT7U5 LMZ14202C95 C96100uFR23 R21R24C9710nFR22R25C9422nF5V_INDC9V ～ DC30VD11N5819 圖２ ＬＭＺ１４２０２電源設(shè)計(jì)圖 LMZ14202 將輸入電源轉(zhuǎn)換成 5V，但整個(gè)系統(tǒng)需要多個(gè)電壓支持，因此還需一個(gè)電源管理芯片對(duì)輸入 5V 進(jìn)行電壓分配及管理。操作系和應(yīng)用程序的運(yùn)行都離不開內(nèi)存，系統(tǒng)映像和程序代碼一般都是先載入到內(nèi)存，然后由 CPU 加以執(zhí)行，因此內(nèi)存的速度和容量對(duì)于系統(tǒng)性能而言起著至關(guān)重要的作用?；虼袛?shù)據(jù)閃存 ， 可編程順序。 圖４ ＤＤＲ２設(shè)計(jì)圖 9 圖５ ＮＡＮＤ Ｆｌａｓｈ設(shè)計(jì)圖 （ 四 ） USB 設(shè)計(jì) 目前， USB 設(shè)備已經(jīng)得到廣泛的引用， USB 鼠標(biāo)、 USB 鍵盤、 USB 攝像頭、 USB 無線網(wǎng)卡等外設(shè)變得越來越普通。同時(shí)為了和 PC 或者其它 USB Host 設(shè)備相連，需要 USB Slave。我們通過把嵌入式工控機(jī)接入到相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)，可以獲取同一網(wǎng)絡(luò)中其它設(shè)備的信息和狀態(tài)，還可以向這些設(shè)備發(fā)送相關(guān)的命令，以完成相應(yīng)的設(shè)置和操作。以太網(wǎng)技術(shù)具有價(jià)格低廉、穩(wěn)定可靠、通信速率高、軟硬件產(chǎn)品豐富、應(yīng)用廣泛以及支持技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，已成為最受歡迎的通信網(wǎng)絡(luò)之一。由于 SAM9X25 處理器集成兩路 10/100 兆的以太網(wǎng)控制器，我們只需要外接千兆以太網(wǎng)收發(fā)器，就能提供對(duì)千兆以太網(wǎng)的支持。 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。 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)。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單介紹： 圖８ 串口功能圖 實(shí)際上兩個(gè)設(shè)備之間通過三根信號(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。本次選用了 TI 公司的 MAX3232E 來實(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 CON1SAM9X25 DM91611A RJ45 Gigabit 11 的 DB9 接口就可以用于 RS232 通訊。 圖９ 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。 MMC 和 SD 卡的信號(hào)描述如圖所示： 圖１０ ＳＤ信號(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)，分別用來檢測卡的插入和寫保護(hù)信號(hào)。如圖所示： 圖１２ 數(shù) 字輸入輸出設(shè)計(jì)圖 五、 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： 13 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 高速主機(jī)接口、 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）。 六、 結(jié)束語 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，尤其近幾年隨著國內(nèi)在這個(gè)領(lǐng)域的廣泛研究與應(yīng)用。 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， 2020 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)， 2020 年第 11 期： 90~91,93 附錄 各模塊原理圖及 PCB 布局 14 15 16 17 18
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