現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)無(wú)線通信是兩大處于國(guó)際前沿的研究方向，兩個(gè)系統(tǒng)如果分別做手抄器，成本相對(duì)較高，而且不方便管理。這款兩用手抄器集成了EPA(Ethernet for Plant Automation)和IEEE802.15.4(低數(shù)據(jù)率的WPAN標(biāo)準(zhǔn))兩個(gè)協(xié)議，能夠通過(guò)有線或者無(wú)線的方式在不同的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)得到應(yīng)用，在不影響上位機(jī)通訊的情況下對(duì)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)和控制。

　　該手抄器使用的是ARM7控制芯片。它包含了微處理器(AT91R40008)、存儲(chǔ)器、通信模塊、網(wǎng)絡(luò)通信接口、顯示終端、無(wú)線通信模塊等重要組成部分。在該設(shè)計(jì)中，使用了兩種供電方式，一種電源使用了以太網(wǎng)供電設(shè)備，該設(shè)備除了用于網(wǎng)口通信，還提供設(shè)計(jì)中所需要的電源。該電源經(jīng)過(guò)電平轉(zhuǎn)換，為微處理器、存儲(chǔ)器、無(wú)線通信模塊等提供所需的+3.3V和+1.8V電源;另一種電源使用了電池供電。32位的微處理器AT91R40008通過(guò)串口0和串口1與無(wú)線通信模塊和液晶終端進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。圖1為ARM7手抄器的硬件框圖。

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　　圖1 手抄器硬件系統(tǒng)框圖

　　微處理器

　　選用AT91R40008做CPU。AT91R40008包括一個(gè)高性能32位精簡(jiǎn)指令系統(tǒng)和一個(gè)高密度16位的指令系統(tǒng)。AT91R40008具有片上的SRAM或ROM、完全可編成的外部總線接口(EBI)、32個(gè)可編程的I/O口、8個(gè)優(yōu)先級(jí)、4個(gè)外部中斷、2個(gè)USART及16位的定時(shí)器/計(jì)數(shù)器等特點(diǎn)。

　　AT91R40008具有與外部存儲(chǔ)器的直聯(lián)的特色,通過(guò)外設(shè)的FLASH，經(jīng)過(guò)完全可編程外部總線接口(EBI)、 一個(gè)八位優(yōu)先向量中斷控制器,，及外部數(shù)據(jù)控制器，能大大提高處理器的即時(shí)性能。

　　微處理器部分的設(shè)計(jì)包含系統(tǒng)硬件的啟動(dòng)與復(fù)位，地址總線、數(shù)據(jù)總線的分配和定義，通過(guò)串行線對(duì)無(wú)線通信模塊和液晶終端的讀寫(xiě)等。

　　系統(tǒng)由外部的50MHz鐘振作為時(shí)鐘源向CPU輸入時(shí)鐘信號(hào)。復(fù)位電路由10μF的電容、10K的電阻及按鍵組成低電平復(fù)位電路。AT91R40008內(nèi)部ROM為128K，外部最大可擴(kuò)64M的存儲(chǔ)器，根據(jù)實(shí)際的設(shè)計(jì)需要，在設(shè)計(jì)中擴(kuò)展了一片2M字節(jié)的SST36VF160對(duì)軟件程序進(jìn)行存儲(chǔ)。網(wǎng)卡芯片AX88796通過(guò)片選線、中斷線、讀寫(xiě)信號(hào)控制線和地址數(shù)據(jù)總線與CPU相連，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和上位機(jī)的網(wǎng)絡(luò)通信。AT91R40008分別通過(guò)串口0和串口1實(shí)現(xiàn)與無(wú)線通信模塊和顯示終端的數(shù)據(jù)交換。

　　FLASH存儲(chǔ)器

　　由于該手抄器是應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中，所以在軟件中必須加入相應(yīng)的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。在手抄器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，在CPU的外部拓展了2M字節(jié)的FLASH。SST39VF160是一個(gè)1M×16的CMOS多功能FLASH器件，由SST特有的高性能的Super Flash技術(shù)制造而成。SST39VF160具有功耗較低的優(yōu)點(diǎn)，它的工作電壓為3.3V，具有高性能的編程功能，字編程時(shí)間為14μs。考慮到SST39F160的這些優(yōu)點(diǎn)選用這款FLASH，在目前測(cè)試環(huán)境中證明這款FLASH能夠更方便和更低成本的滿(mǎn)足程序配置和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的要求。