數(shù)字電路與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

任杰 中國人民解放軍第五三一一工廠

嵌入式系統(tǒng)是對傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行一定革新而建立的運(yùn)行體系，可結(jié)合使用需求而設(shè)置相應(yīng)的硬件系統(tǒng)與軟件系統(tǒng)。為高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)提供了一定思路。

一、數(shù)字電路與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)思路

運(yùn)用AD 轉(zhuǎn)換器在ARM 芯片的運(yùn)用之下，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，并將其顯示在數(shù)字窗口之中。對電路擴(kuò)展進(jìn)行AD 采樣，關(guān)注滑動(dòng)變阻器阻值的變化特征，據(jù)此而得到不同的模擬信號(hào)。將得到的信號(hào)通過AD轉(zhuǎn)換之后得到數(shù)字信號(hào)，通過串口通信將結(jié)果輸出。設(shè)計(jì)思路圖見圖1。

圖1 AD轉(zhuǎn)換數(shù)字信號(hào)思路圖

二、數(shù)字電路與嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

硬件設(shè)計(jì)過程中，結(jié)合系統(tǒng)要求配置時(shí)鐘電路、電源系統(tǒng)以及復(fù)位電路等。

運(yùn)用LPC2124 芯片，運(yùn)用超小LQFP64封裝的包裝方式，屬于16/32 位ARM7 TDMI-S 核，128 位寬度接口/加速器工作頻率60MHz，32/64/128/256/512kB 卡內(nèi)具有l(wèi)ash 程序存儲(chǔ)器。

在片內(nèi)RealMonitor 軟件上運(yùn)用之下，嵌入式跟蹤接口可實(shí)時(shí)調(diào)試代碼并進(jìn)行有效跟蹤。10 位A/D 轉(zhuǎn)換器具有16 路模擬輸入的操作方式。建立多個(gè)16 路模擬輸入，包括兩個(gè)400kbit/sI2C 總線、SSP、SPI、兩個(gè)16C550 工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)UART。CPU 操作電壓范圍在3.0～3.6V（3.3V±10%），/O 口最大可承受電壓為5V。

三、數(shù)字電路與嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)與應(yīng)用研究

（一）硬件觸發(fā)轉(zhuǎn)換

ADCR 中BURST 位START 字 段 范圍 為010-111，在P0.16 或P0.22 管 腳、或AT0.1、0.3、1.0、1.1 匹配信號(hào)跳變時(shí)，啟動(dòng)并轉(zhuǎn)換一次AD 轉(zhuǎn)換器。可以在兩個(gè)匹配管腳或者4 個(gè)匹配信號(hào)中的任意一個(gè)指定邊沿轉(zhuǎn)換。邊沿檢測邏輯設(shè)置為端口的管腳狀態(tài)或選擇的匹配信號(hào)。

（二）UART0 串行通信

LPC2124 中具有兩個(gè)符合要求的LPC 2124、LPC2124。LPC2124 能 夠 實(shí) 現(xiàn) 有 效的軟件流控制，接收器FIFO 出發(fā)點(diǎn)包括1、4、8、14 字節(jié)。管腳描述如表1：

UART 操作過程中，首先設(shè)置I/O 連接至UARTx，建立串口工作模式，包括UxFCR、UxLCR，串口波特率具有UxDLL、UxDLM兩種，檢查串口狀態(tài)字UxLSR。

表1 UART0 串行通信中管腳描述情況

（三）電壓基準(zhǔn)電路

基準(zhǔn)電路設(shè)計(jì)中電壓源設(shè)計(jì)為Lm385，電路工作中的電源電壓范圍15цA–20mA，15ц A為最低的工作范圍。電壓溫度系數(shù)設(shè)置為30ppm，初始電壓精度設(shè)置為1—2%。封裝運(yùn)用T092 或者DIp。動(dòng)態(tài)電阻最大設(shè)置為1Ω，一般數(shù)值設(shè)置為0.6Ω。

基準(zhǔn)電壓源設(shè)置為ICL8069，設(shè)計(jì)過程中對電壓源設(shè)計(jì)四個(gè)檔位，分別是ICL8069A檔、ICL8069B 檔、ICL8069C 檔、ICL8069D檔。溫度系統(tǒng)則相應(yīng)設(shè)置為10ppm、25ppm、50ppm、100ppm。運(yùn)行中具有較為良好的穩(wěn)定性，50цA–5mA 工作范圍內(nèi)變化狀態(tài)下，VREF的最小變化范圍低于20mV。基準(zhǔn)電壓設(shè)置為1.235V，最小值與最大值分別為1.20V、1.25V，工作中電流的范圍在50цA–5mA。運(yùn)行中噪音不大，噪聲電壓有效值低于5цV，典型的動(dòng)態(tài)阻抗數(shù)值1Ω。可調(diào)式基準(zhǔn)電壓為LM336，電壓典型數(shù)值5.00V、2.64V，長期穩(wěn)定性在20ppm，精度范圍在±1%。

通過外部電路調(diào)整可達(dá)到最為適宜的電壓溫度系統(tǒng)與基準(zhǔn)電壓數(shù)值，可通過兩只硅二極管與精密電位器等建立溫度補(bǔ)償電路，降低電路運(yùn)行中的溫度系數(shù)。正負(fù)電壓基準(zhǔn)設(shè)置為并聯(lián)調(diào)整式電路。

四、結(jié)束語

嵌入式系統(tǒng)能夠?yàn)閷Ｓ锰囟☉?yīng)用應(yīng)用而設(shè)計(jì)專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在電路系統(tǒng)設(shè)計(jì)中運(yùn)用較為廣泛，能夠迎合目前電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)的需要，在目前很多領(lǐng)域中均廣泛應(yīng)用。