嵌入式MultiBus-CPU模块设计可满足工业现场的测控需要

主处理器AT91RM9200具备5个串口:1个DEBUG串口,设计为RS232接口,可以直接连接PC的串口进行调试;1个RS485接口,可以与其他功能模块的RS485接口组成网络;其余3个串口均设计为RS232接口。

通过CPU模块的外部总线和Epson公司的S1D13506显示芯片扩展了一个VGA接口,分辨率为640×480,256色。IS41LVl6100为其提供独立显存,容量为1M×16位,支持EDO PAGE模式。

GL850A芯片是一个低功耗的USB 2.0 HUB控制器,AT91RM9200本身的USB HOST接口通过GL850A芯片扩展为4个USB HOST接口。

DS3231是精度非常高的I2C集成实时时钟。其精度在0~40℃内高达±2 ppm,在-40~85℃内精度可达±3.5ppm;板载电池,掉电后可以保持时间;可为系统提供秒、分、小时、日、日期、月、年等信息,具有自动闰年调整功能。

WM8731是一个低功耗网络音频编解码器(CODEC),具有输出功率放大器和可编程采样速率设定功能。WM8731芯片通过I2S接口与CPU连接,为CPU模块扩展了音频信号的输入输出接口,使系统具备音频采样功能,音频信号数字化后可以通过以太网传送。

DM9161为10/100M快速以太网物理层单芯片收发器,H1102为网络隔离变压器,用于实现10/100M自适应的可靠网络传输功能。

MultiBus-CPU模块通过增加显示控制芯片及其驱动实现了显示接口,系统运行信息可以直接通过VGA显示器显示出来,大大提高了人机交互的可操作性。

3 显示模块硬件设计方案

3.1 接口芯片选择

接口芯片选用Epson公司生产的大规模显示控制器S1D13506。它是以SEDl354控制器为基础发展起来的具有更多功能的LCD显示控制器,支持全类型、大规模的LCD及CRT/TV显示器。S1D13506内置RAMDAC(Random Access Memory Digital-to-Analog Converter,随机数模转换记忆体)硬件X-Y轴转置二维加速器,共有114个寄存器,可以灵活地设置各种不同的显示方式。

3.2 接口硬件设计

S1D13506与处理器的接口采用通用类型总线(包括数据总线、地址总线、控制总线)。接口定义如表1所列。芯片所用像素时钟CLK1、CLK2是由同步信号发生器ICS1523来提供的,外接1M×16位的EDO-DRAM IS41LV16100。

嵌入式MultiBus-CPU模块设计可满足工业现场的测控需要

图3是显示电路总体连接图。S1D13506连接到AT9IRM9200的信号有:M/R、AB1~AB20、DB1~DB15、WE0、WE1、RD、RD/WR、CS、RFSET、BUSCLK、WAIT。连接到ICSl523的信号有:CLCKI、CLCK12(用于内部显示及外部媒体接口时钟)。连接到IS41LVl6100的信号有:DRAM-WE、DRAM-RAS、LCAS、UCAS、MA0~MA9、MD0~MD15。其中,MD1、MD2、MD4、MD6、MD15需要外接上拉电阻用于S1D13506初始配置。其他控制信号连接到LCD/CRT显示器。S1D13506芯片有个测试使能引脚TFSTEN在芯片正常工作时接地。如果不使用RAMDAC的数模转换功能,那么IREF引脚必须接地。ICS1523通过I2C串行总线(TWD、TWCK)接受AT91RM9200对它的寄存器配置。本设计中,ICS1523的输入时钟是50 MHz,输出CLK1为25 MHz,CLK2为12.5 MHz。

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