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新型控件在主题工控体系的践行

工控产业网 2012-02-29

  电源系统的设计电源是一个电子系统基础的部分,电源设计要求稳定可靠,并且提供足够的功率,在本系统中,主要的电源电压有5V,3.3V,1.8V3类,因此输入采用了MIC4685电源芯片,输入范围比较宽,可以达到8~28V,在输入端并联稳压二极管和电容电感滤波电路,输出为5V,并采取了滤波措施,保证了电源稳定度。

  另外,3.3V和1.8V电源采用AS1117-3.3,1.8两种线性稳压器提供给系统,并且在输出端并联10μF滤波电容。

  串行总线的设计S3C2410支持包括串口,USB1.1,IIC,等多种串行总线,系统中需要把串口的TTL电平转换成更适合传输的RS232和RS485电平,分别采用SP3223和SP3485转换芯片实现上述功能。

  显示和触摸的设计现在市场上的屏幕分为TFT和伪彩两种屏幕,电平有3.3V和5V两种,为了大可能地兼容屏幕,因此需要将S3C2410直接外引的信号进行电平转换,主要的方式是采用74LVC4245进行电平转换,另外也进行了信号的整形,保证了信号的质量和显示的稳定性。

  本系统采用电阻式触摸屏,通过一个开关信号控制两对互补的MOS管的开关采集电压信号计算触摸屏x,y被压下去的位置,通过相应的校正,达到准确定位的目的,电路上,用两路模拟输入采集x,y的模拟电压,电路如图1所示。

  硬件的设计S3C2410的内部频率可以达到203MHz,但外部总线的频率小于100MHz,处在机总参数与分布参数的边缘,所以需要仔细计算高速数字信号的质量,在布线上进行线长控制,保证信号的质量。

  在外部的高速数字信号中,用于SDRAM的信号对质量的要求高,要求延迟不能太大,所以在元件的拓扑布局上,SDRAM和CPU的距离应尽量的短,并且CDCLK,CLKEN,BE,WE,等信号要求长度尽量一致,当然因为外频不高,所以线长接近即可保证信号的同步,另外由于传输线的电阻大概20多Ω,单CPU的输入输出阻抗一般为50Ω左右,因此,采用源端串联电阻匹配可以提高传输线的阻抗匹配,减少信号反射和振荡。

  叠层的设计方面,由于S3C2410是272脚的BGA封装,因此需要多层板工艺,本设计采用6层PCB,叠层如图2:图2电路板叠层这种叠层的方式用地和电源分割信号层,减少了电磁干扰,稳定了信号和。

  操作系统的移植系统采用LINUX操作系统,版本为2.4.18,系统的调试与输出通过COM0输出,首先系统读取BOOTLOADER,由BOOTLOADER读取系统的内核与文件系统,然后转到内核的起始地址开始运行。系统采用Redhat9.0平台进行交叉编译,由串口将烧写程序烧写到FLASH中。

  系统应用及分析系统经过功能测试与烤机试验,证明外频在100MHz的频率以下的数字电路系统需要在元件布局拓扑上进行规划,并进行适当的电源滤波与传输线阻抗匹配,以达到稳定的目的,在此情况下CPU时钟可以运行到200MHz,整板功耗在3W以下,LINUX操作系统可以移植到带有MMU的ARMCPU上,并且可以拥有很高的稳定性,系统除TFT液晶显示器在-10~60℃的环境温度范围内可以长时间稳定工作,提供的存储、显示、输入等功能按照上述的设计可以经受工业环境的考验。

  结论通过实际的测试与使用,系统各部分工作正常稳定,满足了工业控制的需要,可以应用到实际应用中。

 

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