随着计算机技术、微电子技术和网络技术的迅速发展,嵌入式系统在工农业等诸多领域得到了广泛的应用。本文主要详细介绍 ARM 嵌入式系统硬件设计及 ARM 嵌入式系统的应用实例,具体的跟随小编一起来了解一下。

 

ARM 嵌入式系统硬件设计

图 1 是系统硬件结构图“系统采用外部 3.6864MHz 的晶振产生内核所需要的 18.432MHz、36.864MHz、49.152MHz 或 73.728MHz 的时钟。

 

  

 

以下主要针对此硬件开发平台,进行结构、储存器扩展、主要接口、显示及其外设方面设计的介绍。

 

1、电源部分设计

电源是系统可靠工作的保证,包括供电和复位电路部分。系统复位模块提供 CS89712 启动信号。系统采用 nPOR 信号作为复位信号,使用复位芯片产生复位信号。如图 2:

 

  

 

整个系统的外部电源输入采用直流 18V-36V,系统的供电较为复杂,电压等级多,其中 CS89712 芯片 I/0 和内核分别采用 3.3V.2.5V 供电,而扩展的 MAX125、LCD 显示器采用 5V 供电,同时 LCD 对比度调节需负电压偏置(选用 MAX686 芯片);而模拟量采集 MAX125 前向通道中滤波和电压跟随电路所用运放电源电压为正、负 12V。这里采用 Ericsson 的 DC/DC 电源模块 PKC2131PI,提供隔离的正负 12V 和+5V,同时选用 MICREL 公司 MIC2211-2.5/3.3BML 型双输出 LDO 提供 CS89712 的 3.3V 和 2.5V。图 3 为 CS89712 双电源供电电路:

 

 

 

2、存储器部分设计

本系统采用 FLASH 存储程序和参数,使用 SDRAM 作为程序的运行空间。数据及堆栈。CS89712 内置了 SDRAM 控制器和内存接口。其中 FLASH 部分采用 2 片 Intel 公司 TE28F320B3BA110,构成 32 位宽 8MB 的 FLASH,SDRAM 采用 2 片 NEC 公司 uPD-4564163G5,构成 32 位宽 16MB 的 SDRAM,如图 4:

 

 

3、LCD 硬件扩展设计

液晶显示器(LCD)具有显示信息丰富、功耗低、体积小、重量轻等其他显示器无法比拟的优势,目前在智能仪表仪器和低功耗电子产品中得到了广泛的应用。

 

CS89712 内置了 LCD 控制器,LCD 控制器就相当于嵌入式系统的显卡,接口有以下信号:DD[0:3](数据线)、FRM(帧同步信号)、CL1(行同步信号)、CL2(象素数据时钟)、M(交流偏置信号)。这里我们扩展的是一个 STN 的彩色 LCD,该 LCD 显示屏提供 8 位数据接口。表 1 为 CS89712 和该 LCD 控制信号接线对应表。

 

 

 

4、触摸屏硬件扩展设计

触摸屏输入部分由触摸屏、触摸屏控制器组成,和 LCD 配合可以实现完整的人机操作界面。图 7 为实际的触摸屏输入系统部分,采用四线电阻式触摸屏,触摸屏控制器采用 T[(BB)公司的 ADS7846,其可以通过 SPI 接口直接和 CS89712 相接。

 

 

 

5、以太网接口的设计

由于 CS89712 内部集成了 CS8900A 以太网控制器其本身带有 802.3MAC 引擎、Buffer、串行 EEP-ROM 接口和 10BASE-T 的模拟前端。只需增加 I/O 隔离滤波器和 RJ45 接口即可。此部分电路如图 8:

 

 

6、数据采集硬件扩展设计

MAX125 是 MAXIM 公司生产的高速 2X4 通道同步采样 14 位逐次比较型 A/D 转换芯片,其模拟输入范围为正负 5V,内部具有 2.5V 参考电源,内置有四个采样 / 保持放大器(T/H)。输入分为 A、B 两组,通过开关的切换可以对八个通道进行采集,转换所得的数字量都存储在 4X14 的 RAM 中。其并行接口数据访问和总线释放的定时特性与 CS89712 芯片总线的特性兼容,故两者可以直接相连而不需等待状态。由于 MAXI25 为+5V 供电,在与 I/O 电源电压为 3.3V 的 CS89712 联接时需要使用总线电平转换芯片 74LVC245A,其中采用读写控制信号控制总线转换方向,转换完成后自动申请 CS89712 的外部中断 EINT1,读取 A/D 数据自动会撤消该中断。通过在前向通道加接限幅保护、电压跟随和滤波输入电路,即可完成模拟数据采集电路的设计。

 

税控收款机应用举例

一、基于 S3C44B0 的税控收款机

1、采用嵌入式 CPU(S3C44B0)

2、从系统结构上改变目前收款机应用系统中出现的高端机(由 PC 机组成系统)成本过高与低端机(由单片机组成系统)资源不足的状况,使嵌入式系统在税控收款机上得到广泛应用。

 

二、税控收款机组成框图

 

 

三、税控收款机硬件组成:

1、CPU:S3C44B0

2、存储器:FLASH、SDRAM、NANDFLASH

3、显示器:LCD、VFD

4、触摸屏:四线电阻式触摸屏

5、PS/2 外设接口:键盘、条码扫描器、磁卡扫描器

6、RS232、并行口扩展接口:用外设扩展芯片实现

7、网络扩展接口

8、电源模块:主板电源、MODEM 电源、VFD 电源等

 

四、POS 机软件组成:

1、操作系统:

1)采用 uCLinux 操作系统,不需要 MMU 支持,内核可裁减

2)包括了完善的 TCP/IP 协议栈,PPP 拨号网络

 

2、图形系统

采用 MiniGUI,中国人自行开发,界面美观,移植简单

 

3、应用程序

1)商业功能模块

2)税控功能模块

3)报表功能模块

4)管理设置功能模块

5)其它功能模块