基于SH7137嵌入式控制器的研究與開(kāi)發(fā)

摘要：文中針對工業(yè)控制器的發(fā)展需求，主要面向工業(yè)控制領(lǐng)域構建和開(kāi)發(fā)基于瑞薩單片機和μC／OS-II操作系統的嵌入式控制器。在分析瑞薩單片機的基礎上，自主開(kāi)發(fā)以瑞薩公司的SH7137芯片為核心的嵌入式控制器硬件平臺。本嵌入式控制器采用核心板+底板的方式設計，硬件設計上以SH7137微處理器作為控制器的核心，并設計了電源電路、RS232、RS485串行接口和JTAG接口電路、人機界面電路以及輸入輸出模塊。
關(guān)鍵詞：嵌入式；控制器；瑞薩；嵌入式操作系統；μC／OS-II

現今，工業(yè)控制設備主要分為兩種：工業(yè)控制機和可編程控制器(PLC)。工業(yè)控制機是由通用的微機推廣應用而發(fā)展起來(lái)的。目前，可編程控制器正朝著(zhù)兩個(gè)方向發(fā)展。一是朝著(zhù)小型、簡(jiǎn)易、價(jià)格低廉的方向發(fā)展，主要用于單機控制和規模比較小的自動(dòng)化生產(chǎn)線(xiàn)控制。二是朝著(zhù)大型、高速、多功能和多層分布式全自動(dòng)化方向發(fā)展。近幾年來(lái)，不論是工業(yè)控制機技術(shù)還是可編程控制器技術(shù)向嵌入式領(lǐng)域滲透的步伐逐漸加大，嵌入式的工業(yè)控制器以極小的體積、極低的功耗散熱和軟硬件的可裁剪性，而受到用戶(hù)的歡迎，因而具有巨大的應用潛力。

1 嵌入式控制器硬件設計
本論文所做的基于瑞薩SH7137的嵌入式控制器的設計，采用了核心模板(System On Module)+底板的設計方式。在設計上考慮在工業(yè)控制器的設計中既要保留傳統的控制器特點(diǎn)，又要在設計中有所開(kāi)發(fā)自身控制器的特色，為此，我們在設計中采用了核心板模塊化的設計思想，底板多功能集成。而且核心模塊接口定義統一，可以根據控制MCU的功能做出不同的核心模塊，例如8位核心模塊、16位控制模塊、32位控制模塊。本控制器采用瑞薩公司生產(chǎn)的32位單位機，基于SH2核的SH7137單片機作為核心控制芯片，實(shí)現32位控制模塊。核心模塊是整個(gè)控制器的核心部分，由以單片機SH7137核心，加上RTC實(shí)時(shí)電路、PC電路和JTAG調試電路構成一個(gè)小系統，通過(guò)總線(xiàn)擴展、IO外接等功能模塊構成了以單片機為基礎的復雜工業(yè)控制系統的核心模塊。核心模塊的組成框圖如圖1所示。

嵌入式控制器的底板主要集成了人機界面控制(HMI)、通訊模塊、外部總線(xiàn)接口以及輸入輸出(I／O)模塊。底板主要實(shí)現的功能是根據核心模塊處理好的信號通過(guò)底板的輸出模塊或者人機界面的顯示屏輸出，或者根據外部輸入信號通過(guò)底板的輸入模塊或者人機界面的按鍵輸入到核心模塊進(jìn)行運算然后輸出。底板的組成框圖如圖2所示。