ARM嵌入式汽車節能控制系統的設計

圖2 信號采集通道

　　控制執行單元

　　控制執行單元的功能主要是接收處理器發出的數字量，經過隔離及驅動后，送到執行機構如電磁閥、繼電器、離合器等來使行相應的動作。功能框圖如圖3所示。　　

圖3 控制執行單元

這一級相對來說較為簡單，但為了防止外界對系統的干擾，須采用隔離。隔離器件采用普通的光電禍器即可，系統中采用TLP521-1。

　　數據顯示模塊

　　在系統的設計中，為了對采集的數據進行監控，使得調試更為方便、直觀，因此增加了數據顯示模塊。S3C44BOX集成了LCD (Liquid Cristal Display)控制器，該控制器支持在LCD上的單色、4級、16級灰度、256色的顯示，具有很強的通用性，S3C44BOX的LCD控制器的作用是將緩存中的數據傳送到外部的LCD驅動器，并產生必須的LCD控制信號。LCD控制器可以編程支持不同水平和垂直點數(640×480，320×240，160×160等)、不同數據線寬度、不同接口時序和刷新速率的LCD，支持4位雙掃描、4位單掃描、8位單掃描模式，并支持水平/垂直滾動，以用來支持更大的屏幕顯示(如1280× 1280)。

　　由于不同尺寸的LCD具有不同數量的垂直和水平象素、數據接口、數據寬度、接口時間和刷新率，S3C44BOX中的LCD控制器可以對相應的寄存器值進行編程，以適應不同的LCD顯示板。LCD控制器邏輯框圖如下圖4所示。

圖4 LCD控制器邏輯框

　　電源模塊

　　在本系統設計中，由外部供給系統單一的9V電源，通過三端穩壓AS1117-5.0, AS1117-3.3和AS1117-2.5，分別得到5.0V, 3.3V以及2.5V。AS1117系列穩壓器最大能提供800mA電流，由于本系統功耗較低，最大需求電流不超過300mA，因此用AS1117足以滿足系統的供電需求。另外的兩套±15V電源由DC/DC變換器供給。考慮到系統中有數字電路和模擬電路，由于數字電路的電流變化較快，容易產生脈沖干擾，從而影響模擬信號的采樣精度，因此應把數字地和模擬地分開。

　　調試接口

　　S3C44BOX內嵌JTAG測試電路，使得調試起來非常方便。JTAG是一種國際標準測試協議，主要用于芯片內部測試及對系統進行仿真、調試，JTAG技術是一種嵌入式調試技術，它在芯片內部封裝了專門的測試電路TAP (Test Access Port，測試訪問口)，通過專用的JTAG測試工具對內部節點進行測試。JTAG測試允許多個器件通過JTAG接口串聯在一起，形成一個JTAG鏈，能實現對各個器件分別測試。JTAG接口還常用于實現ISP(In System Programmable)功能，如對Flash器件進行編程等。

　　目前JTAG接口的連接有兩種標準，即14針接口和20針接口，在本設計中，采用的是14針的接口。該接口主要通過下載電路與計算機的并行口相連，在集成開發環境之下，使用相應的JTAG下載代理軟件就可以用來進行系統調試，而不需專門的仿真器，這樣可以降低開發的成本。

　　通信單元

　　在系統設計中，考慮到數據傳送、下載以及調試的方便，增加了串行通信RS-232C接口。另外，考慮到系統升級的方便，以及為了與現在流行的汽車總線接口的方便，增加了CAN現場總線的接口。

　　本系統中選用MAX232。MAX232可以實現TTL電平和RS-232電平之間的轉換。由于在實際應用中，器件對電源噪聲很敏感，因此MAX232的VCC引腳必須要對地加0.lmF去耦電容，另外，為提高抗干擾能力，添加了四個l0mF電容，在連接在內部電源引腳輸出端。MAX232芯片第7, 8引腳接入分別到串行口的第3, 2引腳;9, 10引腳接處理器的RXD, TXD引腳，實現與處理器的連接。

　　需要注意的是，MAX232是5V器件，而處理器芯片是用的是3V供電，因此需要考慮電平轉換，否則將無法正常收發數據。由于Maxim公司已經注意到這點并推出了專用3V供電的器件MAX3232C，利用它就可以無需考率3V到5V的電平轉換問題。MAX3232C與處理器的接口電路如圖5所示。