嵌入式技術(shù)LXI總線接口模塊設(shè)計(jì)

【146】?第36卷?第4期?2014-04(下) 基于sercos總線的模擬驅(qū)動(dòng)接口模塊設(shè)計(jì) designofanalogdrivinginterfacebasedonsercosbus 馬春峰 machun-feng （威海職業(yè)學(xué)院機(jī)電工程系，威海264210） 摘要：sercos總線是一種廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)械裝備的現(xiàn)場(chǎng)總線，選用sercon816總線接口控制 器、tlv5614數(shù)模轉(zhuǎn)換器及tms320f28335控制器，通過合理設(shè)計(jì)其接口電路并進(jìn)行初始化設(shè) 置和程序編寫，實(shí)現(xiàn)了sercos現(xiàn)場(chǎng)總線信號(hào)與傳統(tǒng)模擬信號(hào)的高速轉(zhuǎn)換并在舊銑床數(shù)控改造 中成功應(yīng)用。為相關(guān)行業(yè)模擬伺服驅(qū)動(dòng)的老舊設(shè)備改造提供了一種新思路。 關(guān)鍵詞：sercos總線；模擬驅(qū)動(dòng)；機(jī)床改造 中圖分類號(hào)：tp273文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：a文章編號(hào)：1009-

根據(jù)嵌入式網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的最新研究,對(duì)嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)化接口技術(shù),做了詳細(xì)的分析。并以c8051f020單片機(jī)和cp2200以太網(wǎng)控制器為例,給出了網(wǎng)絡(luò)接口模塊設(shè)計(jì)的具體方案,闡述了系統(tǒng)的軟硬件實(shí)現(xiàn)方法,對(duì)cp2200的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)介紹,同時(shí)針對(duì)嵌入式網(wǎng)絡(luò)的實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)合,對(duì)tcp/ip協(xié)議棧進(jìn)行了精簡(jiǎn),并介紹了各個(gè)模塊的具體實(shí)現(xiàn)。

為實(shí)現(xiàn)噴氣織機(jī)對(duì)電控系統(tǒng)通訊實(shí)時(shí)性、可靠性的要求,設(shè)計(jì)出一種用于連接織機(jī)各子控制系統(tǒng)的can總線接口模塊。其中,硬件平臺(tái)主要由三星公司的基于arm920t內(nèi)核的嵌入式微處理器s3c2440a及microchip公司的can總線控制器mcp2515進(jìn)行搭建;軟件設(shè)計(jì)部分包括了wince操作系統(tǒng)下驅(qū)動(dòng)選型、流接口函數(shù)實(shí)現(xiàn)、中斷處理等內(nèi)容。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該設(shè)計(jì)可以滿足系統(tǒng)對(duì)數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖傩院涂煽啃缘囊蟆?/p>

嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)廣泛應(yīng)用在工廠自動(dòng)化、測(cè)繪、水電、環(huán)保、國(guó)防等領(lǐng)域,但它們大都不具備網(wǎng)絡(luò)互連能力,極大限制了設(shè)備使用、控制和數(shù)據(jù)交換性能,因而急需網(wǎng)絡(luò)接口模塊。結(jié)合最新計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、通訊技術(shù),介紹了設(shè)計(jì)此嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)接口模塊所需要的核心以太網(wǎng)控制器cs8900a,分析網(wǎng)絡(luò)底層工作機(jī)理,采用高速高性能的c8051f005微控制器與以太網(wǎng)控制器cs8900a和接口芯片max232相連接實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口模塊設(shè)計(jì),對(duì)接口電路作了詳細(xì)的闡述,并對(duì)系統(tǒng)控制軟件進(jìn)行了具體的分析。該模塊用途廣泛,具有良好的應(yīng)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(shí)現(xiàn)了鍵盤接口模塊的設(shè)計(jì)。從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩方面詳細(xì)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(shè)計(jì)方便,可靠性高,可以應(yīng)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(wǎng)絡(luò)接口模塊設(shè)計(jì)方法,可據(jù)此設(shè)計(jì)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)中的執(zhí)行體與網(wǎng)絡(luò)連接。文中采用嵌入式系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了tcp/ip協(xié)議,給出了硬件實(shí)現(xiàn)的電路原理圖和軟件編程的流程圖,并詳細(xì)介紹了軟硬件實(shí)現(xiàn)中的關(guān)鍵技術(shù)。實(shí)際應(yīng)用表明,采用文中方法設(shè)計(jì)的網(wǎng)絡(luò)接口具有良好的網(wǎng)絡(luò)通信性能,能夠滿足一般網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的要求。

