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嵌入式技术相关技术文章嵌入式MultiBus-CPU模块设计可满足工业现场的测控需要
引 言
MultiBus-CPU模块是基于AT91RM9200微控制器的智能化多总线测控模块。该CPU模块主要实现对下位机的控制，并建立基于Modbus-RTU总线协议的总线通信体系结构，让系统设备可以无缝接入基于Modbus-RTU模式的总线系统，可靠、实时、准确地实现工业现场数据采集、信号输出等功能；同时，提供标准视频接口用于显示16位色图像，提供标准音频输入输出接口用于实现录放音功能。该模块作为嵌入式开发环境的核心，可实现人机界面的交互操作和显示、海量数据的存储、多串口、多USB口、音频信号输入输出、以太网口等接口；运行Linux操作系统，可以快速搭建面向应用的嵌入式应用系统。
1 MultIBus-CPU模块软件设计方案
为了满足实际应用对实时性的要求，MultiBus-CPU模块软件采用了Linux 2.6.21操作系统。其中，Linux 2.6的内核任务可以被抢占，这一特性使得Linux 2.6内核适用于实时系统和嵌入式系统中。驱动程序在Linux环境下进行开发，应用层采用标准的通信协议——Modbus协议，控制设备可以连成工业网络进行集中监控。通过一致的Modbus接口，MultiBus-CPU模块与扩展下位机均可作为对等设备在工业网络中进行对话，使得各个设备无缝接人到工业控制网络中。MNtiBus-CPU模块支持现阶段工业测控系统中最常用的以太网（UDP）通信及RS485通信协议。因此，本模块在与其他功能模块进行通信时，采用Modbus-RTU数据通信方式，利用以太网（UDP）／RS485总线进行数据的发送与接收，实现对各功能模块的集中监控。软件总体结构如图1所示。
2 MultiBus-CPU模块硬件设计方案
硬件设计原理图如图2所示。MultiBus-CPU模块选用Atmel公司的AT91RM9200为主处理器，融合了ARM920T ARM Thumb处理器。其工作于180 MHz时性能高达200 MIPS；具备存储器管理单元，可以运行Linux等实时操作系统；具备10／100 Base-T型以太网卡接口，只需外扩一个PHY即可实现以太网通信；具备USB 2.0全速（12 Mb／s）主机双端口，可以扩展键盘、鼠标、U盘等标准外设。