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现场总线的开关量 I/O 模块的总体方案设计3

现场总线的开关量 I/O 模块的总体方案设计3

4.4电源模块
供电单元在本系统中起着很重要的作用,电源模块结构如图4.5所示:
本系统采用220V交流电,经过开关电源产生28V的直流电给光耦继电器供电,经过电压转换模块产生5V直流电给AZ1117、MAX485供电,经过AZ1117产生3.3 V给存储器和IO接口供电,经过MIC5219产生1.3V给S3C2440内核供电。另外,本系统电源模块设计中增加了许多电容,可以起到储能、滤波的作用,当外界电压因干扰而波动时,电容会释放或吸收电量,维持电压稳定。
4.5 IO模块
4.5.1 GPIO接口介绍
GPIO,英文全称为General-Purpose I/O ports,即通用I/O口。在嵌入式系统中常常有数量众多,但是结构却比较简单的外部设备/电路,对这些设备/电路有的需要CPU为之提供控制手段,有的则需要被CPU用作输入信号。而且,许多这样的设备/电路只要求一位控制,即只要有开/关两种状态就够了,比如灯亮与灭。对这些设备/电路的控制,使用传统的串行口或并行口都不合适。所以在微控制器芯片上一般都会提供一个“通用可编程I/O接口”,即GPIO.接口至少有两个寄存器,即“通用IO控制寄存器”与“通用IO数据寄存器”。数据寄存器的各位都直接引到芯片外部,而对这种寄存器中每一位的作用,即每一位的信号流通方向,则可以通过控制寄存器中对应位独立的加以设置。这样,有无GPIO接口也就成为微控制器区别于微处理器的一个特征。
在实际的MCU中,GPIO是有多种形式的。比如,有的数据寄存器可以按照位寻址,有些却不能按照位寻址,编程时就要较大区别了。比如传统的8051系列,就区分成可位寻址和不可位寻址两种寄存器。另外,为了使用的方便,很多MCU把glue logic等集成到芯片内部,增强了系统的稳定性能,比如GPIO接口除去两个标准寄存器必须具备外,还提供上拉寄存器,可以设置IO的输出模式是高阻,还是带上拉的电平输出,或者不带上拉的电平输出。这在电路设计中,可以简化外围电路。
S3C2440的GPIO有130pin,通过下面9个寄存器控制和设置。
PortA (GPA): 25-input/output port
PortB (GPB) : 11-input/output port
PortC (GPC) : 16-input/output port
PortD (GPD): 16-input/output port
PortE (GPE): 16-input/output port
PortF (GPF): 8-input/output port
PortG (GPG): 16-input/output port
PortH (GPH) : 9-input/output port
PortJ (GPJ): 13 -input/output port
S3C2440的I/O口,很多是复合功能的接口,既可以作为普通的I/O口使用,也可以作为特殊外设接口。在程序设计时,要对整体的资源有所规划,初始化时就应该把所有资源安排合理。避免应用时出现问题。
S3C2440的9个端口,其寄存器是相似的。除了两个通用寄存器GPxCON、GPxDAT外,还提供了GPxUP用于确定是否使用内部上拉电阻(其中x为A-J,需要注意的是没有GPAUP)。应用的主要步骤就是:
设置GPIO控制寄存器GPxCON
设置GPIO上拉寄存器GPxUP
初始化完成后,就可以通过对GPxDAT的操作来实现相应的应用。其中,PORTA与PORTB-J在功能选择方面有所不同,GPACON的每一位对应一根引脚(共23pin有效)。当某位设为0,相应引脚为输出引脚,此时往GPADAT中写0/1,可以让引脚输出低电平/高电平;当某位设为1,则相应引脚为地址线,或者用于地址控制,此时GPADAT没有用。一般而言,GPACON通常全设为1,以便访问外部存储器件。PORTB-H在寄存器操作方面完全相同。GPxCON中每两位控制一根引脚:00表示输入,01表示输出,10表示特殊功能,11保留。GPxDAT用于读/写引脚:当引脚设为输入时,读此寄存器可知相应引脚状态是高/低;当引脚设为输出时,写此寄存器相应位可以使相应引脚输出低电平或高电平。GPxUP:某位设为1,相应引脚无内部上拉;为0,相应引脚使用内部上拉。关于特殊功能,那需要结合特殊外设来进行设置。
4.5.2开关量输入输出部分电路设计
开关量输入输出电路是基于SSA12183_33系列的同轴机械式微波开关。此系列开关具有频率范围宽,插损小,驻波比低,隔离度高,可靠性高,寿命长等优点,并具有极佳的电器性能和机械性能,可应用于航天,航空,雷达,通信等微波通信系统和地面测试系统。其相关技术指标如下:
(1)直流指标
工作电压:DC28V(24-32V )开关速率:≤20ms
工作电流:120mA/DC28V 工作温度: -35℃~70℃
存储温度:-55℃~90℃ 工作寿命: >=106
(2)射频指标:

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