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基于ARM9智能控制器硬件设计 　　摘 要 论述了某智能测控系统的总体结构设计，给出了硬件结构图和软件结构。从电源和复位电路、时钟电路、存储器接口电路、以太网接口电路、调试与USB接口电路、AD/DA及PWM电路等方面，详细说明了硬件电路设计，阐述了有关设计理由，为搭建智能控制器平台的整体架构奠定了坚实基础。 　　关键词 AT91RM9200 智能控制器 Linux 硬件设计 　　 　　在电子技术迅猛发展的今天，嵌入式系统已越来越多地应用于消费类电子产品、智能仪表、控制系统、航空航天等领域。本文论述基于ARM920T微控制器的AT91RM9200、采用嵌入式Linux操作系统设计实现一种智能控制器平台，提供一具体被控对象，可供人员在其上验证各类控制算法的实际控制效用。主要是论述其硬件实现。 　　1 智能控制器总体结构设计 　　智能控制器的整体方略是实现一闭环控制，提供一温度被控对象，目的是控制对象温度达到期望值，途径是通过改变PWM占空比进而改变加热对象的电加热膜的导通时间来实现。 　　1.1硬件结构 　　系统的硬件机构如图1所示。嵌入式微处理器是系统的核心，采用ATMEL公司的AT91RM9200芯片，它负责处理ADC从对象那里采集来的温度数据，根据实际与期望值进行控制算法运算后，最终确定PWM波形的占空比，当PWM输出为高电平时，加热膜导通，反之截止。 　　SDRAM用于系统运行时程序的存取，选用两片HY57V561620，64MB空间足够操作系统使用；引导程序Boot loader、嵌入式Linux操作系统、应用程序及相关配置参数固化在NOR Flash内；物理层网络芯片LXT971通过MII接口同AT91RM9200连接，用于系统与上位机的网络通讯；为方便系统测试和应用程序调试，还配备了标准JTAG接口、调试DBGU串口和USB HOST。 　　图1 智能控制器硬件结构 　　1.2软件结构 　　嵌入式操作系统是嵌入式应用软件的基础和开发平台，本智能控制器选用Linux操作系统。基于Linux的软件结构需要完成如下几个方面的工作。 　　1.2.1 引导程序Boot loader的编译，它是连接操作系统与硬件的纽带，主要起初始化硬件设备、建立内存空间的映射图、为最终调用操作系统内核准备好正确环境的作用。它的移植与硬件密切相关，需根据实际硬件平台进行修改； 　　1.2.2 Linux内核的裁剪和移植，文件系统ram disk的制作； 　　1.2.3 ADC、PWM驱动程序的编写。成功嵌入Linux后，就可以进行应用程序的开发了。被控量通过ADC采集，电加热膜的导通时间由PWM占空比控制，所以还需编写基于Linux内核的驱动程序。 　　2 智能控制器硬件电路设计 　　2.1电源与复位电路 　　本系统需要三种直流电源，一是给AT91RM9200内核、锁相环PLL和振荡器供电的1.8V，一是器件I/O接口所需的3.3V，还有USB接口使用的5V。其中系统对1.8V核心电压的品质要求较高，再加之系统精密，所以需要有足够的保护冗余设计。电源电路采用两级电压转换的方式。第一级先降输入电压到5V，USB接口直接使用该电源；第二级分别使用低压降稳压器LDO输出噪声较小的3.3V和1.8V。 　　系统复位电路如图3所示。选用IMP706作系统μP监控芯片，利用该电路可以实现上电、掉电、手动复位、电源电压监控、看门狗等功能。PFI为电源故障电压监控输入，当PFI小于l.25V时，电源故障输出FPO变为低电平；WDI是看门狗输入， 　　当其保持高电平或低电平达1.6s时可使内部定时器完成计数，并置WDO为低；复位输出RESET低电平有效；看门狗输出WDO如果连接到MR将会触发复位信号；为了触发复位，需将PFO接至MR端[1]。 　　图2 电源电路 　　图3 复位电路 　　2.2 时钟电路 　　AT91RM9200的电源控制器PMC集成了两个振荡器和两个PLL，可以提供系统所需的所有时钟。图4是本系统的时钟电路，包括两个外部晶振、两个PLL的外部二阶滤波器以及外部时钟信号所必须的电源供给VDDPLL。 　　2.3存储器接口电路 　　本系统SDRAM和NOR Flash的接口电路由于篇幅原因，这里不再给出。参考文献[2]，就可以知道EBI引脚同NOR Flash和SDRAM存储控制器间的关系。需要说明的是，AT91RM9200的外部总线接口EBI设计可以确保多个外设与基于ARM器件的内置控制存储器间进行数据传输。EBI集成了静态存储、SDRAM和Burst Flash三个外部存储控制器，并提供额外的SmartMedia和CompactFlash逻辑支持；数据通过16或32位数据总线进行传输，高达2