基于嵌入式技术的MultiBus-CPU模块设计

2010-07-17 10:58:52来源: 单片机与嵌入式系统应用 关键字:嵌入式技术  MultiBus—CPU  模块  显示接口

引  言

  MultiBus-CPU模块是基于AT91RM9200微控制器的智能化多总线测控模块。该CPU模块主要实现对下位机的控制,并建立基于Modbus-RTU总线协议的总线通信体系结构,让系统设备可以无缝接入基于Modbus-RTU模式的总线系统,可靠、实时、准确地实现工业现场数据采集、信号输出等功能;同时,提供标准视频接口用于显示16位色图像,提供标准音频输入输出接口用于实现录放音功能。该模块作为嵌入式开发环境的核心,可实现人机界面的交互操作和显示、海量数据的存储、多串口、多USB口、音频信号输入输出、以太网口等接口;运行Linux操作系统,可以快速搭建面向应用的嵌入式应用系统。

1  MultIBus-CPU模块软件设计方案

  为了满足实际应用对实时性的要求,MultiBus-CPU模块软件采用了Linux 2.6.21操作系统。其中,Linux 2.6的内核任务可以被抢占,这一特性使得Linux 2.6内核适用于实时系统和嵌入式系统中。驱动程序在Linux环境下进行开发,应用层采用标准的通信协议——Modbus协议,控制设备可以连成工业网络进行集中监控。通过一致的Modbus接口,MultiBus-CPU模块与扩展下位机均可作为对等设备在工业网络中进行对话,使得各个设备无缝接人到工业控制网络中。MNtiBus-CPU模块支持现阶段工业测控系统中最常用的以太网(UDP)通信及RS485通信协议。因此,本模块在与其他功能模块进行通信时,采用Modbus-RTU数据通信方式,利用以太网(UDP)/RS485总线进行数据的发送与接收,实现对各功能模块的集中监控。软件总体结构如图1所示。

2  MultiBus-CPU模块硬件设计方案

  硬件设计原理图如图2所示。MultiBus-CPU模块选用Atmel公司的AT91RM9200为主处理器,融合了ARM920T ARM Thumb处理器。其工作于180 MHz时性能高达200 MIPS;具备存储器管理单元,可以运行Linux等实时操作系统;具备10/100 Base-T型以太网卡接口,只需外扩一个PHY即可实现以太网通信;具备USB 2.0全速(12 Mb/s)主机双端口,可以扩展键盘、鼠标、U盘等标准外设。

  主处理器AT91RM9200具备5个串口:1个DEBUG串口,设计为RS232接口,可以直接连接PC的串口进行调试;1个RS485接口,可以与其他功能模块的RS485接口组成网络;其余3个串口均设计为RS232接口。

  通过CPU模块的外部总线和Epson公司的S1D13506显示芯片扩展了一个VGA接口,分辨率为640×480,256色。IS41LVl6100为其提供独立显存,容量为1M×16位,支持EDO PAGE模式。

  GL850A芯片是一个低功耗的USB 2.0 HUB控制器,AT91RM9200本身的USB HOST接口通过GL850A芯片扩展为4个USB HOST接口。

  DS3231是精度非常高的I2C集成实时时钟。其精度在0~40℃内高达±2 ppm,在-40~85℃内精度可达±3.5ppm;板载电池,掉电后可以保持时间;可为系统提供秒、分、小时、日、日期、月、年等信息,具有自动闰年调整功能。

  WM8731是一个低功耗网络音频编解码器(CODEC),具有输出功率放大器和可编程采样速率设定功能。WM8731芯片通过I2S接口与CPU连接,为CPU模块扩展了音频信号的输入输出接口,使系统具备音频采样功能,音频信号数字化后可以通过以太网传送。

  DM9161为10/100M快速以太网物理层单芯片收发器,H1102为网络隔离变压器,用于实现10/100M自适应的可靠网络传输功能。

  MultiBus-CPU模块通过增加显示控制芯片及其驱动实现了显示接口,系统运行信息可以直接通过VGA显示器显示出来,大大提高了人机交互的可操作性。

3  显示模块硬件设计方案

  3.1  接口芯片选择

  接口芯片选用Epson公司生产的大规模显示控制器S1D13506。它是以SEDl354控制器为基础发展起来的具有更多功能的LCD显示控制器,支持全类型、大规模的LCD及CRT/TV显示器。S1D13506内置RAMDAC(Random Access Memory Digital-to-Analog Converter,随机数模转换记忆体)硬件X-Y轴转置二维加速器,共有114个寄存器,可以灵活地设置各种不同的显示方式。

  3.2  接口硬件设计

  

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关键字:嵌入式技术  MultiBus—CPU  模块  显示接口

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/afdz/2010/0717/article_2786.html
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