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2020年08月31日 | ARM嵌入式系统硬件设计及应用实例详解
2020-08-31 来源：elecfans
随着计算机技术、微电子技术和网络技术的迅速发展，嵌入式系统在工农业等诸多领域得到了广泛的应用。本文主要详细介绍ARM嵌入式系统硬件设计及ARM嵌入式系统的应用实例，具体的跟随小编一起来了解一下。
ARM嵌入式系统硬件设计
图1是系统硬件结构图“系统采用外部3.6864MHz的晶振产生内核所需要的18.432MHz、36.864MHz、49.152MHz或73.728MHz的时钟。
以下主要针对此硬件开发平台，进行结构、储存器扩展、主要接口、显示及其外设方面设计的介绍。
1、电源部分设计
电源是系统可靠工作的保证，包括供电和复位电路部分。系统复位模块提供CS89712启动信号。系统采用nPOR信号作为复位信号，使用复位芯片产生复位信号。如图2：
整个系统的外部电源输入采用直流18V-36V，系统的供电较为复杂，电压等级多，其中CS89712芯片I/0和内核分别采用3.3V.2.5V供电，而扩展的MAX125、LCD显示器采用5V供电，同时LCD对比度调节需负电压偏置（选用MAX686芯片）;而模拟量采集MAX125前向通道中滤波和电压跟随电路所用运放电源电压为正、负12V。这里采用Ericsson的DC/DC电源模块PKC2131PI，提供隔离的正负12V和+5V，同时选用MICREL公司MIC2211-2.5/3.3BML型双输出LDO提供CS89712的3.3V和2.5V。图3为CS89712双电源供电电路：
2、存储器部分设计
本系统采用FLASH存储程序和参数，使用SDRAM作为程序的运行空间。数据及堆栈。CS89712内置了SDRAM控制器和内存接口。其中FLASH部分采用2片Intel公司TE28F320B3BA110，构成32位宽8MB的FLASH，SDRAM采用2片NEC公司uPD-4564163G5，构成32位宽16MB的SDRAM，如图4：
3、LCD硬件扩展设计
液晶显示器（LCD）具有显示信息丰富、功耗低、体积小、重量轻等其他显示器无法比拟的优势，目前在智能仪表仪器和低功耗电子产品中得到了广泛的应用。
CS89712内置了LCD控制器，LCD控制器就相当于嵌入式系统的显卡，接口有以下信号：DD［0:3］（数据线）、FRM（帧同步信号）、CL1（行同步信号）、CL2（象素数据时钟）、M（交流偏置信号）。这里我们扩展的是一个STN的彩色LCD，该LCD显示屏提供8位数据接口。表1为CS89712和该LCD控制信号接线对应表。
4、触摸屏硬件扩展设计
触摸屏输入部分由触摸屏、触摸屏控制器组成，和LCD配合可以实现完整的人机操作界面。图7为实际的触摸屏输入系统部分，采用四线电阻式触摸屏，触摸屏控制器采用T［（BB）公司的ADS7846，其可以通过SPI接口直接和CS89712相接。
5、以太网接口的设计
由于CS89712内部集成了CS8900A以太网控制器其本身带有802.3MAC引擎、Buffer、串行EEP-ROM接口和10BASE-T的模拟前端。只需增加I/O隔离滤波器和RJ45接口即可。此部分电路如图8：
6、数据采集硬件扩展设计
MAX125是MAXIM公司生产的高速2X4通道同步采样14位逐次比较型A/D转换芯片，其模拟输入范围为正负5V，内部具有2.5V参考电源，内置有四个采样/保持放大器（T/H）。输入分为A、B两组，通过开关的切换可以对八个通道进行采集，转换所得的数字量都存储在4X14的RAM中。其并行接口数据访问和总线释放的定时特性与CS89712芯片总线的特性兼容，故两者可以直接相连而不需等待状态。由于MAXI25为+5V供电，在与I/O电源电压为3.3V的CS89712联接时需要使用总线电平转换芯片74LVC245A，其中采用读写控制信号控制总线转换方向，转换完成后自动申请CS89712的外部中断EINT1，读取A/D数据自动会撤消该中断。通过在前向通道加接限幅保护、电压跟随和滤波输入电路，即可完成模拟数据采集电路的设计。
税控收款机应用举例
一、基于S3C44B0的税控收款机
1、采用嵌入式CPU（S3C44B0）
2、从系统结构上改变目前收款机应用系统中出现的高端机（由PC机组成系统）成本过高与低端机（由单片机组成系统）资源不足的状况，使嵌入式系统在税控收款机上得到广泛应用
二、税控收款机组成框图
三、税控收款机硬件组成：
1、CPU：S3C44B0
2、存储器：FLASH、SDRAM、NANDFLASH
3、显示器：LCD、VFD
4、触摸屏：四线电阻式触摸屏
5、PS/2外设接口：键盘、条码扫描器、磁卡扫描器
6、RS232、并行口扩展接口：用外设扩展芯片实现
7、网络扩展接口
8、电源模块：主板电源、MODEM电源、VFD电源等
四、POS机软件组成：
1、操作系统：
1）采用uCLinux操作系统，不需要MMU支持，内核可裁减
2）包括了完善的TCP/IP协议栈，PPP拨号网络
2、图形系统
采用MiniGUI，中国人自行开发，界面美观，移植简单
3、应用程序
1）商业功能模块
2）税控功能模块
3）报表功能模块
4）管理设置功能模块
5）其它功能模块
史海拾趣
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