嵌入式技術LXI總線接口模塊設計

【146】?第36卷?第4期?2014-04(下) 基于sercos總線的模擬驅動接口模塊設計 designofanalogdrivinginterfacebasedonsercosbus 馬春峰 machun-feng （威海職業(yè)學院機電工程系，威海264210） 摘要：sercos總線是一種廣泛應用于數(shù)控機械裝備的現(xiàn)場總線，選用sercon816總線接口控制 器、tlv5614數(shù)模轉換器及tms320f28335控制器，通過合理設計其接口電路并進行初始化設 置和程序編寫，實現(xiàn)了sercos現(xiàn)場總線信號與傳統(tǒng)模擬信號的高速轉換并在舊銑床數(shù)控改造 中成功應用。為相關行業(yè)模擬伺服驅動的老舊設備改造提供了一種新思路。 關鍵詞：sercos總線；模擬驅動；機床改造 中圖分類號：tp273文獻標識碼：a文章編號：1009-

根據嵌入式網絡技術的最新研究,對嵌入式設備的網絡化接口技術,做了詳細的分析。并以c8051f020單片機和cp2200以太網控制器為例,給出了網絡接口模塊設計的具體方案,闡述了系統(tǒng)的軟硬件實現(xiàn)方法,對cp2200的實現(xiàn)進行了詳細介紹,同時針對嵌入式網絡的實際應用場合,對tcp/ip協(xié)議棧進行了精簡,并介紹了各個模塊的具體實現(xiàn)。

為實現(xiàn)噴氣織機對電控系統(tǒng)通訊實時性、可靠性的要求,設計出一種用于連接織機各子控制系統(tǒng)的can總線接口模塊。其中,硬件平臺主要由三星公司的基于arm920t內核的嵌入式微處理器s3c2440a及microchip公司的can總線控制器mcp2515進行搭建;軟件設計部分包括了wince操作系統(tǒng)下驅動選型、流接口函數(shù)實現(xiàn)、中斷處理等內容。實驗結果表明,該設計可以滿足系統(tǒng)對數(shù)據傳輸?shù)目焖傩院涂煽啃缘囊蟆?/p>

嵌入式系統(tǒng)已經廣泛應用在工廠自動化、測繪、水電、環(huán)保、國防等領域,但它們大都不具備網絡互連能力,極大限制了設備使用、控制和數(shù)據交換性能,因而急需網絡接口模塊。結合最新計算機技術、網絡技術、通訊技術,介紹了設計此嵌入式系統(tǒng)網絡接口模塊所需要的核心以太網控制器cs8900a,分析網絡底層工作機理,采用高速高性能的c8051f005微控制器與以太網控制器cs8900a和接口芯片max232相連接實現(xiàn)網絡接口模塊設計,對接口電路作了詳細的闡述,并對系統(tǒng)控制軟件進行了具體的分析。該模塊用途廣泛,具有良好的應用前景。

本文采用wh8280鍵盤控制芯片在嵌入式數(shù)控系統(tǒng)中實現(xiàn)了鍵盤接口模塊的設計。從硬件設計和軟件設計兩方面詳細地討論了中斷方式下按鍵狀態(tài)的采集,采用通用的輸入/輸出端口模擬wh8280通訊所需要的spi協(xié)議。以wh8280為核心的鍵盤接口模塊設計方便,可靠性高,可以應用于其它嵌入式系統(tǒng)中。

本文介紹了一種基于tcp/ip協(xié)議的網絡接口模塊設計方法,可據此設計網絡控制系統(tǒng)中的執(zhí)行體與網絡連接。文中采用嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)了tcp/ip協(xié)議,給出了硬件實現(xiàn)的電路原理圖和軟件編程的流程圖,并詳細介紹了軟硬件實現(xiàn)中的關鍵技術。實際應用表明,采用文中方法設計的網絡接口具有良好的網絡通信性能,能夠滿足一般網絡控制系統(tǒng)的要求。