以線切割機(jī)床控制系統(tǒng)為平臺(tái),主要論述了工業(yè)pc與數(shù)字信號(hào)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(jiǎn)要討論了其驅(qū)動(dòng)程序的開發(fā),解決了主從機(jī)間高速數(shù)據(jù)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(shè)計(jì)方案,硬件結(jié)構(gòu)主要由msp430單片機(jī)、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(gòu)成。在此基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)了軟件流程及pc機(jī)端應(yīng)用程序。測(cè)試結(jié)果表明,can總線通用接口軟硬件設(shè)計(jì)合理,工作可靠穩(wěn)定。該接口與pc機(jī)連接方便,可應(yīng)用于對(duì)can網(wǎng)絡(luò)的實(shí)時(shí)監(jiān)控與數(shù)據(jù)分析,具有體積小、即插即用等特點(diǎn)。

為了使程控儀器可以接入不同接口的測(cè)試系統(tǒng),在儀器接口平臺(tái)上設(shè)計(jì)了一種儀用usb接口模塊。該設(shè)計(jì)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(jìn)入以u(píng)sb總線構(gòu)建的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)。測(cè)試結(jié)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(jì)算機(jī)進(jìn)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(shè)計(jì)方法,d/a模塊通過isa總線與主機(jī)通訊,在主模塊的控制下,提供數(shù)字量到模擬量的轉(zhuǎn)換通道。該方法包括了d/a模塊的設(shè)計(jì)原理和實(shí)現(xiàn)過程,并重點(diǎn)對(duì)一些關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行介紹。目前該方法已經(jīng)投入使用,效果良好。

指出了rs485接口功能在自動(dòng)測(cè)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(shí)現(xiàn)方法;對(duì)寄存器地址進(jìn)行合理分配,采用fpga實(shí)現(xiàn)軟fifo為rs485通信提供數(shù)據(jù)緩沖,使用arm7內(nèi)核的lpc2368控制器實(shí)現(xiàn)rs485通信協(xié)議和數(shù)據(jù)傳輸,利用max490e作為rs485總線接口驅(qū)動(dòng)器,對(duì)信號(hào)電平進(jìn)行轉(zhuǎn)換,并同時(shí)提供信號(hào)隔離,最大傳輸波特率115200bps,具有±15kv的靜電沖擊保護(hù),可在惡劣環(huán)境下進(jìn)行通信;該模塊已成功應(yīng)用于某型魚雷維修設(shè)備的自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)中。

ieee1394總線又稱之為"火線",是一種工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高速串行總線,具有可靠性好、傳輸速率高、擴(kuò)展性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn);采用ti公司的鏈路層控制芯片tsb82aa2和物理層接口芯片tsb81ba3,設(shè)計(jì)了一種基于cpci總線的ieee1394接口模塊,在嵌入式計(jì)算機(jī)中擴(kuò)展了2路1394總線接口,該模塊在車載指控計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中得到應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了圖像采集和視頻監(jiān)控,實(shí)際應(yīng)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(shù)保障困難的問題。下變頻模塊采用4次變頻,將射頻信號(hào)變?yōu)?1.4mhz與7.5mhz中頻信號(hào)。數(shù)字化儀模塊a/d采樣,將中頻模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成中頻數(shù)字信號(hào)。采用fpga電路輔助的方式實(shí)現(xiàn)ieee1588協(xié)議,實(shí)現(xiàn)了30ns同步。

介紹了一種嵌入式以太網(wǎng)互聯(lián)方案。在微處理器中移植嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)nut/os,可以很方便地實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線和以太網(wǎng)的互聯(lián)。詳細(xì)介紹了軟硬件設(shè)計(jì)原理。

