ARM嵌入式汽车节能控制系统的设计

图2 信号采集通道

　　控制执行单元

　　控制执行单元的功能主要是接收处理器发出的数字量，经过隔离及驱动后，送到执行机构如电磁阀、继电器、离合器等来使行相应的动作。功能框图如图3所示。　　

图3 控制执行单元

这一级相对来说较为简单，但为了防止外界对系统的干扰，须采用隔离。隔离器件采用普通的光电祸器即可，系统中采用TLP521-1。

　　数据显示模块

　　在系统的设计中，为了对采集的数据进行监控，使得调试更为方便、直观，因此增加了数据显示模块。S3C44BOX集成了LCD (Liquid Cristal Display)控制器，该控制器支持在LCD上的单色、4级、16级灰度、256色的显示，具有很强的通用性，S3C44BOX的LCD控制器的作用是将缓存中的数据传送到外部的LCD驱动器，并产生必须的LCD控制信号。LCD控制器可以编程支持不同水平和垂直点数(640×480，320×240，160×160等)、不同数据线宽度、不同接口时序和刷新速率的LCD，支持4位双扫描、4位单扫描、8位单扫描模式，并支持水平/垂直滚动，以用来支持更大的屏幕显示(如1280× 1280)。

　　由于不同尺寸的LCD具有不同数量的垂直和水平象素、数据接口、数据宽度、接口时间和刷新率，S3C44BOX中的LCD控制器可以对相应的寄存器值进行编程，以适应不同的LCD显示板。LCD控制器逻辑框图如下图4所示。

图4 LCD控制器逻辑框

　　电源模块

　　在本系统设计中，由外部供给系统单一的9V电源，通过三端稳压AS1117-5.0, AS1117-3.3和AS1117-2.5，分别得到5.0V, 3.3V以及2.5V。AS1117系列稳压器最大能提供800mA电流，由于本系统功耗较低，最大需求电流不超过300mA，因此用AS1117足以满足系统的供电需求。另外的两套±15V电源由DC/DC变换器供给。考虑到系统中有数字电路和模拟电路，由于数字电路的电流变化较快，容易产生脉冲干扰，从而影响模拟信号的采样精度，因此应把数字地和模拟地分开。

　　调试接口

　　S3C44BOX内嵌JTAG测试电路，使得调试起来非常方便。JTAG是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试，JTAG技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路TAP (Test Access Port，测试访问口)，通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试。JTAG测试允许多个器件通过JTAG接口串联在一起，形成一个JTAG链，能实现对各个器件分别测试。JTAG接口还常用于实现ISP(In System Programmable)功能，如对Flash器件进行编程等。

　　目前JTAG接口的连接有两种标准，即14针接口和20针接口，在本设计中，采用的是14针的接口。该接口主要通过下载电路与计算机的并行口相连，在集成开发环境之下，使用相应的JTAG下载代理软件就可以用来进行系统调试，而不需专门的仿真器，这样可以降低开发的成本。

　　通信单元

　　在系统设计中，考虑到数据传送、下载以及调试的方便，增加了串行通信RS-232C接口。另外，考虑到系统升级的方便，以及为了与现在流行的汽车总线接口的方便，增加了CAN现场总线的接口。

　　本系统中选用MAX232。MAX232可以实现TTL电平和RS-232电平之间的转换。由于在实际应用中，器件对电源噪声很敏感，因此MAX232的VCC引脚必须要对地加0.lmF去耦电容，另外，为提高抗干扰能力，添加了四个l0mF电容，在连接在内部电源引脚输出端。MAX232芯片第7, 8引脚接入分别到串行口的第3, 2引脚;9, 10引脚接处理器的RXD, TXD引脚，实现与处理器的连接。

　　需要注意的是，MAX232是5V器件，而处理器芯片是用的是3V供电，因此需要考虑电平转换，否则将无法正常收发数据。由于Maxim公司已经注意到这点并推出了专用3V供电的器件MAX3232C，利用它就可以无需考率3V到5V的电平转换问题。MAX3232C与处理器的接口电路如图5所示。