arm7的rtu微控制器的设计

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1、ARM7的RTU微控制器的设计随着我国在水情数据采集系统的信息化和现代化步伐的加快，需要采集的数据种类增多，采集的站点数增加，对数据采集的速度和质量都提出了新的要求，传统的水情数据测报系统的RTU（远端数据采集器）已不能适应新的要求，亟需开发新的产品。新开发的RTU,其处理能力要比较强，可扩展性要比较好，运行的软件系统具有可移植性，可以移植到不同的硬件平台，可以根据需要配置不同的传感器。为此技术上选用成熟可靠的RTOS和层次化、构件化的设计思想构建平台软件，保证软件稳定、可靠，扩充新业务功能时软件结构体系保持

2、不变。RTU对外有各种类型的传感器接口及通信接口，平时处于守侯状态，当有外部事件或定时处理事件时，由中断信号唤醒CPU进行相应的处理，处理完及时返回低功耗守侯状态。功耗设计是一个很重要的问题。因为RTU是靠电池工作的，这就要求RTU低功耗工作,考虑到RTU大部分时间处于低功耗守候状态，守候时仅CPU在工作，其它部分已关电，因此CPU的功耗是设计的关键。1硬件设计1.1CPU选型早期的远端采集单元RTU一般选择单片机，最主要的原因是实现简单。但也带來了一个问题，功能扩充性特别差，稍作改变，软硬件就要重新设计。另

3、外由于处理能力不强，功能的实现也受到限制。为此，我们选择近期上市的嵌入式CPU。我们选择的原则是性价比好，功耗低。ARM7系列处理器能较好满足需要，目前生产厂商也较多，有ATEMEL的AT91SAM7X256；恩智浦NXP的LPC2214:ST微电子的ST710FZ2；TI的MSP430等，通过综合比较我们认为,ST微电子的ST710FZ2比较好，该CPU为32位ARM7内核的RISC处理器，具有三级流水线指令结构，是一种高性能、低成本的方案。该CPU具备多种省电模式，最小待机电流为30pAo1.2RTU微控

4、制核设计STR710FZ2T6是一颗基于ARM7TDMI内核的32位处理器，片上有丰富的资源：256+16K片上FLASH,64K片内RAM,4路12位AD,4路硬件串行收发接口，5个16位定时器,1个硬件CAN接口，1个RTC时他1个WDT看门狗。片上和外部扩展资源共同占据4GB地址空间，町方便实现外部存储器和其它资源的扩充。为了构建一个通用的硬件平台，对FLASH和RAM作适当扩展，保证RTU模块将来的功能升级不受限制。FLASH程序空间扩展为4MB,RAM扩展为512KB。FLASH选用SST公司的SS

5、T39VF3201,容量为32Mb/16位、低功耗模式典型3pA°RAM选用ISSI公司的IS61WV51216,容量为4Mb/16位、低功耗待机工作9州。由此构成一个非常紧凑的微控制器核，如图1所示。整个处理机核的待机功耗小于50pAo对于低功耗处理机核，述有一个重要的考虑是对外围接口和接口设备的电源控制，在待机时切断它们的供电，保证按需启动设备，为此设计扩展了一些控制接口。图1RTU微控制核组成框图1.3RTU微控制核电源微控制器核的电源设计也是关键的一步。RTU模块主控CPU供电部分有其特殊的需求,分为

6、工作模式和睡眠模式两种，工作模式下的电流100mA左右，而睡眠模式下的电流仅为50pAc两种模式的差异导致了CPU供电存在一定的难度。一般开关电源甚至模块电源都有较大的静态功耗（40mA左右），选用模块电源对主控CPU的供电相当困难。负载在50pA-500mA自身静态功耗小于50pA的开关电源目前很难找到。有少数专供超低功耗模式CPU供电的LDO电压调整器可实现，如SPX3819,其100pA负载电流时的静态功耗为90pAo但效率太低，70-80%的电能被白白浪费了，不适合蓄电池供电。基于以上原因，对CPU的

7、供电另选用一款降压型的开关稳压器LT3481o它静态功耗仅为50pA,而且低输出时也有高的效率，50pA时达60%,100mA高达86%,特别适合微控制器核供电，如图1蓄电池直接连到LT3481,向CPU提供电源。2操作系统的移植很多领域屮使用pC/OS-ll,如照相机业、航空业以及工业机器人等。从8位到64位，pC/OS-ll已经在40多种不同架构的微处理器上使用。pC/OS-ll的功能和函数经过考验和测试，具有足够的安全性与稳定性。为此，操作系统选择pC/OS-ILpC/OS-ll是一•种开放源代码的单用

8、户多任务、完全占先式的硬实时内核，实时性好。pC/OS-II本身只包含了任务调度、任务管理、时间管理、内存管理和任务间的通信与同步等功能，没有提供输入输出管理、文件系统、网络之类的额外服务。但是由于pC/OS-II的可移植性和开源性，用户可以自己添加所需的各种服务。；一个基于pC/OS-ll的嵌入式应用系统由四部分组成：应用程序代码、配置程序、移植代码、核心代码。操作系统移植通过编写移植代码来完成。