基于ARM微控制LPC2138的分布式系統(tǒng)設(shè)計(jì)

無極性連接設(shè)計(jì)

實(shí)現(xiàn)無極性連接有利于工程施工，方便系統(tǒng)擴(kuò)容。如果采用差分曼徹斯特編碼的方法雖然可靠性高，但需要增加編解碼器，提高了硬件復(fù)雜性。本系統(tǒng)采用了異或門和軟件編程的方法實(shí)現(xiàn)。即在信息輸入輸出部分增加異或門進(jìn)行控制，當(dāng)連接錯(cuò)誤的時(shí)候控制引腳輸出高電平對信息取反，連接正確引腳輸出低電平信息不變。通過程序?qū)崿F(xiàn)系統(tǒng)的自動(dòng)信息監(jiān)測和自動(dòng)控制，由主機(jī)發(fā)送系統(tǒng)自檢信息，包括一個(gè)正向數(shù)據(jù)信息和反向的數(shù)據(jù)信息，在信息中包含正反信息碼，當(dāng)從機(jī)接收到這些信息的時(shí)候就可以自動(dòng)調(diào)整自己的控制端進(jìn)行相應(yīng)的控制操作。使用這種方式只需增加少許的軟硬件開銷就實(shí)現(xiàn)了無極性的控制。

在應(yīng)用編程(1AP)實(shí)現(xiàn)

許多場合(例如地下燈光控制、土壤檢測)在系統(tǒng)布好后就不易進(jìn)行系統(tǒng)重新配置和程序的更新，所以采用IAP技術(shù)不僅使系統(tǒng)的適應(yīng)能力增強(qiáng)，工作壽命增長而且維護(hù)比較方便。

LPC2138的IAP程序位于BootBlock中，占用12KB存儲(chǔ)空間，位于地址0x0007D000-0x0007FFFF的Flash中，同時(shí)它的最低64字節(jié)也出現(xiàn)在從地址0x00000000開始的Flash存儲(chǔ)器區(qū)域，所以復(fù)位后中斷向量被激活，跳轉(zhuǎn)到Boot Block裝載程序的入口。Boot裝載程序控制復(fù)位后的初始化操作，并提供實(shí)現(xiàn)Flash編程的方法。 IAP程序是Thumb代碼，位于地址0x7FFFFFFO(重映射后地址)處。IAP的功能可用下面的C代碼來調(diào)用。

(1)定義IAP程序的入口地址(由于IAP地址的第0位是1，因此，當(dāng)程序計(jì)數(shù)器轉(zhuǎn)移到該地址時(shí)會(huì)引起Thumb指令集的變化)

#define IAP_LOCATIONOx7FFFFFFl

(2)定義數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)或指針

unsigned long command[5]；

unsigned long result[2]；

(3)定義函數(shù)類型指針

Typedef void(*IAP)(unsignedint[]，unsigned int[])；

IAP iap_entry；

(4)設(shè)置函數(shù)指針

iaP_entrY = (I A P)lAP_LOCATl0N；

(5)調(diào)用IAP

iap_entry(command，result)；

程序開發(fā)采用ARM公司的集成開發(fā)工具ADS1.2，把終端程序分為主程序和更新程序兩部分：

主程序用來實(shí)現(xiàn)終端的功能，是需要進(jìn)行更新的部分，更新程序僅負(fù)責(zé)主程序的更新。編譯鏈接時(shí)主程序占據(jù)0～14扇區(qū)，更新程序占據(jù)22～26扇區(qū)，15～21扇區(qū)用來存儲(chǔ)待更新主程序。更新程序用到的數(shù)據(jù)定義到片內(nèi)R A M中0x40007800～0x40007FFF區(qū)域。另外為了實(shí)現(xiàn)主程序和更新程序的精確定位，設(shè)置ARMLinker中Linktype用Scattered方式，它能根據(jù)格式文件中指定的地址映射生成ELF格式的映像文件。

更新過程可大體分為程序更新準(zhǔn)備和程序更新兩個(gè)階段：

準(zhǔn)備階段分三步完成，首先主站通過RS485總線將編譯過的新終端主程序(不包含更新模塊)分成小的數(shù)據(jù)單元下傳給終端，終端將收到的經(jīng)校驗(yàn)正確的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到片內(nèi)F1ash存儲(chǔ)器中，然后主站查詢終端代碼的接收情況，并對傳輸錯(cuò)誤的部分重新下傳進(jìn)行更正，最后主站發(fā)送啟動(dòng)更新指令，終端檢驗(yàn)程序數(shù)據(jù)正確性并置上更新標(biāo)志，停止刷新看門狗，從而使終端復(fù)位。

程序更新分兩步完成，首先終端重啟時(shí)檢測到更新標(biāo)志有效即可調(diào)用更新程序進(jìn)行程序更新，程序更新完成后再次使終端自復(fù)位，即可運(yùn)行更新后的程序代碼，完成程序更新全過程。

另外，由于IAP服務(wù)代碼是Thumb指令，用c程序直接調(diào)用時(shí)須在設(shè)置編譯參數(shù)ATPCS時(shí)選中Arm／ThumbInte2rworking項(xiàng)。由于執(zhí)行IAP命令使用片內(nèi)RAM頂端的32個(gè)字節(jié)空間，因此用戶程序不應(yīng)該使用該空間。調(diào)用IAP功能前，要關(guān)閉PLL、MAM(存儲(chǔ)器加速模塊)部件及所有中斷以及正確設(shè)置系統(tǒng)時(shí)鐘。

結(jié)語

基于ARM微處理器的分布式控制系統(tǒng)不僅提高了系統(tǒng)集成度，增強(qiáng)了系統(tǒng)功能和系統(tǒng)穩(wěn)定性，而且通過其強(qiáng)大的處理能力和IAP技術(shù)也使得系統(tǒng)智能化程度提高，符合分布式控制系統(tǒng)的發(fā)展方向。

參考文獻(xiàn):

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