采用單片機(jī)加上網(wǎng)絡(luò)接口芯片組建一種網(wǎng)絡(luò)接口模塊,對(duì)模塊的網(wǎng)絡(luò)接口芯片編寫驅(qū)動(dòng)程序,并選擇uip這種開源的極小tcp/ip協(xié)議棧作為網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議。對(duì)uip協(xié)議棧的內(nèi)核函數(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)呐渲煤托薷?將其移植到網(wǎng)絡(luò)接口模塊中。使用該模塊能實(shí)現(xiàn)低端嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)接入。

提出了一種基于s3c2440的lxi總線模塊接口電路的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法;依據(jù)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(wù)器,用于進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問和控制,利用fpga實(shí)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(wǎng)絡(luò)接口芯片完成了lxi接口電路的設(shè)計(jì);經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明,該接口電路性能穩(wěn)定,通用性強(qiáng),具有較高的同步精度,可滿足lxi總線模塊的應(yīng)用要求。

介紹了一種基于lxi總線數(shù)字化儀模塊的總體設(shè)計(jì)方案。該數(shù)字化儀模塊以fpga和dsp作為采集控制和信號(hào)處理核心單元,兼容兩種標(biāo)準(zhǔn)頻率中頻信號(hào)的采集與數(shù)據(jù)處理,采用基于ieee1588精密時(shí)鐘協(xié)議提供的時(shí)間基準(zhǔn)進(jìn)行精確定時(shí)觸發(fā)。軟件系統(tǒng)在windowsnt平臺(tái)上實(shí)現(xiàn),開發(fā)了基于labwindows/cvi的虛擬儀器軟面板,保證了模塊運(yùn)行的穩(wěn)定性和人機(jī)界面的友好。本數(shù)字化儀模塊的特點(diǎn)在于該模塊在高性能fpga的控制下實(shí)現(xiàn)兩種中頻信號(hào)采集,最高采樣頻率可達(dá)130mhz,可靠性、穩(wěn)定性好,具有較好的實(shí)用價(jià)值。

隨著嵌入式技術(shù)的不斷發(fā)展,對(duì)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(shè)及存儲(chǔ)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(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)方法對(duì)嵌入式的開發(fā)大有好處。

為滿足高度綜合化發(fā)展對(duì)嵌入式處理系統(tǒng)交聯(lián)信號(hào)的多樣性要求,提出了一種基于pciexpress總線架構(gòu)的多功能接口模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案。采用一片fpga作為邏輯設(shè)計(jì)芯片,實(shí)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(duì)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(shè)計(jì)中。

本文采用wh8280鍵盤控制芯片在嵌入式數(shù)控系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了鍵盤接口模塊的設(shè)計(jì)。從硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩方面詳細(xì)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(shè)計(jì)方便,可靠性高,可以應(yīng)用于其它嵌入式系統(tǒng)中。

隨著航天技術(shù)的進(jìn)步,衛(wèi)星的快速集成、測(cè)試、發(fā)射以及在軌更換成為未來航天器發(fā)展的一個(gè)重要方向,即插即用技術(shù)已成為各國(guó)研究重點(diǎn)。提出一種如何使傳統(tǒng)星上傳感器實(shí)現(xiàn)即插即用的方法?；诂F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(field-programmablegatearray,fpga)以及usb控制器系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高級(jí)傳感器接口模塊(advancedsensorinterfacemodule,asim)設(shè)計(jì),并舉例說明如何采用可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言(extensiblemarkuplanguage,xml)描述接口模塊的電子數(shù)據(jù)表單(extensibletransducerelectronicdatasheet,xteds)信息,對(duì)xml文檔的解析結(jié)果進(jìn)行了分析。

文章介紹了一款基于cpci-e總線、智能1553b接口的計(jì)算機(jī)擴(kuò)展模塊,分析了cpci-e總線以及1553b接口的關(guān)鍵技術(shù),研究基于pci-e橋及1553b接口控制器的硬件實(shí)現(xiàn)方法,設(shè)計(jì)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(jì)算機(jī)的擴(kuò)展性能。