以線切割機床控制系統(tǒng)為平臺,主要論述了工業(yè)pc與數(shù)字信號處理器之間的pci總線通訊。圍繞pci接口芯片pci9052搭建了接口通訊電路,并簡要討論了其驅動程序的開發(fā),解決了主從機間高速數(shù)據傳輸問題。

提出了一種基于通用串行總線的can總線通用接口模塊設計方案,硬件結構主要由msp430單片機、通用串行總線總線接口芯片ch375、can總線控制器sja1000和can總線收發(fā)器82c250構成。在此基礎上,設計了軟件流程及pc機端應用程序。測試結果表明,can總線通用接口軟硬件設計合理,工作可靠穩(wěn)定。該接口與pc機連接方便,可應用于對can網絡的實時監(jiān)控與數(shù)據分析,具有體積小、即插即用等特點。

為了使程控儀器可以接入不同接口的測試系統(tǒng),在儀器接口平臺上設計了一種儀用usb接口模塊。該設計采用scpi解析模塊,使儀器在更換了usb接口模塊后仍可方便地進入以usb總線構建的自動測試系統(tǒng)。測試結果表明,插入usb接口模塊的儀器能夠在以scpi為控制命令的usb總線系統(tǒng)中穩(wěn)定工作。

為了滿足基于cpci總線抗惡劣環(huán)境計算機進行d/a輸出的需求,提出了一種基于cpci總線接口的d/a模塊的設計方法,d/a模塊通過isa總線與主機通訊,在主模塊的控制下,提供數(shù)字量到模擬量的轉換通道。該方法包括了d/a模塊的設計原理和實現(xiàn)過程,并重點對一些關鍵技術進行介紹。目前該方法已經投入使用,效果良好。

指出了rs485接口功能在自動測試系統(tǒng)中的重要地位,提出了一種基于vxi總線的rs485接口模塊的實現(xiàn)方法;對寄存器地址進行合理分配,采用fpga實現(xiàn)軟fifo為rs485通信提供數(shù)據緩沖,使用arm7內核的lpc2368控制器實現(xiàn)rs485通信協(xié)議和數(shù)據傳輸,利用max490e作為rs485總線接口驅動器,對信號電平進行轉換,并同時提供信號隔離,最大傳輸波特率115200bps,具有±15kv的靜電沖擊保護,可在惡劣環(huán)境下進行通信;該模塊已成功應用于某型魚雷維修設備的自動測試系統(tǒng)中。

ieee1394總線又稱之為"火線",是一種工業(yè)標準高速串行總線,具有可靠性好、傳輸速率高、擴展性強的優(yōu)點;采用ti公司的鏈路層控制芯片tsb82aa2和物理層接口芯片tsb81ba3,設計了一種基于cpci總線的ieee1394接口模塊,在嵌入式計算機中擴展了2路1394總線接口,該模塊在車載指控計算機系統(tǒng)中得到應用,實現(xiàn)了圖像采集和視頻監(jiān)控,實際應用表明模塊能夠在惡劣環(huán)境下可靠穩(wěn)定工作。

研制了衛(wèi)星通信中l(wèi)xi總線收端模塊,較好解決了衛(wèi)星通信中小站分散、技術保障困難的問題。下變頻模塊采用4次變頻,將射頻信號變?yōu)?1.4mhz與7.5mhz中頻信號。數(shù)字化儀模塊a/d采樣,將中頻模擬信號轉換成中頻數(shù)字信號。采用fpga電路輔助的方式實現(xiàn)ieee1588協(xié)議,實現(xiàn)了30ns同步。

介紹了一種嵌入式以太網互聯(lián)方案。在微處理器中移植嵌入式實時操作系統(tǒng)nut/os,可以很方便地實現(xiàn)現(xiàn)場總線和以太網的互聯(lián)。詳細介紹了軟硬件設計原理。

采用單片機加上網絡接口芯片組建一種網絡接口模塊,對模塊的網絡接口芯片編寫驅動程序,并選擇uip這種開源的極小tcp/ip協(xié)議棧作為網絡通信協(xié)議。對uip協(xié)議棧的內核函數(shù)進行適當?shù)呐渲煤托薷?將其移植到網絡接口模塊中。使用該模塊能實現(xiàn)低端嵌入式設備的網絡接入。

