《双通道数据采集系统的设计剖析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《双通道数据采集系统的设计剖析（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西安科技大学电控学院课程设计论文 第5页电控学院课程设计（论文） 课程名称：ARM课程设计 题 目：双通道数据采集系统的设计 院 （系）：电气与控制工程学院专业班级： 姓 名： 学 号：指导教师：李红岩 杨学存 2016年12月09日第1章 绪论1.1 ARM概述及其发展ARM公司的IP核已经由ARM7,ARM9发展到今天的ARM11版本。ARM11囊括了Thumb-2,CoreSight,TrusZone 等众多业界领先技术，同时由单一的处理器内核向多核发展，为高端的嵌入式应用提供了强大的处理平台。高集成度SOC芯片的采用可以带来一系列好处，诸如减少了外围器件和PCB面积，提高系统抗干扰能力
2、，缩小产品体积，降低功耗等。 ARM 公司是一家IP供应商，其核心业务是IP核以及相关工具的开发和设计。半导体厂商通过购买ARM公司的IP授权来生产自己的微处理器芯片。由此以来，处理器内核来自ARM公司、各芯片厂商结合自身已有的技术优势以及芯片的市场定位等因数使芯片设计最优化，从而产生了一大批高度集成、各据特色的SOC芯片。例如Intel公司的XScale系列集成了LCD控制器、音频编/解码器，定位于智能PDA市场；Atmel公司的AT91系列片内集成了大容量 Flash和RAM、高精度A/D转换器以及大量可编程I/O端口，特别适合于工业控制领域；Philips公司的LPC2000系列片内集成
3、了128位宽的零等待Flash存储器以及I2C, SPI,PWM,UART等传统接口，极高的性价比使它对传统的8/16位MCU提出了严峻的挑战。本次设计仍使用的ARM7系列。第2章LPC2132 2.1 LPC2132概述LPC2132是基于一个支持实时仿真和嵌入式跟踪的 32/16位 ARM7TDMI-STM CPU的微控制器，并带有64kB的嵌入的高速 Flash存储器。128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使 32 位代码能够在最大时钟速率下运行。对代码规模有严格控制的应用可使用 16 位 Thumb模式将代码规模降低超过 30%，而性能的损失却很小。较小的封装和极低的功耗使2
4、1328可理想地用于小型系统中，如访问控制和POS机。宽范围的串行通信接口和片内16kB的SRAM 使2132非常适用于通信网关、协议转换器、软modem、声音辨别和低端成像，为它们提供巨大的缓冲区空间和强大的处理功能。多个 32位定时器、1个或2个10位 8路 ADC、10 位 DAC、PWM 通道和47个GPIO 以及多达 9个边沿或电平触发的外部中断使它们特别适用于工业控制和医疗系统。 2.2LPC2132的特性 小型LQFP64封装的16/32位ARM7TDMI-S微控制器。 8/16/32kB 片内静态RAM。片内Boot装载软件实现在系统/在应用中编程（ISP/IAP）。扇区擦除或
5、 整片擦除的时间为400ms，1ms 可编程256 字节。EmbeddedICERT 和嵌入式跟踪接口可实时调试（利用片内RealMonitor 软件）和高速跟踪执行代码。1个（LPC2132/2132）或2个（LPC2138）8路10位A/D 转换器共包含16个模拟输入，每个通道的转换时间低至2.44us。1个10位D/A 转换器，可提供不同的模拟输出（LPC2132/2138）。2个32位定时器/计数器（带4路捕获和4路比较通道）、PWM 单元（6路输出）和看门狗。实时时钟具有独立的电源和时钟源，在节电模式下极大地降低了功耗。多个串行接口，包括2个16C550工业标准UART、2个高速I2
