基于EPA與IEEE802.15.4兩用手抄器的設(shè)計(jì)

　　微處理器

　　選用AT91R40008做CPU。AT91R40008包括一個(gè)高性能32位精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)和一個(gè)高密度16位的指令系統(tǒng)。AT91R40008具有片上的SRAM或ROM、完全可編成的外部總線接口(EBI)、32個(gè)可編程的I/O口、8個(gè)優(yōu)先級(jí)、4個(gè)外部中斷、2個(gè)USART及16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等特點(diǎn)。

　　AT91R40008具有與外部存儲(chǔ)器的直聯(lián)的特色,通過(guò)外設(shè)的FLASH，經(jīng)過(guò)完全可編程外部總線接口(EBI)、 一個(gè)八位優(yōu)先向量中斷控制器,，及外部數(shù)據(jù)控制器，能大大提高處理器的即時(shí)性能。

　　微處理器部分的設(shè)計(jì)包含系統(tǒng)硬件的啟動(dòng)與復(fù)位，地址總線、數(shù)據(jù)總線的分配和定義，通過(guò)串行線對(duì)無(wú)線通信模塊和液晶終端的讀寫等。

　　系統(tǒng)由外部的50MHz鐘振作為時(shí)鐘源向CPU輸入時(shí)鐘信號(hào)。復(fù)位電路由10μF的電容、10K的電阻及按鍵組成低電平復(fù)位電路。AT91R40008內(nèi)部ROM為128K，外部最大可擴(kuò)64M的存儲(chǔ)器，根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)需要，在設(shè)計(jì)中擴(kuò)展了一片2M字節(jié)的SST36VF160對(duì)軟件程序進(jìn)行存儲(chǔ)。網(wǎng)卡芯片AX88796通過(guò)片選線、中斷線、讀寫信號(hào)控制線和地址數(shù)據(jù)總線與CPU相連，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信。AT91R40008分別通過(guò)串口0和串口1實(shí)現(xiàn)與無(wú)線通信模塊和顯示終端的數(shù)據(jù)交換。

　　FLASH存儲(chǔ)器

　　由于該手抄器是應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，所以在軟件中必須加入相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。在手抄器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在CPU的外部拓展了2M字節(jié)的FLASH。SST39VF160是一個(gè)1M×16的CMOS多功能FLASH器件，由SST特有的高性能的Super Flash技術(shù)制造而成。SST39VF160具有功耗較低的優(yōu)點(diǎn)，它的工作電壓為3.3V，具有高性能的編程功能，字編程時(shí)間為14μs?？紤]到SST39F160的這些優(yōu)點(diǎn)選用這款FLASH，在目前測(cè)試環(huán)境中證明這款FLASH能夠更方便和更低成本的滿足程序配置和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。

　　網(wǎng)絡(luò)通信接口

　　在設(shè)計(jì)中采用網(wǎng)絡(luò)通信接口接入工業(yè)以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)由以太網(wǎng)傳遞到上位機(jī)中，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線設(shè)備和上位機(jī)的通信。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們采用HR61H50L作為網(wǎng)絡(luò)隔離器，采用AX88796作為網(wǎng)卡芯片。

　　AX88796是臺(tái)灣Asix公司的NE2000兼容快速以太網(wǎng)控制器。其內(nèi)部集成有10/100 Mb/s自適應(yīng)的物理層收發(fā)器和8K×16位的SRAM，支持MCS-51系列、80186系列以及MC68K系列等多種CPU總線類型。AX88796執(zhí)行的是基于IEEE802.3/IEEE802.3u 局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)控制功能，并提供IEEE802.3u兼容的媒質(zhì)無(wú)關(guān)接口MII，用以支持在其它媒質(zhì)上的應(yīng)用。AX88796的地址總線SA[9:0]與數(shù)據(jù)總線SD[15:0]分別與CPU的地址/數(shù)據(jù)總線相連。CPU通過(guò)I/O讀寫NE2000寄存器來(lái)控制AX88796的工作狀態(tài)，通過(guò)遠(yuǎn)程DMA FIFOs與AX88796的內(nèi)部緩存SRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。SRAM與MAC核之間進(jìn)行Local DMA將數(shù)據(jù)發(fā)送至MAC層，再經(jīng)由內(nèi)部的PHY層發(fā)送至RJ45接口，或者經(jīng)過(guò)MII接口送至外部的物理層芯片。SEEPROM接口可以用來(lái)連接串行EEPROM。EEPROM可用于存儲(chǔ)MAC地址，供AX88796每次初始化時(shí)讀取。

　　電源

　　由于此手抄器用于兩種不同的協(xié)議，實(shí)際設(shè)計(jì)中使用了兩套電源管理系統(tǒng)，并進(jìn)行了特殊處理，避免了其中一套供電時(shí)對(duì)另一套電源造成影響。

　　當(dāng)手抄器用于工業(yè)以太網(wǎng)的一致性測(cè)試時(shí)，電源采用的是以太網(wǎng)供電設(shè)備，該設(shè)備采用符合802.3受電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，輸出標(biāo)準(zhǔn)的+24V，經(jīng)過(guò)LM2576-5、AS1117-1.8和AS1117-3.3電源芯片，電平轉(zhuǎn)換后，輸出手抄器上的CPU、存儲(chǔ)器、網(wǎng)卡芯片、智能顯示終端上所需的1.8V和3.3V電源。