基于32位MCU嵌入式系统的LXI仪器通用接口模块的研究与实现
发布时间：2020-05-11 00:18
【摘要】： LXI总线是基于以太网技术的新一代测试仪器总线,通过在仪器系统中增加用于网络通信的标准、协议、命令、规范等内容,从而构成了一种新型的仪器总线标准。对于LXI仪器设计与实现技术来说,除仪器本身需要实现的测试测量功能外,最重要的就是LXI总线接口的设计。 本文在充分论证了网络化测试系统的发展趋势的基础上,针对目前大量的通用电子测量仪器普遍使用传统的RS-232C和GPIB接口,无法构建区域性的网络化测试系统的现状,以及今后我国自行研制开发LXI仪器设备的需求,研究了将传统仪器接口转换成LXI接口的具体技术路线和实现方法,提出了基于32位ARM7嵌入式微处理器LPC2368的通用LXI智能化接口模块的软硬件实现方案。在硬件设计中阐述RS-232、GPIB接口转换成LXI接口和USB接口的电路设计;在软件设计中运用了嵌入式操作系统的剪裁、移植和功能模块嵌入等技术,不但完成了可满足C类仪器通信要求的TCP/IP协议的嵌入以及通信控制与管理,使主机可通过LAN实现与通用型测量仪器的通信,而且可在IE浏览器可实时观察测量数据与结果。还针对B类仪器的要求,研究了IEEE1588高精度网络时钟同步协议的实现方法,根据该智能化接口模块的资源情况,提出基于定时器的实现方案。经实际应用验证,具有结构合理、性能可靠等特点。 在论文中还详细介绍设计中所遇到难点及解决办法,最后针对LXI智能化接口模块今后的功能完善问题,提出了改进与优化的方案。
【图文】：
而无需使用高价的SRAM。对代码规模有严格要求的应用可使用16位Thum模式将代码规模降低超过 30%，而性能的损失却很小[4]。该微控制器都包含1个10/100 Ethernet MAC接口、1个USB 2.0全速（12Mbps设备、2 路 CAN 2.0B、1 个通用 DMA 控制器、1 个 10 位的 A/D 转换器和 1 个 1位的 D/A 转换器。Ethernet MAC 在专用的 AHB 总线上有 16KB 的 SRAM 和一个相关的 DMA 控制器。USB 控制器含有 4KB 的 USB SRAM 和可存取的 DMA，并支持 32 个端点的控制、中断、批量和同步数据传输模式，可以用来实现 A 类、B类 LXI 仪器平台的设计。多个串行通信接口增强了设计的灵活性，提供了更大的缓冲区，并且具有更高的处理能力。LPC2368 有 4 个 UART、3 个 I2C 总线接口、3 个 SPI/SSP 接口和1 个 I2S 接口。此外，LPC2368 含有 1 个 SD/MMC 存储卡接口。LPC2368 的每个外设都具有一个独立的时钟分频器，这就使设计者能够将功耗降至最低。而且，，P0 口和 P2 口的每个管脚都可用作外部中断管脚。该系列的微控制器有多达 104 个通用 I/O 口，这些 I/O 口可在高达 18MHz 的速率下触发。所有微控制器的工作温度范围为- 40℃～85℃。LPC2368 内部结构图如下：
LXI 接口模块软硬件系统组成框图如图 2.2 所示：图 2.2 基于 LPC2368 的 LXI 模块软硬件结构图2.2.1 电源电路设计在模块中处理器的工作电压为 3.3V，串口器件、网口器件等也都工作在 3.3V，然而模块中的 USB、GPIB 器件的工作电压为 5.0V。因此在电源电路中包括 3.3V的供电电路和 5.0V 的供电电路。在电源电路设计时采用 AMS11173.3 和 AMS11175.0 作为 3.0V 和 5.0V 的供电电路稳压芯片[7]。模块的输入电压可为 7.0V~9.5V。电路原理图如下所示：
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP368.12;TP393.06
本文编号：2658117
【图文】：
而无需使用高价的SRAM。对代码规模有严格要求的应用可使用16位Thum模式将代码规模降低超过 30%，而性能的损失却很小[4]。该微控制器都包含1个10/100 Ethernet MAC接口、1个USB 2.0全速（12Mbps设备、2 路 CAN 2.0B、1 个通用 DMA 控制器、1 个 10 位的 A/D 转换器和 1 个 1位的 D/A 转换器。Ethernet MAC 在专用的 AHB 总线上有 16KB 的 SRAM 和一个相关的 DMA 控制器。USB 控制器含有 4KB 的 USB SRAM 和可存取的 DMA，并支持 32 个端点的控制、中断、批量和同步数据传输模式，可以用来实现 A 类、B类 LXI 仪器平台的设计。多个串行通信接口增强了设计的灵活性，提供了更大的缓冲区，并且具有更高的处理能力。LPC2368 有 4 个 UART、3 个 I2C 总线接口、3 个 SPI/SSP 接口和1 个 I2S 接口。此外，LPC2368 含有 1 个 SD/MMC 存储卡接口。LPC2368 的每个外设都具有一个独立的时钟分频器，这就使设计者能够将功耗降至最低。而且，，P0 口和 P2 口的每个管脚都可用作外部中断管脚。该系列的微控制器有多达 104 个通用 I/O 口，这些 I/O 口可在高达 18MHz 的速率下触发。所有微控制器的工作温度范围为- 40℃～85℃。LPC2368 内部结构图如下：
LXI 接口模块软硬件系统组成框图如图 2.2 所示：图 2.2 基于 LPC2368 的 LXI 模块软硬件结构图2.2.1 电源电路设计在模块中处理器的工作电压为 3.3V，串口器件、网口器件等也都工作在 3.3V，然而模块中的 USB、GPIB 器件的工作电压为 5.0V。因此在电源电路中包括 3.3V的供电电路和 5.0V 的供电电路。在电源电路设计时采用 AMS11173.3 和 AMS11175.0 作为 3.0V 和 5.0V 的供电电路稳压芯片[7]。模块的输入电压可为 7.0V~9.5V。电路原理图如下所示：
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TP368.12;TP393.06
【引证文献】
相关期刊论文 前1条
1 吴伟;龚少华;;基于LXI总线的仪器接口硬件设计[J];海南师范大学学报(自然科学版);2011年01期
相关硕士学位论文 前5条
1 张宝;用于LXI仪器的多功能仪器模块的研究与实现[D];西安电子科技大学;2009年
2 卢雷;CAN总线汽车车身控制系统通信的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年
3 景蕾;具有B类设备接口功能的LXI仪器通用接口模块的设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年
4 宋江峰;具有A类设备接口功能的LXI仪器通用接口模块的设计与实现[D];西安电子科技大学;2010年
5 樊宏伟;智能温室监控RTU的研究与应用[D];武汉理工大学;2012年
本文编号：2658117
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/2658117.html
