基于Atmega128嵌入式控制器的設計

作者：時間：2014-01-07 來源：網(wǎng)絡

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　　采用Atmega128單片機設計的嵌入式控制器，模擬量輸入通道用Atmega128片內(nèi)A／D轉(zhuǎn)換器，輸出用AD421D／A轉(zhuǎn)換器，數(shù)字量I／O通道配置高速先耦器件．用lccavr編譯器修改OSTaskStklnit（）函數(shù)及其相關文件，定義數(shù)據(jù)類型等以實現(xiàn)MicroC／OS-Ⅱ的移植．

1引言

　　嵌入式控制器是機電設備實現(xiàn)自動化的核心部件。故以大型機電設備為控制對象，利用高性能Atmega128微處理器，設計了具有現(xiàn)場總線（CANBUS）網(wǎng)絡通信和一定通用性的多功能嵌入式智能控制器。

2硬件設計

　　系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)如圖1。

　　本控制器的核心采用64管腳TQFP封裝的Atmega128芯片，具有53個可編程的I／O引腳，片內(nèi)集成有128KB閃存、4KBEEPROM和4KBSRAM，適合I／O通道和存儲空間的需求。

（1）模擬量輸入通道

　　模擬量輸入通道采用Atmega128片內(nèi)的8通道1O位A／D轉(zhuǎn)換器。其信號輸入部分可以根據(jù)具體的信號情況選擇使用圖2所示的多功能輸入信號調(diào)理電路。在電壓信號輸入時可以由R1和C構(gòu)成低通濾器（R2開路）；R1和R2可以構(gòu)成輸入信號分壓電路（電容c開路）；對于4-20mA電流輸入信號，R2使用250Q的精密電阻即可變換為1～5V的信號（R1短路、C開路）。在電路版上設計有對應多功能信號調(diào)理電路焊位元件的位置，可根據(jù)需要白行選擇使用。8路模擬量輸入部分占用的是ATMEGA128的PF0～PF7。

（2）模擬量輸出通道

　　模擬量輸出通道單元電路設計方案如圖3。D／A轉(zhuǎn)換器采用AD公司的AD421，它是一種單片低功耗、高精度的電流輸出型DAC芯片，4～20mA的輸出可以驅(qū)動標準的執(zhí)行元件。該芯片的數(shù)字接口為標準HART（三線）或其它FSK協(xié)議，DAC為16位分辨率，單調(diào)性輸出。采用回路供電方式，內(nèi)含電源調(diào)整器為本身和外圍器件供電。在工業(yè)控制中，通常輸入量要多于輸出量，所以只設計Atmega128的PAO～PA7，PE2、PE3、PE6、PG4引腳通過4個光電隔離器（6N137）與4個AD421相連，構(gòu)成4路模擬量輸出。

（3）數(shù)字量輸入／輸出通道

　　數(shù)字量I／O通道各配置8路高速光耦隔離通道。光耦器件選6N137，其開關延遲tpd僅75ns，而普通光耦器件開關延遲有3～6μs。I／O通道接口安排在Atmega128的PB0～PB7、PD0～PD7。

（4）CAN總線接口