基于单片机ATmega128的嵌入式工业控制器设计 (2)

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1、分类号UDC密级屋卯多?夕戈硕士学位论文研究生姓名何永泰指导教师姓名、职称吴光敏教授学科专业物理电子鲎研究方向电子技术工程论文工作起止日期2QQ墨生鱼月论文提交日期星QQ垒生璺旦星墨旦摘要随着微电子技术和计算机技术的发展，工业控制机和可编程逻辑控制器(PLC)在设计上正向着嵌入式系统方向发展，程序编程正向着高级语言方向过渡。工业控制器的嵌入式发展已是不可逆转。北京的拓维图控有限公司，经过周密的市场调查，协议设计基于单片机的嵌入式工业控制器。经过大量的资料分析，选用AVR单片机ATmegal28作为工业控制器的控制器。ATmegal28是AVR单片机中功能最强

2、的，它有128K字节的Flash程序存储器、4K字节的SI毛AM和4K字节的EEPROM。在端口方面，它有边界扫描JTAG口、I℃串行口、SPI同步串行口和通用异步串行口UART。通过适当的外围接口电路的设计，它能够满足工业控制器的要求。无论硬件还是软件设计，基于单片机ATmegal28的嵌入式工业控制器的设计都采用了目前系统设计中最为流行的方式。在硬件设计中，采用微控制器MCU+FPGA(CPLD)的方式。通过利用现场可编程门阵列FPGA设计微控制器的接口电路，使得电路的设计变得简单灵活。系统中使用的EPFl0K20是AlterFLEXlOK系列FPGA中

3、的一种，采用可重构的CMOSSRAM工艺，它是当今AlteraPLD中应用最好的器件系列，其集成度已达到25万门。在MAX+PLUSII开发系统中利用VHDL硬件描述语言，在EPFl0K20中设计了16位高速计数器(并可通过软件扩展到32位)和工业控制器的输入输出控制单元。在软件设计中，为系统移植了uC／0S—II操作系统，来对系统的软硬件项目进行管理。在操作系统的移植过程中，对四个程序汇编文件(OS_CPU—A．ASM)、处理器相关C文件(OS_CPU．H、OScPuc．C)和配置文件(OS_CF(iH)进行了改写，使其能够在AVR单片机ATmegal28

4、中运行。在系统的设计中为了扩大其应用的领域，在单片机ATmegal28的通用异步串行口UART的基础上专门设计了RS一232和RS-485串行通信板，用来实现工业控制器与上位机和工业控制器之间的通信，达到网络化控制的目的。在系统的设计中，保留了传统的可编程控制器(PLC)的多点输入和多点输出控制的要求。在系统中专门设计了输入输出点处理电路，它可以实现32个输入点信号的输入和实现32个输出点的控制。基于单片机ATmegal28的嵌入式工业控制器的设计，适应了工业控制机向嵌入式发展的趋势，具有较高的实用价值。并较大程度地降低了造价和使用成本。关键词：嵌入式系统单

5、片机gC／OS．II操作系统工业控制器AbstractWiththedevelopmentofrnicroelectronicandcomputertechnology,thedesignofindustrialcontrollerandprogrammablelogicalcontrollerareapproachingtoembeddedsystemandpfo瞽缸如n-mgistransferringadvancedlanguage．Embeddeddevelopmentofindustrialcontrollerhasbeenirreversible

6、．Afterdetailmarketsurev1山econtractsignedbetweenBeijingTuoweiCompanyLtd．andE1etronics＆InformationLaboratoryisintendedtodesignembeddedindustrialcontrollerbased011single-chip．Throughanalyzingagreatnumberofmaterial．AVRsingleTchipATmegal28ischosenasCPUofindustrialcontroller．ATmegal28ist

7、hemostpowerfulsingle，chipwi血FIashmemoryof128Kbytes、SRAMof4KbytesandEEPROMof4Kbytes．ATmegal28hasboundaryscanJTAGport，IZCseriesp研l，SPIsynchronousseriesportandgeneralasynchronousseriesportUART．Wi山appropriatedesignofperipheralinterfaeecircuits．ATmegal28Callmeetthedemandofindustrialcont

8、roller．Intheaspectsofhardw