ARM嵌入式汽車節(jié)能控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

圖2 信號(hào)采集通道

　　控制執(zhí)行單元

　　控制執(zhí)行單元的功能主要是接收處理器發(fā)出的數(shù)字量，經(jīng)過(guò)隔離及驅(qū)動(dòng)后，送到執(zhí)行機(jī)構(gòu)如電磁閥、繼電器、離合器等來(lái)使行相應(yīng)的動(dòng)作。功能框圖如圖3所示?！　?

圖3 控制執(zhí)行單元

這一級(jí)相對(duì)來(lái)說(shuō)較為簡(jiǎn)單，但為了防止外界對(duì)系統(tǒng)的干擾，須采用隔離。隔離器件采用普通的光電禍器即可，系統(tǒng)中采用TLP521-1。

　　數(shù)據(jù)顯示模塊

　　在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為了對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控，使得調(diào)試更為方便、直觀，因此增加了數(shù)據(jù)顯示模塊。S3C44BOX集成了LCD (Liquid Cristal Display)控制器，該控制器支持在LCD上的單色、4級(jí)、16級(jí)灰度、256色的顯示，具有很強(qiáng)的通用性，S3C44BOX的LCD控制器的作用是將緩存中的數(shù)據(jù)傳送到外部的LCD驅(qū)動(dòng)器，并產(chǎn)生必須的LCD控制信號(hào)。LCD控制器可以編程支持不同水平和垂直點(diǎn)數(shù)(640×480，320×240，160×160等)、不同數(shù)據(jù)線寬度、不同接口時(shí)序和刷新速率的LCD，支持4位雙掃描、4位單掃描、8位單掃描模式，并支持水平/垂直滾動(dòng)，以用來(lái)支持更大的屏幕顯示(如1280× 1280)。

　　由于不同尺寸的LCD具有不同數(shù)量的垂直和水平象素、數(shù)據(jù)接口、數(shù)據(jù)寬度、接口時(shí)間和刷新率，S3C44BOX中的LCD控制器可以對(duì)相應(yīng)的寄存器值進(jìn)行編程，以適應(yīng)不同的LCD顯示板。LCD控制器邏輯框圖如下圖4所示。

圖4 LCD控制器邏輯框

　　電源模塊

　　在本系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，由外部供給系統(tǒng)單一的9V電源，通過(guò)三端穩(wěn)壓AS1117-5.0, AS1117-3.3和AS1117-2.5，分別得到5.0V, 3.3V以及2.5V。AS1117系列穩(wěn)壓器最大能提供800mA電流，由于本系統(tǒng)功耗較低，最大需求電流不超過(guò)300mA，因此用AS1117足以滿足系統(tǒng)的供電需求。另外的兩套±15V電源由DC/DC變換器供給。考慮到系統(tǒng)中有數(shù)字電路和模擬電路，由于數(shù)字電路的電流變化較快，容易產(chǎn)生脈沖干擾，從而影響模擬信號(hào)的采樣精度，因此應(yīng)把數(shù)字地和模擬地分開(kāi)。

　　調(diào)試接口

　　S3C44BOX內(nèi)嵌JTAG測(cè)試電路，使得調(diào)試起來(lái)非常方便。JTAG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，JTAG技術(shù)是一種嵌入式調(diào)試技術(shù)，它在芯片內(nèi)部封裝了專門(mén)的測(cè)試電路TAP (Test Access Port，測(cè)試訪問(wèn)口)，通過(guò)專用的JTAG測(cè)試工具對(duì)內(nèi)部節(jié)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)試。JTAG測(cè)試允許多個(gè)器件通過(guò)JTAG接口串聯(lián)在一起，形成一個(gè)JTAG鏈，能實(shí)現(xiàn)對(duì)各個(gè)器件分別測(cè)試。JTAG接口還常用于實(shí)現(xiàn)ISP(In System Programmable)功能，如對(duì)Flash器件進(jìn)行編程等。

　　目前JTAG接口的連接有兩種標(biāo)準(zhǔn)，即14針接口和20針接口，在本設(shè)計(jì)中，采用的是14針的接口。該接口主要通過(guò)下載電路與計(jì)算機(jī)的并行口相連，在集成開(kāi)發(fā)環(huán)境之下，使用相應(yīng)的JTAG下載代理軟件就可以用來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)調(diào)試，而不需專門(mén)的仿真器，這樣可以降低開(kāi)發(fā)的成本。

　　通信單元

　　在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，考慮到數(shù)據(jù)傳送、下載以及調(diào)試的方便，增加了串行通信RS-232C接口。另外，考慮到系統(tǒng)升級(jí)的方便，以及為了與現(xiàn)在流行的汽車總線接口的方便，增加了CAN現(xiàn)場(chǎng)總線的接口。

　　本系統(tǒng)中選用MAX232。MAX232可以實(shí)現(xiàn)TTL電平和RS-232電平之間的轉(zhuǎn)換。由于在實(shí)際應(yīng)用中，器件對(duì)電源噪聲很敏感，因此MAX232的VCC引腳必須要對(duì)地加0.lmF去耦電容，另外，為提高抗干擾能力，添加了四個(gè)l0mF電容，在連接在內(nèi)部電源引腳輸出端。MAX232芯片第7, 8引腳接入分別到串行口的第3, 2引腳;9, 10引腳接處理器的RXD, TXD引腳，實(shí)現(xiàn)與處理器的連接。

　　需要注意的是，MAX232是5V器件，而處理器芯片是用的是3V供電，因此需要考慮電平轉(zhuǎn)換，否則將無(wú)法正常收發(fā)數(shù)據(jù)。由于Maxim公司已經(jīng)注意到這點(diǎn)并推出了專用3V供電的器件MAX3232C，利用它就可以無(wú)需考率3V到5V的電平轉(zhuǎn)換問(wèn)題。MAX3232C與處理器的接口電路如圖5所示。