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基于arm9的嵌入式工控機設計報告-資料下載頁

2026-06-10 13:15本頁面

　　

【正文】持。本次設計選擇的千兆以太網收發器是DM9161A，另外在以太網收發器和以太網接口之間還要添加相應的變壓器，實現電壓的隔離和轉換，本次設計采用的百兆以太網接口是66058146其內置了變壓器。DM91611ASAM9X25 RJ45 Gigabit 　　　　　　　　　　　圖７　以太網流程圖（六）串口設計由于串行通訊方式具有使用線路少、成本低的特點，特別是在遠程傳輸時，避免了多條線路特性的不一致而被廣泛采用。在進行串行通訊時，要求通訊雙方都采用一個標準接口，使不同的設備可以方便地連接起來并進行通訊。RS232 接口是目前最常用的一種串行通訊接口，它是在 1970 年由美國電子工業協會（EIA）聯合貝爾系統、調制解調器廠家及計算機終端廠家共同制定的用于串行通訊的標準。在 RS232 協議中，信號線的電壓為負邏輯關系，邏輯“1”為5~15V，邏輯“0”為+5~+15V，噪聲容限為 2V，也就是說要求接收器能識別低至+3V 的信號作為邏輯“0”，高到3V 的信號為邏輯“1”。經常使用的串行口有 9 針和25 針兩種類型，這里只對 9 針類型的串行口的引腳定義作簡單介紹：　　　　　　　　　　　　　　圖８　串口功能圖實際上兩個設備之間通過三根信號線（RXD，TXD，GND）就能實現串行通訊，其它信號線則用于實現一些附加功能和專用功能。 AM335X 處理器內部集成了UART 模塊，可以支持6個UART口，由于其信號電平還只是 TTL 電平，因此在把這兩個接口用作 RS232 接口時，還需要經過RS232電平轉換芯片把信號電平轉化為 RS232 電平。本次選用了TI公司的MAX3232E來實現電平的轉換，這部分電路圖如圖所示，圖中的UART0_RXD、UART0_TXD兩根信號線由AM335X的UART0模塊引出，標號為CON1的 DB9 接口就可以用于 RS232 通訊。另外5個RS232 接口的設計和此類似，分別由AM335X的UARTUARTUARTUART5模塊引出。　　　　　　　　　　　　　　　圖９　串口設計圖（七） SD存儲卡設計 AM335X可以支持MMC卡，SD卡以及 Memory Stick等多種存儲設備，而SD卡的性價比更高，可以支持最大64G 的容量，使用也比較方便。SD 卡是在 MMC 卡的基礎上發展而來的，它比 MMC 卡多了兩根信號線用作數據傳輸，其傳輸速率比MMC快很多，能支持1 Bit 和 4 Bit 兩種模式。MMC和SD卡的信號描述如圖所示：　　　　　　　　　　　　　　　圖１０　ＳＤ信號描述圖除了上面這些標準引腳外，SD 卡插座一般還會提供 CD 信號和 WP 信號，分別用來檢測卡的插入和寫保護信號。SD 部分的原理圖設計如圖所示：　　　　　　　　　　　　　圖１１　ＳＤ卡設計圖（八）數字輸入輸出設計為應對復雜的工業環境，外部的數字信號要進入工控機里需要對其進行隔離，本次采用簡單可靠的光電耦合器進行輸入隔離，繼電器進行輸出隔離。如圖所示：　　　　　　　　　　　　　　圖１２　數字輸入輸出設計圖設計結果及分析按照設計要求，選定了器件型號，設計了符合各項要求的基于CortexA8的嵌入式工控機硬件電路，各模塊原理圖放于附錄，最終布局結果如下圖所示：　　　　　　　　　　　　　　圖１３　總體ＰＣＢ設計圖最終設計電路包含SAM9X25核心系統、電源輸入接口、兩路百兆以太網接口、一路調試串口、四路高速串口、USB 、大容量SD存儲卡以及多路GPIO、8路數字輸入接口、并支持寬電壓范圍供電（DC9V～DC30V）。配以合適的外裝箱，可實現防塵、防水要求。六、結束語嵌入式系統如今在工業控制、通信、消費電子等許多方面的應用是越發的廣泛了，尤其近幾年隨著國內在這個領域的廣泛研究與應用。嵌入式系統已經融入了人們生產、生活的方方面面，發展前景也是一片光明。參考文獻：[1] 牛榮建，基于工控設備的嵌入式系統選擇，2006年第8期:93~94,115[2] 黃慧群、吳景東，DM9000AE及其在嵌入式以太網中的應用，工業控制計算機，2006年第11期：90~91,93附錄各模塊原理圖及PCB布局

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