基于GPRS的无线传感网节点硬件系统设计.doc

摘 要 近年来，32位嵌入式系统发展很快，32位单片机已逐渐占领8位机的市场，并以很高的性价比赢得了越来越多的用户青眯。随着科技和工艺的进步，32位单片机的优势会更加突显出来，将会成为嵌入式系统的主流。在32位嵌入式系统中，基于ARM的应用占据了大部分份额。 Philips LPC2131微控制器是内置FLASH的32位ARM7TDMI-S内核的64PIN微控制器，主频高达60MHz,片上有丰富的资源模块（如4路RTC、2个串口、6通道PWM、2*8通道10位A/D、1路D/A等）、可用于工业控制、汽车、医药等要求高性能、低功耗环境。 本次课题是设计一个基于Philips LPC2131微控制器的系统板：系统板上具有2*16字符型LCD、2路模拟输入、一个GPRS模块接口，可完成A/D功能，数据结果显示在LCD上，并实现通过GPRS进行数据传输。本文首先介绍了ARM7内核的芯片lpc2131的功能及特性，设计出电路的总体框架及设计方案，以PHILIPS LPC2131开发板为基础，通过与外围器件的连接，用Protel 99SE绘图软件绘制电路原理图并将其转换为PCB板，经过电路板调试达到设计要求。 关键词：嵌入式系统，Philips LPC2131，ARM7TDMI-S，GPRS。 第1章 前言 PHILIPS公司基于ARM7TDMI-S核、单电源供电和LQFP64封装的LPC2131，具有JTAG仿真调试和ISP编程等功能。 本次课题是设计一个基于Philips LPC2131微控制器的系统板：系统板上具有2*16字符型LCD、2路模拟输入、一个GPRS模块接口，可完成A/D功能，数据结果显示在LCD上，并实现通过GPRS进行数据传输。本次设计所需的主要元件有Philips LPC2131、2*16字符型LCD、ZWG-22A GPRS等。本次设计是以LPC2131微控制器为基础，通过与相关外围元器件的合理连接设计出原理图，经过电路板调试，使其可以在LCD上显示数据，并通过GPRS进行数据传输。 第2章 系统硬件设计 2.1 LPC2131简介 2.1.1 概述 ARM7TDMI-S核是通用的32位微处理器内核，采用冯.诺依曼结构，具有高性能和低功耗的特性。ARM结构是基于精简指令集计算机（RISC——Reduced Instruction Set Computer）原理而设计的，指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机要简单的多。由此可见，使用一个小的、廉价的处理器核就非常容易实现很高的指令吞吐量和实时的中断响应。 ARM7TDMI-S使用了流水线技术，处理和存储系统的所有部分都可连续工作。通常在执行一条指令的同时就对下一条指令进行译码，并将第三条指令从存储器中取出。 ARM7TDMI-S处理器使用了一个被称为Thumb的独特结构化策略，非常适合那些对存储器有限制或者需要较高代码密度的大批量产品的应用。 2.1.2 LPC2131特性 特性32位ARM7TDMI-S核，超小LQFP64封装。8kB的片内静态RAM和32kB的片内Flash程序存储器128位宽度接口加速器可实现高达60MHz工作频率。通过片内boot装载程序实现在系统编程/在应用编程(ISP/IAP)。EmbeddedICE RT和嵌入式跟踪接口通过片内RealMonitor软件对代码进行实时调试和高速跟踪。1个LPC2131 8路10位的A/D转换器，共提供16路模拟输入，每个通道的转换时间低至2.44us。1个10位的D/A转换器，可产生不同的模拟输出。2个32位定时器/外部事件计数器(带4路捕获和4路比较通道)、PWM单元(6路输出)和看门狗。低功耗实时时钟具有独立的电源和特定的32kHz时钟输入。多个串行接口，包括2个16C550工业标准UART、2个高速I2C总线(400 kbit/s)、SPI和具有缓冲作用和数据长度可变功能的SSP。向量中断控制器。可配置优先级和向量地址。小型的LQFP64封装上包含多达47个通用I/O口(可承受5V电压)。多达9个边沿或电平触发的外部中断管脚。通过片内PLL(100us的设置时间)可实现最大为60MHz的 CPU操作频率。片内集成振荡器与外部晶体的操作频率范围为1～30 MHz，与外部振荡器的操作频率范围高达50MHz。低功耗模式：空闲和掉电。可通过个别使能/禁止外部功能和外围时钟分频来优化功耗。可通过个别使能/禁止外部功能和外围时钟分频来优化功耗。通过外部中断或BOD将处理器从掉电模式中唤醒。单电源，具有上电复位(POR)和掉电检测(BOD)电路：－CPU操作电压范围：3.0~3.6 V (3.3 V±10%)，I/O口可承受5V的电压。 图2-1 引脚分布 2.1.3 外围电路设计 本次设计是