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(多图) 基于ARM和CPLD的温度控制器的设计

国外电子元器件 宋晓茹 毕雪芹 王航宇?? 2010年05月14日 ?? 收藏0

  1 引言

  随着计算机技术的飞速发展,在日常生活和生产中,人们要求更精确测量和控制温度等模拟物理量,不仅满足工业现场实时监控,上位PC机遥观、遥测和遥控等,而且要求连-接互联网,以实现远程监控和访问数字化、智能化的传感器功能。

  这里提出一种以ARM微控制器为核心,结合CPLD技术的温度控制系统。该系统将温度传感器采集的信息A/D转换后传输至微处理器处理,其处理数据再经网络接121远程传输。或通过RS232串行接口与上位机PC机通信实现分布式温度监控系统。

  2 系统硬件设计

  该系统设计主要是针对工业控制领域现场仪器仪表开发的,其硬件设计框图如图1所示,该框图包括ARM微处理器、电源、监控复位、存储器扩展(RAM、Flash和EEPROM)、人机交换接口(LED)、网络通信、温度检测电路、A/D转换、 D/A转换输出、RS232通信和CPLD控制电路(外围设备的译码、配置,实现系统的硬件软件化)等模块。

硬件设计框图

  温度传感器测量外部温度信息,在CPLD的控制下,把A/D转换后的数字信号送入ARM微处理器中进行处理,同时通过LCD显示处理信息,由网络接121 远程监控。当然,现场也可由键盘实时人工干预。经ARM微处理器处理的数据通过RS232串口传送到上位机进行显示存储。当然,工作过程中若出现错误,会产生声光报警等。同时,键盘还可现场干预设置,处理故障等。

  这里ARM微处理器选用ATMEL公司32位的AT91M40800。AT91M40800除具有ARM7TDMI内核外,其内部还集成有许多外围设备,大量内部寄存器可快速完成中断处理。由于AT91M40800微处理器通过可编程的EBI与片外存储器相连,使其具有较快的访问速度;同时它还具有8个优先级向量中断控制器与外部数据控制器连接,进而提高中断响应速度。因此,AT91M40800微处理器非常适用于工业实时控制领域,是嵌入式工业控制器中处理器的最佳选择。

  2.1 网络通信接口电路设计

  AT91M40800本身无ETHERNET接口,需通过外接以太网控制器实现网络功能。考虑到性价比,系统选用ReaItek公司生产的RTL8019AS型以太网控制器,外扩一个ETHER,NET接口。RTL8019AS连接电路如图2所示。

RTL8019AS连接电路

  RTL8019AS的JP引脚接VCC使其工作在jumper(配置模式)模式下,以I/O方式进行读写操作。NETCS为AT91M40800对 RTL8019AS的片选信号,地址为0x03000300~0x0300031FLED0、LED1各接一只发光二极管以指示通讯状态。

  采用10BASE-T布线标准通过双绞线实现以太网通讯,由于RTL8019AS内置10BASE-T收发器,所以网络接口电路较简单。只需外接一个隔离低通滤波器(LPF)20F-01与外部网络相连。TPIN±为接收线,TPOUT±为发送线,经隔离后分别与RJ-45接口的RX±、TX±端相连。

  RTL8019AS工作在中断方式下,当接收到数据包时.NETINT(中断信号)输出低电平,并通知处理器读取数据。CPU启动远端DMA,NETCS (片选信号)和NETRD(读信号)有效,进而从RTL8019AS内部RAM读取数据。NETRST(复位信号)由控制电路CPLD产生,高电平有效,保证RTL8019AS可靠复位。


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ARM? CPLD? 温度? 以太网?

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