基于EPA與IEEE802.15.4兩用手抄器的設計

　　微處理器

　　選用AT91R40008做CPU。AT91R40008包括一個高性能32位精簡指令系統和一個高密度16位的指令系統。AT91R40008具有片上的SRAM或ROM、完全可編成的外部總線接口(EBI)、32個可編程的I/O口、8個優先級、4個外部中斷、2個USART及16位的定時器/計數器等特點。

　　AT91R40008具有與外部存儲器的直聯的特色,通過外設的FLASH，經過完全可編程外部總線接口(EBI)、 一個八位優先向量中斷控制器,，及外部數據控制器，能大大提高處理器的即時性能。

　　微處理器部分的設計包含系統硬件的啟動與復位，地址總線、數據總線的分配和定義，通過串行線對無線通信模塊和液晶終端的讀寫等。

　　系統由外部的50MHz鐘振作為時鐘源向CPU輸入時鐘信號。復位電路由10μF的電容、10K的電阻及按鍵組成低電平復位電路。AT91R40008內部ROM為128K，外部最大可擴64M的存儲器，根據實際的設計需要，在設計中擴展了一片2M字節的SST36VF160對軟件程序進行存儲。網卡芯片AX88796通過片選線、中斷線、讀寫信號控制線和地址數據總線與CPU相連，實現現場設備和上位機的網絡通信。AT91R40008分別通過串口0和串口1實現與無線通信模塊和顯示終端的數據交換。

　　FLASH存儲器

　　由于該手抄器是應用于工業現場中，所以在軟件中必須加入相應的規范標準。在手抄器的系統設計中，在CPU的外部拓展了2M字節的FLASH。SST39VF160是一個1M×16的CMOS多功能FLASH器件，由SST特有的高性能的Super Flash技術制造而成。SST39VF160具有功耗較低的優點，它的工作電壓為3.3V，具有高性能的編程功能，字編程時間為14μs。考慮到SST39F160的這些優點選用這款FLASH，在目前測試環境中證明這款FLASH能夠更方便和更低成本的滿足程序配置和數據存儲的要求。

　　網絡通信接口

　　在設計中采用網絡通信接口接入工業以太網，數據由以太網傳遞到上位機中，實現工業現場的無線設備和上位機的通信。在實際的設計過程中，我們采用HR61H50L作為網絡隔離器，采用AX88796作為網卡芯片。

　　AX88796是臺灣Asix公司的NE2000兼容快速以太網控制器。其內部集成有10/100 Mb/s自適應的物理層收發器和8K×16位的SRAM，支持MCS-51系列、80186系列以及MC68K系列等多種CPU總線類型。AX88796執行的是基于IEEE802.3/IEEE802.3u 局域網標準的10Mb/s和100Mb/s以太網控制功能，并提供IEEE802.3u兼容的媒質無關接口MII，用以支持在其它媒質上的應用。AX88796的地址總線SA[9:0]與數據總線SD[15:0]分別與CPU的地址/數據總線相連。CPU通過I/O讀寫NE2000寄存器來控制AX88796的工作狀態，通過遠程DMA FIFOs與AX88796的內部緩存SRAM進行數據交換。SRAM與MAC核之間進行Local DMA將數據發送至MAC層，再經由內部的PHY層發送至RJ45接口，或者經過MII接口送至外部的物理層芯片。SEEPROM接口可以用來連接串行EEPROM。EEPROM可用于存儲MAC地址，供AX88796每次初始化時讀取。

　　電源

　　由于此手抄器用于兩種不同的協議，實際設計中使用了兩套電源管理系統，并進行了特殊處理，避免了其中一套供電時對另一套電源造成影響。

　　當手抄器用于工業以太網的一致性測試時，電源采用的是以太網供電設備，該設備采用符合802.3受電設備標準，輸出標準的+24V，經過LM2576-5、AS1117-1.8和AS1117-3.3電源芯片，電平轉換后，輸出手抄器上的CPU、存儲器、網卡芯片、智能顯示終端上所需的1.8V和3.3V電源。