嵌入式系统接口与案例第7讲1-2010

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1、系统分析与设计系统组成：相互通道前向通道微处理器后向通道人机通道1、前向通道系统输入通道，实现对输入信号的拾取。组成：特点：与现场采集对象连接，是现场干扰进入的主要通道；有多种采集对象，所以需有各类信号调理电路；是一个模拟，数字混合电路，一般没有驱动要求。模拟电压信号：放大A/D微处理器放大V/F微处理器模拟电流信号：I/V放大A/D微处理器I/V放大V/F微处理器频率信号：放大整形微处理器开关信号：放大整形微处理器多路模拟信号输入的前向通道结构传感器放大A/D微处理器传感器放大多路选择控制多路开关传感器..可编程A/D微处理器增

2、益放大器..传感器多路选择控制多路开关信号拾取:传感器，测量仪表非电量电量信号调理电路：测量放大器，可编程放大器，隔离放大器模拟多路开关，采样/保持器S/H，A/D转换器2、后向通道组成:见下图特点:系统输出通道，一般需要功率驱动；大功率负载容易从后向通道干扰系统，对系统可靠性影响较大；输出要求的不同，后向通道的电路多种多样，信号形式多种。开关量光电隔离功率驱动开关量控制装置数字量光电隔离D/A直流驱动直流控制装置数字量输出数字控制装置频率量光电隔离F/V直流驱动直流控制装置频率量输出频率调制系统3、人机通道：人对系统的干预，系统

3、显示工作状态和运行结果等。组成：键盘，显示器，打印机等特点：通常通道与接口采用内总线形式；通道一般是数字电路，结构简单，可靠性好。4、相互通道：通信结构：双机系统多机系统：主从分布式串行总线形式系统扩展内容与方法：程序存储器可分配地址空间，地址译码电路，连接方法，常用程序存储器芯片等数据存储器存储器地址空间，读写控制等I/O口定时器/计数器，中断口/中断优先级编码器等。5、接口电路设计：1）何谓接口电路？2）接口电路功能3）接口电路基本设计方法分析接口二侧情况：CPU，外部设备进行信号转换接口驱动程序分析与设计6、应用系统设计内容

4、最小系统设计，系统扩展通道与接口设计系统抗干扰设计应用软件设计机箱与面板设计案例3：数据采集系统设计设计一个多路数据采集系统一、设计任务与要求1、输入信号1）第一路单次阻尼振荡波形，持续时间为0.1~0.4S；阻尼振荡频率F=500Hz。输出振幅峰峰值Vpp≤0.5V2）第二路来自某一热电偶输出，温度范围0~4000C，相应热电偶输出0~25mv，温度最小区分度为0.20C；工作环境下有0.2V共模信号。3）第三，四路为一个0~5V的可调直电源输出。4）其它2、输出信号的显示方式1)第一路单次信号从示波器上显示衰减的振荡波形，显示

5、精度5%。2)第二路信号，用十进制数码管显示实际的温度值。3)第三，四路信号，用十进制数码管显示实际的输出电压值。4)每个通道LED显示持续时间为1~10s。3、运行方式1）单次信号的瞬时采集后送示波器连续显示。2）其他各路信号可以“选择”采集和显示或“循环”采集和显示。二、总体方案确定1任务分析1）控制方法2）对单次信号的采集和显示功能的分析3)对第二路输入信号的分析热电偶，温度，慢信号，精度0.2/400=1/2000.可选12位A/D工作环境下有0.2V共模信号;数据放大器4）第三，四路是二路0~5V的可调直流电源输出；适当

6、放大，直接送A/D。5）其他功能分析要求用数码管十进制显示，分辨率达1/2000，可用4位数码管表示4位十进制数，用二个数码管表示通道数2系统组成框图三、系统硬件设计1最小系统框图1）ROM的容量确定2）RAM的容量确定2、前向通道1）A/D选择AD57412位1/4096；0.2/400=1/20002）A/D转换器与单片机的接口图3）多路开关CD4051/40524）取样/保持电路确定Fmax≤1/π2Ntconv，其中N=6可得Fmax≤200Hz,小于500Hz,用S/H5）放大器选择存在共模干扰信号放大器的选择：数据/对

7、数/仪表放大器有热电偶补偿的放大器运算放大器3后向通道1）D/A转换器的选择主要考虑精度和转换时间DAC08322）运算放大器的选择对于大信号主要考虑摆率SrSr≥2πfVom=2πx10000x5=0.32（V/us）DAC0832与单片机的接口4人机对话通道可编程键盘显示接口专用芯片：8279图8279的键盘，显示配置与8031的接口图8279实际的的键盘，显示器的接口电路数据采集系统原理图5系统面板布置图6系统软件划分模块及程序流程图主程序键盘输入中断服务程序运行子程序:“单次”采集运行子程序“单通道”采集运行子程序“循环”

8、采集运行子程序定时中断服务程序S3C2410A通用I/O口及应用GPIO，8组，117个引脚GPIO，可编程的输入/输出引脚，CPU通过对它们进行读与写操作。GPnCON，数据寄存器GPnDAT，控制寄存器GPnUP，上拉电阻寄存器GPIO初始化，