6、C接口（400kbit/s）、SPITM 和SSP（具有缓冲功能，数据长度可变）。向量中断控制器。可配置优先级和向量地址。多达47个5V的通用I/O口（LQFP64封装）。9个边沿或电平触发的外部中断引脚。通过片内PLL可实现最大为60MHz的CPU操作频率，PLL的稳定时间为100us。片内晶振频率范围：130MHz。2个低功耗模式：空闲和掉电。可通过个别使能/禁止外部功能和降低外部时钟来优化功耗。通过外部中断将处理器从掉电模式中唤醒。单个电源供电，含有上电复位（POR）和掉电检测（BOD）电路：CPU操作电压范围：3.03.6V(3.3V+/10%)，I/O口可承受5V的最大电压。2.3
7、LPC2132的结构概述LPC2132包含一个支持仿真的ARM7TDMI-SCPU、与片内存储器控制器接口的ARM7局部总线、与中断控制器接口的AMBA高性能总线（AHB）和连接片内外设功能的VLSI外设总线（VPB，ARM，AMBA 总线的兼容超集）。LPC2132将 ARM7TDMI-S配置为小端（little-endian）字节顺序。 AHB外设分配了2M 字节的地址范围，它位于4G 字节 ARM 存储器空间的最顶端。每个AHB外设都分配了16k字节的地址空间。LPC2132的外设功能（中断控制器除外）都连接到VPB总线。AHB到VPB的桥将VPB总线与 AHB总线相连。VPB外设也分配
8、了2M 字节的地址范围，从3.5GB 地址点开始。每个VPB外设在VPB地址空间内都分配了16k字节地址空间。片内外设与器件管脚的连接由管脚连接模块控制。该模块必须由软件进行控制以符合外设功能与管脚在特定应用中的需求。在进行硬件设计时要注意：LPC2132的I/O口的灌入电流大于驱动电流，在驱动LED时可考虑采用灌入电流（I/O口输出低电平时LED亮）技术，如果采用此法依然不能满足要求，则可用多个I/O口并联或加驱动电路。LPC2132内部8路10位A/D转换器，但在使用时，要给I/O口加稳压二极管保护，防止输入的模拟量超限而损坏芯片。在进行软件设计时要注意：尽量使用位操作指令IOSET和IO
9、CLR控制LPC2132的I/O口，而不要直接操作I/O口寄存器（如IO0PIN或IO1PIN），否则会出现不可预料的结果。在调试时要注意：LPC2132支持JTAG调试，但因JTAG使用了系统的定时器T0，所以当用户用JTAG进行软件调试时，不能使用定时器T0，否则会出错。可以看出，整个系统仅需少量的外围电路和驱动电路，性能价格比较高。具体实现方法：采用HONYWELL的24PC系列压力传感器测量控制内部压力，经放大电路放大后送LPC2132的内部A/D转换模块，实现A/D转换，根据检测的压力数据，计算风机的风速及内部压力状态，并执行相应的动作。LPC2132G功能方框图如图2-1所示LPC
10、2132采用贴片封装形式，体积小功耗低，外观上看呈正方形，共有64个引脚，其引脚图如图1-1所示。图1-1 LPC2132引脚图第3章 硬件电路设计3.1控制模块 以ARM7LPC2132开发板为控制核心，无需再添加晶振及复位电路等外围电路，其运算速率非常快，并且ARM7-LPC2131有6路PWM脉冲输出，8路10位的A/D转换和1个D/A转换，2个带4路捕获和4路比较通道的32位定时器，1个2KB的Flash存储器、看门狗，实时时钟等，它不仅可以在系统编程，在内置的串行JTAG接口对存储器进行编程，也可以在应用编程的过程中对存储器进行编程。晶显示模块12864具有四位或八位并行，两线或三线