提出了一種基于s3c2440的lxi總線模塊接口電路的設計與實現(xiàn)方法;依據lxi總線規(guī)范的要求,采用s3c2440作為主控芯片,開發(fā)了基于arm的嵌入式web服務器,用于進行遠程訪問和控制,利用fpga實現(xiàn)基于ieee1588的lxi模塊的高精度同步與觸發(fā),并利用cs8900和rj45作為網絡接口芯片完成了lxi接口電路的設計;經實驗表明,該接口電路性能穩(wěn)定,通用性強,具有較高的同步精度,可滿足lxi總線模塊的應用要求。

介紹了一種基于lxi總線數(shù)字化儀模塊的總體設計方案。該數(shù)字化儀模塊以fpga和dsp作為采集控制和信號處理核心單元,兼容兩種標準頻率中頻信號的采集與數(shù)據處理,采用基于ieee1588精密時鐘協(xié)議提供的時間基準進行精確定時觸發(fā)。軟件系統(tǒng)在windowsnt平臺上實現(xiàn),開發(fā)了基于labwindows/cvi的虛擬儀器軟面板,保證了模塊運行的穩(wěn)定性和人機界面的友好。本數(shù)字化儀模塊的特點在于該模塊在高性能fpga的控制下實現(xiàn)兩種中頻信號采集,最高采樣頻率可達130mhz,可靠性、穩(wěn)定性好,具有較好的實用價值。

隨著嵌入式技術的不斷發(fā)展,對嵌入式cpu的要求越來越高,而總線接口單元是嵌入式cpu不可或缺的重要組成部分,它為嵌入式cpu和外設及存儲器之間提供了接口控制,是決定系統(tǒng)性能的重要因素。深入了解總線接口單元的基本結構和設計方法對嵌入式的開發(fā)大有好處。

為滿足高度綜合化發(fā)展對嵌入式處理系統(tǒng)交聯(lián)信號的多樣性要求,提出了一種基于pciexpress總線架構的多功能接口模塊的設計實現(xiàn)方案。采用一片fpga作為邏輯設計芯片,實現(xiàn)了包括fc、rs422、arinc429、usb、ide等多種接口,滿足了綜合化發(fā)展對模塊功能、功耗和重量等要求,可通用于各類綜合處理系統(tǒng)接口設計中。

本文采用wh8280鍵盤控制芯片在嵌入式數(shù)控系統(tǒng)中實現(xiàn)了鍵盤接口模塊的設計。從硬件設計和軟件設計兩方面詳細地討論了中斷方式下按鍵狀態(tài)的采集,采用通用的輸入/輸出端口模擬wh8280通訊所需要的spi協(xié)議。以wh8280為核心的鍵盤接口模塊設計方便,可靠性高,可以應用于其它嵌入式系統(tǒng)中。

隨著航天技術的進步,衛(wèi)星的快速集成、測試、發(fā)射以及在軌更換成為未來航天器發(fā)展的一個重要方向,即插即用技術已成為各國研究重點。提出一種如何使傳統(tǒng)星上傳感器實現(xiàn)即插即用的方法。基于現(xiàn)場可編程門陣列(field-programmablegatearray,fpga)以及usb控制器系統(tǒng)實現(xiàn)高級傳感器接口模塊(advancedsensorinterfacemodule,asim)設計,并舉例說明如何采用可擴展標記語言(extensiblemarkuplanguage,xml)描述接口模塊的電子數(shù)據表單(extensibletransducerelectronicdatasheet,xteds)信息,對xml文檔的解析結果進行了分析。

文章介紹了一款基于cpci-e總線、智能1553b接口的計算機擴展模塊,分析了cpci-e總線以及1553b接口的關鍵技術,研究基于pci-e橋及1553b接口控制器的硬件實現(xiàn)方法,設計出基于新一代cpci-e高速總線的1553b功能模塊,能夠有效提高工控計算機的擴展性能。