現(xiàn)場(chǎng)總線的開(kāi)關(guān)量 I/O 模塊的總體方案設(shè)計(jì)

4.4電源模塊

供電單元在本系統(tǒng)中起著很重要的作用，電源模塊結(jié)構(gòu)如圖4.5所示：

本系統(tǒng)采用220V交流電，經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)電源產(chǎn)生28V的直流電給光耦繼電器供電，經(jīng)過(guò)電壓轉(zhuǎn)換模塊產(chǎn)生5V直流電給AZ1117、MAX485供電，經(jīng)過(guò)AZ1117產(chǎn)生3.3 V給存儲(chǔ)器和IO接口供電，經(jīng)過(guò)MIC5219產(chǎn)生1.3V給S3C2440內(nèi)核供電。另外，本系統(tǒng)電源模塊設(shè)計(jì)中增加了許多電容，可以起到儲(chǔ)能、濾波的作用，當(dāng)外界電壓因干擾而波動(dòng)時(shí)，電容會(huì)釋放或吸收電量，維持電壓穩(wěn)定。

4.5 IO模塊

4.5.1 GPIO接口介紹

GPIO，英文全稱為General-Purpose I/O ports，即通用I/O口。在嵌入式系統(tǒng)中常常有數(shù)量眾多，但是結(jié)構(gòu)卻比較簡(jiǎn)單的外部設(shè)備/電路，對(duì)這些設(shè)備/電路有的需要CPU為之提供控制手段，有的則需要被CPU用作輸入信號(hào)。而且，許多這樣的設(shè)備/電路只要求一位控制，即只要有開(kāi)/關(guān)兩種狀態(tài)就夠了，比如燈亮與滅。對(duì)這些設(shè)備/電路的控制，使用傳統(tǒng)的串行口或并行口都不合適。所以在微控制器芯片上一般都會(huì)提供一個(gè)“通用可編程I/O接口”，即GPIO.接口至少有兩個(gè)寄存器，即“通用IO控制寄存器”與“通用IO數(shù)據(jù)寄存器”。數(shù)據(jù)寄存器的各位都直接引到芯片外部，而對(duì)這種寄存器中每一位的作用，即每一位的信號(hào)流通方向，則可以通過(guò)控制寄存器中對(duì)應(yīng)位獨(dú)立的加以設(shè)置。這樣，有無(wú)GPIO接口也就成為微控制器區(qū)別于微處理器的一個(gè)特征。

在實(shí)際的MCU中，GPIO是有多種形式的。比如，有的數(shù)據(jù)寄存器可以按照位尋址，有些卻不能按照位尋址，編程時(shí)就要較大區(qū)別了。比如傳統(tǒng)的8051系列，就區(qū)分成可位尋址和不可位尋址兩種寄存器。另外，為了使用的方便，很多MCU把glue logic等集成到芯片內(nèi)部，增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性能，比如GPIO接口除去兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)寄存器必須具備外，還提供上拉寄存器，可以設(shè)置IO的輸出模式是高阻，還是帶上拉的電平輸出，或者不帶上拉的電平輸出。這在電路設(shè)計(jì)中，可以簡(jiǎn)化外圍電路。

S3C2440的GPIO有130pin，通過(guò)下面9個(gè)寄存器控制和設(shè)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，很多是復(fù)合功能的接口，既可以作為普通的I/O口使用，也可以作為特殊外設(shè)接口。在程序設(shè)計(jì)時(shí)，要對(duì)整體的資源有所規(guī)劃，初始化時(shí)就應(yīng)該把所有資源安排合理。避免應(yīng)用時(shí)出現(xiàn)問(wèn)題。

S3C2440的9個(gè)端口，其寄存器是相似的。除了兩個(gè)通用寄存器GPxCON、GPxDAT外，還提供了GPxUP用于確定是否使用內(nèi)部上拉電阻(其中x為A-J，需要注意的是沒(méi)有GPAUP)。應(yīng)用的主要步驟就是：

設(shè)置GPIO控制寄存器GPxCON

設(shè)置GPIO上拉寄存器GPxUP

初始化完成后，就可以通過(guò)對(duì)GPxDAT的操作來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的應(yīng)用。其中，PORTA與PORTB-J在功能選擇方面有所不同，GPACON的每一位對(duì)應(yīng)一根引腳(共23pin有效)。當(dāng)某位設(shè)為0，相應(yīng)引腳為輸出引腳，此時(shí)往GPADAT中寫0/1，可以讓引腳輸出低電平/高電平;當(dāng)某位設(shè)為1，則相應(yīng)引腳為地址線，或者用于地址控制，此時(shí)GPADAT沒(méi)有用。一般而言，GPACON通常全設(shè)為1，以便訪問(wèn)外部存儲(chǔ)器件。PORTB-H在寄存器操作方面完全相同。GPxCON中每?jī)晌豢刂埔桓_：00表示輸入，01表示輸出，10表示特殊功能，11保留。GPxDAT用于讀/寫引腳：當(dāng)引腳設(shè)為輸入時(shí)，讀此寄存器可知相應(yīng)引腳狀態(tài)是高/低;當(dāng)引腳設(shè)為輸出時(shí)，寫此寄存器相應(yīng)位可以使相應(yīng)引腳輸出低電平或高電平。GPxUP：某位設(shè)為1，相應(yīng)引腳無(wú)內(nèi)部上拉;為0，相應(yīng)引腳使用內(nèi)部上拉。關(guān)于特殊功能，那需要結(jié)合特殊外設(shè)來(lái)進(jìn)行設(shè)置。

4.5.2開(kāi)關(guān)量輸入輸出部分電路設(shè)計(jì)

開(kāi)關(guān)量輸入輸出電路是基于SSA12183_33系列的同軸機(jī)械式微波開(kāi)關(guān)。此系列開(kāi)關(guān)具有頻率范圍寬，插損小，駐波比低，隔離度高，可靠性高，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，并具有極佳的電器性能和機(jī)械性能，可應(yīng)用于航天，航空，雷達(dá)，通信等微波通信系統(tǒng)和地面測(cè)試系統(tǒng)。其相關(guān)技術(shù)指標(biāo)如下：

(1)直流指標(biāo)

工作電壓：DC28V(24-32V )開(kāi)關(guān)速率：≤20ms

工作電流:120mA/DC28V 工作溫度: -35℃～70℃

存儲(chǔ)溫度:-55℃～90℃ 工作壽命: >=106

(2)射頻指標(biāo)：

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