基于EPA與IEEE802.15.4兩用手抄器的設計
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微處理器
本文引用地址：http://dyxdggzs.com/article/94564.htm選用AT91R40008做CPU。AT91R40008包括一個(gè)高性能32位精簡(jiǎn)指令系統和一個(gè)高密度16位的指令系統。AT91R40008具有片上的SRAM或ROM、完全可編成的外部總線(xiàn)接口(EBI)、32個(gè)可編程的I/O口、8個(gè)優(yōu)先級、4個(gè)外部中斷、2個(gè)USART及16位的定時(shí)器/計數器等特點(diǎn)。
AT91R40008具有與外部存儲器的直聯(lián)的特色,通過(guò)外設的FLASH，經(jīng)過(guò)完全可編程外部總線(xiàn)接口(EBI)、 一個(gè)八位優(yōu)先向量中斷控制器,，及外部數據控制器，能大大提高處理器的即時(shí)性能。
微處理器部分的設計包含系統硬件的啟動(dòng)與復位，地址總線(xiàn)、數據總線(xiàn)的分配和定義，通過(guò)串行線(xiàn)對無(wú)線(xiàn)通信模塊和液晶終端的讀寫(xiě)等。
系統由外部的50MHz鐘振作為時(shí)鐘源向CPU輸入時(shí)鐘信號。復位電路由10μF的電容、10K的電阻及按鍵組成低電平復位電路。AT91R40008內部ROM為128K，外部最大可擴64M的存儲器，根據實(shí)際的設計需要，在設計中擴展了一片2M字節的SST36VF160對軟件程序進(jìn)行存儲。網(wǎng)卡芯片AX88796通過(guò)片選線(xiàn)、中斷線(xiàn)、讀寫(xiě)信號控制線(xiàn)和地址數據總線(xiàn)與CPU相連，實(shí)現現場(chǎng)設備和上位機的網(wǎng)絡(luò )通信。AT91R40008分別通過(guò)串口0和串口1實(shí)現與無(wú)線(xiàn)通信模塊和顯示終端的數據交換。
FLASH存儲器
由于該手抄器是應用于工業(yè)現場(chǎng)中，所以在軟件中必須加入相應的規范標準。在手抄器的系統設計中，在CPU的外部拓展了2M字節的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，在目前測試環(huán)境中證明這款FLASH能夠更方便和更低成本的滿(mǎn)足程序配置和數據存儲的要求。
網(wǎng)絡(luò )通信接口
在設計中采用網(wǎng)絡(luò )通信接口接入工業(yè)以太網(wǎng)，數據由以太網(wǎng)傳遞到上位機中，實(shí)現工業(yè)現場(chǎng)的無(wú)線(xiàn)設備和上位機的通信。在實(shí)際的設計過(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是臺灣Asix公司的NE2000兼容快速以太網(wǎng)控制器。其內部集成有10/100 Mb/s自適應的物理層收發(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(xiàn)類(lèi)型。AX88796執行的是基于IEEE802.3/IEEE802.3u 局域網(wǎng)標準的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)上的應用。AX88796的地址總線(xiàn)SA[9:0]與數據總線(xiàn)SD[15:0]分別與CPU的地址/數據總線(xiàn)相連。CPU通過(guò)I/O讀寫(xiě)NE2000寄存器來(lái)控制AX88796的工作狀態(tài)，通過(guò)遠程DMA FIFOs與AX88796的內部緩存SRAM進(jìn)行數據交換。SRAM與MAC核之間進(jìn)行Local DMA將數據發(fā)送至MAC層，再經(jīng)由內部的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)際設計中使用了兩套電源管理系統，并進(jìn)行了特殊處理，避免了其中一套供電時(shí)對另一套電源造成影響。
當手抄器用于工業(yè)以太網(wǎng)的一致性測試時(shí)，電源采用的是以太網(wǎng)供電設備，該設備采用符合802.3受電設備標準，輸出標準的+24V，經(jīng)過(guò)LM2576-5、AS1117-1.8和AS1117-3.3電源芯片，電平轉換后，輸出手抄器上的CPU、存儲器、網(wǎng)卡芯片、智能顯示終端上所需的1.8V和3.3V電源。
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