嵌入式硬件体系中的测量与控制电路设计ppt培训课件

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1、第六章嵌入式硬件体系中的测量与控制电路设计（1）6.1测量与控制电路概述6.1.1测量与控制设计概述测量与控制通道是嵌入式系统感知和改造世界的重要手段。测量的主要对象有模拟信号量、开关事件量、周期性信号量、图像信号、语音信号等。控制的目的主要是执行事物的开关、动作、图像图形显示、运动变化，以得到所需的模拟信号量、开关事件量、周期性信号量、图像信号、语音信号等。6.1.2测量电路的基本构成测量就是把需要测量的物理量信号转换成系统微控制器进行分析运算能够使用的数字量信号。测量通道的构成环节有：现场信号采集、信号放大、信号传输、信号隔离、信号模/数转换等。采样放大隔离放大滤波转换物理量信号数字量

2、信号物理量信号的测量是通过各种类型的传感器得到的各种形式的电信号。测量电路的基本分类(一)模拟式测量电路的基本组成(二)数字式测量电路的基本组成电路传感器量程切换电路放大器解调器信号分离电路运算电路模数转换电路计算机显示执行机构振荡器电源模拟式测量电路的基本组成指令传感器电路传感器显示执行机构计算机锁存器计数器转换电路脉冲当量放大器整形电路细分电路手动采样锁存指令辨向电路数字式测量电路的基本组成6.1.3控制电路的基本组成控制通道电路用于输出各种控制执行信号，把系统微控制器的数字信变成现场所需要的物理信号，器主要过程包括：信号的变换、隔离、输出、驱动等。控制通道是测量通道的逆过程，但并不纯

3、粹是测量通道的逆反，控制通道电路的基本组成如图驱动隔离转换物理量信号数字量信号不同控制对象的控制通道有不同的控制特点和过程侧重控制电路的分类（一）开环控制（二）闭环控制开环控制系统的基本组成测量电路控制电路扰动量传感器放大电路输出转换电路设定电路执行机构给定机构被控对象设定电路比较电路校正电路转换电路给定机构执行机构被控对象输出传感器扰动放大电路控制电路闭环控制系统的基本组成传感器测量控制电路执行机构测控系统的组成设计实例——基于ARM7MP3Player要实现MP3Player主要有以下两种方法：1、MCU+USB接口芯片+硬件解码芯片+海量存储芯片+音频DAC+耳机放大器；2、MCU+

4、USB接口芯片+软件解码算法+海量存储芯片+音频DAC+耳机放大器；前者的MCU可以为MCS-51系列单片机,（如AT89C51SND1）后者为ARM7体系结构的微控制器。（如S3C44B0X）基于ARM的MP3播放器ARM微处理器SDRAMNandFlashNorFlash网卡芯片音频芯片USB芯片小键盘电源系统硬件方案实现基于S3C44B0X微处理器+软件解码算法的MP3Player的硬件方案实现如下：S3C44B0X最小系统：CPU、RAM、ROM和电源、复位、JTAG。扩展部分：音频DAC、UART、键盘、NANDFLASH、USB接口、以太网接口。实现最小系统1、S3C44B0X

5、的结构和特点：S3C44B0X微处理器是三星公司专为手持设备和一般应用提供的高性价比的微控制器解决方案，它使用ARM7TDMI核，工作在66MHz。⑴带8KB缓存的2.5V静态ARM7TDMICPU核；⑵扩展内存控制器（FP/FDO/SDRAM控制，片选逻辑）；⑶2个通用DMA通道，1个带外部请求管脚的DMA通道；⑷71个通用I/O口，8个外部中断资源；⑸带PLL的片上时钟发生器；⑹8个内存Bank共可以寻址256MB存储空间；⑺UART和IIS总线接口；……S3C44B0X丰富的内部资源，使得系统硬件设计大大简化：时钟和复位电路系统时钟输入由6MHz的外部晶阵提供，由内部PLL电路倍频至

6、66MHz，供给CPU运行。时钟和复位电路系统复位信号由IMP811T芯片提供，并且设计了RESET按钮，可以在系统运行过程中随时复位操作，便于系统调试。系统初始配置和JTAG调试接口：下面的电路图中的8个电阻分别为JTAG上拉电阻和系统运行模式初始配置的电阻，右边的插座为14PinJTAG调试插座，配合仿真器可以下载bootloader代码和调试应用程序。系统总线和控制信号，RAM的连接：系统中所使用的RAM芯片与处理器的连接方式。以前的PC-133的计算机内存芯片，型号为HY57V641620。ROM的连接：ARM处理器最小系统中的ROM芯片与处理器的连接方式。这里配置容量为2MB的N

7、ORFLASH芯片，型号为AM29LV160。系统供电电源：系统中所用到电压有3种：5v、3.3v和2.5v。其中5v为系统总电源，3.3v电压供给系统外设接口，2.5v为处理器的内核电压。最小系统配置完成：到此为止，S3C44B0X的最小系统已经可以运行了，这也是该MP3系统的运行的基础，我们可以在这个系统上下载到系统的ROM中，运行测试最小系统。我们在对最小系统做到成竹在心之时，后面的MP3Player的实现工作定会