基于單片機(jī)ATmega128的嵌入式工業(yè)控制器設(shè)計(jì).pdf

1、隨著微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制機(jī)和可編程邏輯控制器(PLC)在設(shè)計(jì)上正向著嵌入式系統(tǒng)方向發(fā)展，程序編程正向著高級(jí)語(yǔ)言方向過(guò)渡。工業(yè)控制器的嵌入式發(fā)展已是不可逆轉(zhuǎn)。北京的拓維圖控有限公司，經(jīng)過(guò)周密的市場(chǎng)調(diào)查，協(xié)議設(shè)計(jì)基于單片機(jī)的嵌入式工業(yè)控制器。經(jīng)過(guò)大量的資料分析，選用AVR單片機(jī)ATmega128作為工業(yè)控制器的控制器。ATmega128是AVR單片機(jī)中功能最強(qiáng)的，它有128K字節(jié)的Flash程序存儲(chǔ)器、4K字節(jié)的SRAM和

2、4K字節(jié)的EEPROM。在端口方面，它有邊界掃描JTAG口、I2C串行口、SPI同步串行口和通用異步串行口UART。通過(guò)適當(dāng)?shù)耐鈬涌陔娐返脑O(shè)計(jì)，它能夠滿足工業(yè)控制器的要求。 無(wú)論硬件還是軟件設(shè)計(jì)，基于單片機(jī)ATmega128的嵌入式工業(yè)控制器的設(shè)計(jì)都采用了目前系統(tǒng)設(shè)計(jì)中最為流行的方式。在硬件設(shè)計(jì)中，采用微控制器MCU+FPGA(CPLD)的方式。通過(guò)利用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA設(shè)計(jì)微控制器的接口電路，使得電路的設(shè)計(jì)變得簡(jiǎn)單靈活

3、。系統(tǒng)中使用的EPF10K20是AlterFLEX10K系列FPGA中的一種，采用可重構(gòu)的CMOSSRAM工藝，它是當(dāng)今AlteraPLD中應(yīng)用最好的器件系列，其集成度已達(dá)到25萬(wàn)門。在MAX+PLUSⅡ開(kāi)發(fā)系統(tǒng)中利用VHDL硬件描述語(yǔ)言，在EPF10K20中設(shè)計(jì)了16位高速計(jì)數(shù)器(并可通過(guò)軟件擴(kuò)展到32位)和工業(yè)控制器的輸入輸出控制單元。在軟件設(shè)計(jì)中，為系統(tǒng)移植了uC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)，來(lái)對(duì)系統(tǒng)的軟硬件項(xiàng)目進(jìn)行管理。在操作系統(tǒng)的移植過(guò)

4、程中，對(duì)四個(gè)程序匯編文件(OS_CPU_A.ASM)、處理器相關(guān)C文件(OS_CPU.H、OS_CPU_C.C)和配置文件(OS_CFGH)進(jìn)行了改寫，使其能夠在AVR單片機(jī)ATmega128中運(yùn)行。在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中為了擴(kuò)大其應(yīng)用的領(lǐng)域，在單片機(jī)ATmega128的通用異步串行口UART的基礎(chǔ)上專門設(shè)計(jì)了RS-232和RS-485串行通信板，用來(lái)實(shí)現(xiàn)工業(yè)控制器與上位機(jī)和工業(yè)控制器之間的通信，達(dá)到網(wǎng)絡(luò)化控制的目的。 在系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，