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　　由于设计要求系统能随车采集信号，并进行实时监控，对主控模块的要求较高，因此主控制模块应当是以高性能的微处理器为核心而组成的一个最小系统。根据具体应用的要求，实际应用的反映情况，选用了samsung公司的arm芯片s3c44box，其主要性能如下：

　　samsung公司推出的16/32位risc处理器s3c44box为一般类型的应用提供了高性价比和高性能的微控制器解决方案。为了降低成本，s3c44box提供了丰富的内置部件，包括:8kb的cache，内部sram, lcd控制器，带自动握手的2通道dart, 4通道dma，系统管理器(片选逻辑，fp/edo/sdram控制器)，带有pwm功能的5通道定时器，i/o端口，rtc, 8通道10位adc，iic-bus接口，iis-bus接口，同步sio接口和pll倍频器。

　　s3c44box的突出特性是它的cpu核，是由arm公司设计的16/32位arm7tdmi risc处理器(66mhz)。arm7tdmi体系结构的特点是它集成了thumb代码压缩器，ice (in circuit emulator)断点调试支持，和一个32位的硬件乘法器。

　　数据采集单元

　　数据采集单元的作用就是对需要的模拟信号进行采集、处理后送到处理器进行处理。在该单元中，核心是对模拟信号的调理。由于系统要采集到汽车的储气罐内的压力数据、制动踏板的位置数据、车速、离合器切合位置和油门踏板位置等数据，因此需要多路数据采集通道。各通道的数据必须完成信号的调理后，才能送到处理器进行处理。该采集单元的信号采集通道框图如图2所示。　　



图2 信号采集通道

　　控制执行单元

　　控制执行单元的功能主要是接收处理器发出的数字量，经过隔离及驱动后，送到执行机构如电磁阀、继电器、离合器等来使行相应的动作。功能框图如图3所示。　　



图3 控制执行单元

这一级相对来说较为简单，但为了防止外界对系统的干扰，须采用隔离。隔离器件采用普通的光电祸器即可，系统中采用tlp521-1。

　　数据显示模块

　　在系统的设计中，为了对采集的数据进行监控，使得调试更为方便、直观，因此增加了数据显示模块。s3c44box集成了lcd (liquid cristal display)控制器，该控制器支持在lcd上的单色、4级、16级灰度、256色的显示，具有很强的通用性，s3c44box的lcd控制器的作用是将缓存中的数据传送到外部的lcd驱动器，并产生必须的lcd控制信号。lcd控制器可以编程支持不同水平和垂直点数(640×480，320×240，160×160等)、不同数据线宽度、不同接口时序和刷新速率的lcd，支持4位双扫描、4位单扫描、8位单扫描模式，并支持水平/垂直滚动，以用来支持更大的屏幕显示(如1280× 1280)。

　　

由于不同尺寸的lcd具有不同数量的垂直和水平象素、数据接口、数据宽度、接口时间和刷新率，s3c44box中的lcd控制器可以对相应的寄存器值进行编程，以适应不同的lcd显示板。lcd控制器逻辑框图如下图4所示。



图4 lcd控制器逻辑框

　　电源模块

　　在本系统设计中，由外部供给系统单一的9v电源，通过三端稳压as1117-5.0, as1117-3.3和as1117-2.5，分别得到5.0v, 3.3v以及2.5v。as1117系列稳压器最大能提供800ma电流，由于本系统功耗较低，最大需求电流不超过300ma，因此用as1117足以满足系统的供电需求。另外的两套±15v电源由dc/dc变换器供给。考虑到系统中有数字电路和模拟电路，由于数字电路的电流变化较快，容易产生脉冲干扰，从而影响模拟信号的采样精度，因此应把数字地和模拟地分开。

　　调试接口

　　s3c44box内嵌jtag测试电路，使得调试起来非常方便。jtag是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试，jtag技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路tap (test access port，测试访问口)，通过专用的jtag测试工具对内部节点进行测试。jtag测试允许多个器件通过jtag接口串联在一起，形成一个jtag链，能实现对各个器件分别测试。jtag接口还常用于实现isp(in system programmable)功能，如对flash器件进行编程等。

　　目前jtag接口的连接有两种标准，即14针接口和20针接口，在本设计中，采用的是14针的接口。该接口主要通过下载电路与计算机的并行口相连，在集成开发环境之下，使用相应的jtag下载代理软件就可以用来进行系统调试，而不需专门的仿真器，这样可以降低开发的成本。

　　通信单元

　　在系统设计中，考虑到数据传送、下载以及调试的方便，增加了串行通信rs-232c接口。另外，考虑到系统升级的方便，以及为了与现在流行的汽车总线接口的方便，增加了can现场总线的接口。

　　

本系统中选用max232。max232可以实现ttl电平和rs-232电平之间的转换。由于在实际应用中，器件对电源噪声很敏感，因此max232的vcc引脚必须要对地加0.lmf去耦电容，另外，为提高抗干扰能力，添加了四个l0mf电容，在连接在内部电源引脚输出端。max232芯片第7, 8引脚接入分别到串行口的第3, 2引脚;9, 10引脚接处理器的rxd, txd引脚，实现与处理器的连接。

　　需要注意的是，max232是5v器件，而处理器芯片是用的是3v供电，因此需要考虑电平转换，否则将无法正常收发数据。由于maxim公司已经注意到这点并推出了专用3v供电的器件max3232c，利用它就可以无需考率3v到5v的电平转换问题。max3232c与处理器的接口电路如图5所示。

　　

图5 rs-232c与处理器的通信接口电路　　

系统软件设计

　　在本系统中，主程序是整个程序的核心，担负着系统的运行、控制的主要任务，需要对其控制流程进行仔细考虑，以完成所需的控制要求。