基于ARM控制器的滲炭爐溫度控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)
出處:樓上的 發(fā)布于:2007-12-03 13:22:05
滲碳過程工件質(zhì)量主要取決于對(duì)溫度的控制,當(dāng)今市場(chǎng)中溫度控制成型的產(chǎn)品均以單片機(jī)為控制器。由于一般單片機(jī)的速度比較慢,更重要的是其ROM和RAM空間比較小,不能運(yùn)行較大程序,而基于多任務(wù)的操作系統(tǒng)需要的任務(wù)堆棧很多,需要的RAM空間很大,故其在發(fā)展上受到了很大限制。其歡在開發(fā)環(huán)境上,DSP需要開發(fā)用的仿真器,其價(jià)格比較貴,因此本設(shè)計(jì)排除了使用DSP。ARM系列的ARM7TDM1核嵌入式處理器目前應(yīng)用得較多,價(jià)格比較低,性價(jià)比較好,還有的開發(fā)工具ARM SDT,再配以簡(jiǎn)單的JTAG仿真器,就可以運(yùn)行嵌入式開發(fā),因此本設(shè)計(jì)選用韓國(guó)三星公司的S3C44BOX芯片作為主控制器。
1 Samsung S3C4480X芯片簡(jiǎn)介
Samsung S3C44BOX微處理器采用0.25μm CMOS工藝制造,特別適合應(yīng)用于對(duì)成本和功耗敏感的場(chǎng)合。所有的S3C44BOX都采用新的總線結(jié)構(gòu)——SAMBAⅡ(Samsung ARM CPU嵌入式控制器總線結(jié)構(gòu))。S3C44BOX突出的特點(diǎn)是其CPU核采用ARM公司的16/32位ARM7TDMI PISC結(jié)構(gòu)(主頻為66MHz,可達(dá)75 MHz)。ARM7TDMI系列擴(kuò)充包括Thumb協(xié)處理器、片上ICE中斷調(diào)試支持和32位硬件乘法器。S3C44BOX通過在ARM7TDMI內(nèi)容的基礎(chǔ)上擴(kuò)展一系列完整的通用外圍器件,使系統(tǒng)費(fèi)用降至,免除了增加附加配置的需要。集成的片上功能描述如下:
·在ARMTTDMI的基礎(chǔ)上增加8KB的Cache;
·外部擴(kuò)充存儲(chǔ)器控制器(FP/EDO/SDRAM控制,片選邏輯);
·LCD控制器(支持256色的DSTN),并帶有一個(gè)專用DMA通道的LCD控制器;
·2個(gè)通用DMA通道,2個(gè)帶外部請(qǐng)求管腳的DMA通道;
·2個(gè)帶有握手協(xié)議的UART,1個(gè)SIO;
·1個(gè)多主機(jī)I2C總線控制器;
·1個(gè)ⅡS總線控制器;
·5個(gè)PWM定時(shí)器及1個(gè)內(nèi)部定時(shí)器;
·看門狗定時(shí)器;
·71個(gè)通用可縮程I/O口,8個(gè)外部中斷源;
·功耗控制模式:正常、低、休眠和停止;
·8路10位ADC;
·具有日歷功能的RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘);
·帶PLL的片上時(shí)鐘發(fā)生器。
采用S3C44BOX開發(fā)的通用嵌入式系統(tǒng)原理框圖如圖l所示。 
2 爐溫控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)
溫度控制系統(tǒng)采用三相可控硅調(diào)電壓法調(diào)節(jié)溫度,整個(gè)系統(tǒng)采用韓國(guó)三星公司的S3C44BOX(16/32位)作為主控制器,并采用Casio的CMD520TTOO-Cl型LED顯示,觸摸屏為阿爾卑斯電氣(Alps E1ectrie)株式會(huì)社的ALPS 9,此外還有一個(gè)通信串口、A/D轉(zhuǎn)換器、存儲(chǔ)器Flash ROM、SDRAM、3個(gè)三相可控硅等。外部CPU晶振為8MHz,系統(tǒng)內(nèi)部時(shí)鐘為66MHz。系統(tǒng)硬件原理框圖如圖2所示。
2.1 存儲(chǔ)器
本設(shè)計(jì)中的程序存儲(chǔ)器選擇一片2MB×l6位的Flash(SST39VFl60)和一片4M×l6位的SDRAM(HY57V65160B)。其存儲(chǔ)器電路連接圖如圖3、圖4所示。


如圖3所示,處理器是通過片選信號(hào)NGCSO與片外Flhsh芯片連接。由于是16位Flash,所以CPU的地址線A1~A20分別與Flash的地址線A0~A19連接。如圖4所示,SDRAM分為4個(gè)Bank,每個(gè)Bank的容量為1M×l6位。Bank的地址由BAl、BA0決定,00對(duì)應(yīng)Bank0,0l對(duì)應(yīng)Bankl,lO對(duì)應(yīng)Bank2,11對(duì)應(yīng)Bank3。在每個(gè)Bank中,分別用行地址脈沖選通RAS和列地址脈沖選通CAS進(jìn)行尋址。本設(shè)計(jì)中還設(shè)置了跳線,可以為用戶將內(nèi)存容量升級(jí)至4×2M×l6位。具體方法:使SDRAM的BAO、BAl分別接至CPU的A21、A22和A23腳。SDRAM由MCU專用SDRAM片選信號(hào)nCS選通。
2.2 串行口接口電路
本設(shè)計(jì)中內(nèi)部數(shù)據(jù)通過并行總線到達(dá)發(fā)送單元后,進(jìn)入FIFO對(duì)列,然后再?gòu)陌l(fā)送移相器通過TXDn引腳發(fā)送出去。但是為了與計(jì)算機(jī)通用串行口兼容,還需要使用MAX3232芯片將3.3V的TTL/CMOS電平轉(zhuǎn)換成與普通串行口兼容的信號(hào)后,用于與外設(shè)進(jìn)行通信。數(shù)據(jù)接收的過程剛好相反,外部串口信號(hào)需先經(jīng)MAX3232做電平轉(zhuǎn)換,然后由RxDn進(jìn)入接收移相器,經(jīng)過轉(zhuǎn)換后放到接收FIFO對(duì)列中,到達(dá)數(shù)據(jù)總線,由CPU進(jìn)行處理或直接送到存儲(chǔ)器中(DMA方式下)。串行口接口電路如圖5所示。
2.3 人機(jī)界面顯示設(shè)計(jì)
由于S3C44BOX內(nèi)部有LCD控制器,故選擇不帶驅(qū)動(dòng)器的液晶。本設(shè)計(jì)選擇日本卡西歐(Casio)的CMD520TT00-C1型LCD(STN類型),256色.5.1英寸,320×240像素,其電源電壓3.3V,因此可直接和S3C44BOX相連。其LCD控制器端口如圖6所示。
參考文獻(xiàn):
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[3]. SIO datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/SIO_2032367.html.
[4]. A20 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/A20_1063905.html.
[5]. A23 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/A23_1820080.html.
[6]. MAX3232 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/MAX3232_1107769.html.
[7]. TTL datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/TTL_1174409.html.
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