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基于单片机和CAN控制器的嵌入式系统

作者:时间:2009-06-18来源:网络收藏

1. 引言
作为设备的心脏,在从消费电子到工业应用等广泛的领域中得到应用。从的历史来看,随着设备对功能和性能的要求提高,其经历了从4位机到8位机的发展过程。目前产品的不断发展,8bit单片机的处理能力面对越来越多的挑战。而32bit单片机在嵌入式领域得到越来越多的应用。根据市场的发展,EPSON 公司专为高级数据处理的便携式设备推出了32位MCU(Microcontroller Unit )S1C33 系列,下面简单介绍一下EPSON 32 位单片机的特点:
A. 强大的CPU内核:S1C33采用RISC(精简指令集)结构,三级流水线,105条16位长指令,其大多数指令在一个时钟周期内执行,大大提高了指令的执行效率。
B. 丰富的周边电路:除了强大的CPU内核外,S1C33的周边电路也很有特色,考虑到对嵌入式芯片SOC(System On Chip)的要求,EPSON 公司在设计中在单片机内集成了许多周边电路,用户在开发中,基本不需增加许多外部器件就可构成完整的,大大减少了成本和设计复杂度。以本文将要用到的S1C33209为例,它包括8KSRAM、直接内存存取DMAC、 中断ITC、可编程定时器计数器Programmable Timer、脉宽调制电路PWM、串行接口电路SIO、A/D 转换器等等,还包含高速的晶振电路OSC3、锁相环(PLL)、低速晶振电路和一个实时时钟。
C. 低功耗:功耗是很多嵌入式设计必须考虑的问题,S1C33 CPU支持三种类型的省电模式:两种HALT模式和一种SLEEP模式;此外,S1C33 中时钟电路设计有一个预分频器(PSC),时钟信号经预分频器分频输出合适的工作频率到Timer、SIO、AD等,这样芯片每个功能模块都工作在合适的频率上,系统功耗可降到最低。
D. 良好的性价比:S1C33 CPU核非常小,逻辑门数在100K左右,并采用0.35um及以上加工工艺,使CPU core占用的芯片的面积较小,以达到良好的性价比。
E. 独特的ASIC Micro(门阵结构CPU):S1C33 Core CPU和周边电路都是用与非门单元组成的ASIC宏单元,这样的设计使S1C33在芯片设计上有很大的灵活性,S1C33209芯片内部有20K用户可以自定义的门阵列(Gate Array)电路。
下面我们采用S1C33209,设计一个
2. 系统描述及组成
我们的目标是设计一个功耗低、易于扩展、体积小的便携设备,需要测量参数包括PH值、溶解氧、化学元素、深度等。测控系统工作时需要接收来自上位机控制中心的命令,要求将采集到的数据传送到上位机,两者的最大通信距离大于5Km。由于总线具有较高的可靠性、实时性和灵活性,其最大通信距离可到达10Km,受干扰概率低,因此我们采用总线作为通信方式。

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/152453.htm

图1 系统总体结构图

系统总体结构如图1所示,采用双绞线,信号以差分电压传送。SJA1000一端与单片机相连,另一端与CAN总线相连。为了提高单片机对CAN总线的驱动能力,把PCA82C250作为CAN和物理总线间的接口,以提高对总线的差动发送能力和对CAN控制器的差动接收能力,其工作方式(高速方式和斜率方式)由引脚RS控制,RS接地为高速,RS串接一个电阻后再接地,用于控制上升和下降斜率,可以减少射频干扰。系统从功能上分为两个主要部分:测控子模块和通信子模块。测控子模块主要功能是根据命令启动系统并完成参数提取、数据处理、存储及发送等操作,为了满足多路数据的快速采集与分析的特殊要求,该模块以EPSON公司的S1C33209为核心,扩展信号调理电路及与CAN总线的接口;通信子模块的功能是完成水下测控系统与上位机的通信,此模块主要是Philips公司的SJA1000型CAN控制器。
SJA1000是一款独立的CAN控制器,主要用于移动目标和一般工业环境中的区域网络控制,它是PCA82C200型CAN控制器的替代产品,增加了PeliCAN操作模式,支持CAN2.0B协议。在本文中它与单片机的接口比较简单,单片机可以以访问外部存储器的方式来访问SJA1000,由于SJA1000内部寄存器分布在连续的地址内,所以完全可以把SJA1000当作外部RAM。 linux操作系统文章专题:linux操作系统详解(linux不再难懂)

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