11、串行等多种接线方式，内部具有简体的中文字库，液晶显示的分辨率是12864, 其内部含有8192个16 * 16点汉字和128个16 * 8点ASCII码字符集。通过灵活的接线方式以及利用简单的指令，能够很方便地产生全中文的人机交互界面，可以显示汉字，也可以显示图形。 液晶显示模块12864具有低电压以及低功耗的特点。该液晶模块同其它显示图形的点阵液晶模块相比，具有硬件电路简单，显示程序更简洁等诸多优点，并且该液晶显示模块价格较为便宜。可以采用热敏电阻来实现温度的测量，可满足40摄氏度至90摄氏度测量范围，但热敏电阻精度、重复性、可靠性较差，对于检测到的温度的精确度不能够得到保证。在本装置中，要
12、实现精度为0.1摄氏度温度的车辆，采用热敏电阻不嫩够满足求，故考虑采用数字温度传感器DS18B20。DS18B20 测量温度，输出信号全数字化，便于单片机处理及控制，单总线的数据传输，省去传统的测温方法的很多外围电路，系统的结构可以做得较为紧凑图3 DS18B20 电路3.2.12864显示内部 第4章 软件设计系统的软件设计包括程序的下载和调试，需要用到ADS集成开发环境和EASYJTAG-H仿真使用器。该仿真器是ARM公司开发出的标准的20脚JTAG仿真的简易仿真器，实现了全速，单步和断点等调试功能，采用ADS1.2集成开发的RDI协议，支持在AXD中直接固话程序到片内Flash。 EAS
13、YJTAG-H仿真器是符合ARM公司提出的标准20脚JTAG仿真调试接口的简易仿真器。该仿真器采用ADS1.2集成开发环境的RDI协议。实现了单步、全速及断点等调试功能，此外支持在AXD中直接固化程序到片内FLASH。H-JTAG 软件具有如下特点：支持ARM7/ARM9，支持自动检测和手动指定内核； 使用RDI 接口，支持SDT2.51、ADS1.2、REALVIEW 和IAR 集成开发环境；支持2 个硬件断点或数量不限的软件断点； 支持ARM/Thumb 模式； 支持Little Endian & BIG Endian 模式； 支持Semihosting 调试； 支持Wiggler、SDT
14、 JTAG 和自定义接口。将计算机并口与EASYJTAG-H仿真器连接，并将仿真器JTAG口接头插入EasyARM2131开发板的J3，再使用USB连接电缆与PC连接给开发板供电。通过H-JTAG Serve和 H-Flasher两个工具对仿真器进行配置就可以用AXD软件进行调试了。硬件调试及结果分析。硬件调试：硬件调试时，应先检查印制板及焊接的质量是否符合要求，有无虚焊点及线路间有无短路、断路。然后用万用表测试或通电检测，检查无误后，可通电检查LCD液晶显示器亮度情况，一般情况下取背光电压为45.5V即可得到满意的效果。采用编程器将程序写入单片机，给电路板供电，观察电路工作情况，再进行最终的
15、处理。4.1软件实现方框图系统软件采用C语言编程，程序详情请参见附录。程序的流程图如下：第5章 心得在这次为期两周课程设计的过程中，我深深的感触到了团队合作的重要性，尤其是在当今的社会工作中，一个人的力量在一个巨大的任务前是那么的渺小，必须靠多人合作才能共同完成。在设计规划过程，我们小组四个人亲密无间的合作，使得本次课程设计能够非常顺利地完成，在课程设计的过程中，每个人都能按要求很好的完成分配给自己的任务，最后大家一起通过讨论把所有任务串连起来完成总的设计任务。通过本次课程设计，让我很好的锻炼了理论联系实际，与具体项目、课题相结合开发、设计产品的能力。既让我们懂得了怎样将理论应用于实际，又让我们懂得了在实践中遇到的问题怎样用理论去解决。在设计过程中，总是会遇到这样或那样的问题。有时一个问题可能会需要大家集体去查阅资料，做大量的工作，花大量的时间才能解决。通过不断地发现问题，解决问题，自然而然，我的发现问题和解决问题的能力便在其中建立起来了。这都为以后的工作积累了经验，同时也增强了我们解决问题的能力。非常感谢老师的指导，和同学
