基于Atmega128嵌入式控制器的設計

　　采用Atmega128單片機設計的嵌入式控制器，模擬量輸入通道用Atmega128片內A／D轉換器，輸出用AD421D／A轉換器，數字量I／O通道配置高速先耦器件．用lccavr編譯器修改OSTaskStklnit（）函數及其相關文件，定義數據類型等以實現MicroC／OS-Ⅱ的移植．

　　嵌入式控制器是機電設備實現自動化的核心部件。故以大型機電設備為控制對象，利用高性能Atmega128微處理器，設計了具有現場總線（CANBUS）網絡通信和一定通用性的多功能嵌入式智能控制器。

　　系統的硬件結構如圖1。

　　本控制器的核心采用64管腳TQFP封裝的Atmega128芯片，具有53個可編程的I／O引腳，片內集成有128KB閃存、4KBEEPROM和4KBSRAM，適合I／O通道和存儲空間的需求。

　　模擬量輸入通道采用Atmega128片內的8通道1O位A／D轉換器。其信號輸入部分可以根據具體的信號情況選擇使用圖2所示的多功能輸入信號調理電路。在電壓信號輸入時可以由R1和C構成低通濾器（R2開路）；R1和R2可以構成輸入信號分壓電路（電容c開路）；對于4-20mA電流輸入信號，R2使用250Q的精密電阻即可變換為1～5V的信號（R1短路、C開路）。在電路版上設計有對應多功能信號調理電路焊位元件的位置，可根據需要白行選擇使用。8路模擬量輸入部分占用的是ATMEGA128的PF0～PF7。

　　模擬量輸出通道單元電路設計方案如圖3。D／A轉換器采用AD公司的AD421，它是一種單片低功耗、高精度的電流輸出型DAC芯片，4～20mA的輸出可以驅動標準的執行元件。該芯片的數字接口為標準HART（三線）或其它FSK協議，DAC為16位分辨率，單調性輸出。采用回路供電方式，內含電源調整器為本身和外圍器件供電。在工業控制中，通常輸入量要多于輸出量，所以只設計Atmega128的PAO～PA7，PE2、PE3、PE6、PG4引腳通過4個光電隔離器（6N137）與4個AD421相連，構成4路模擬量輸出。

　　數字量I／O通道各配置8路高速光耦隔離通道。光耦器件選6N137，其開關延遲tpd僅75ns，而普通光耦器件開關延遲有3～6μs。I／O通道接口安排在Atmega128的PB0～PB7、PD0～PD7。

　　選擇獨立的CAN通信控制器SJA1000、CAN總線驅動器82C250和高速光電耦合器6N137與微控制器Atmega128進行設計。微處理器Atmega128負責SJA1000的初始化，通過控制SJA1000實現數據的接收和發送等通信任務。