（电路与系统专业论文）mis系统接口设计与应用研究.pdf

摘要 摘要 动目标识别系统( m i s ) 可以通过传感器、g p s 等设备搜集某个动目标自身 的位置、高度、姿态等信息，并通过电台与其他动目标进行通信，从而可以有效 地组织动目标的运动，并防止动目标间发生碰撞事故。因此，m i s 系统可以广泛 应用于车载导航、船舶导航等领域。 本课题中，m i s 系统被分为三个部分：电源、主板及收发电台，本文主要讨 论了主板部分的硬件及接口电路设计。首先给出了主板的结构框图，并对其中的 a r m 9 处理器$ 3 c 2 4 1 0 进行了介绍，之后对系统中用到的串行通信接口、以太网 接口、收发电台接口、键盘及显示器接口逐一进行了叙述，其中串行通信接口负 责主板与传感器、g p s 等关键外设的连接，是本课题的重点之一，本文对这部分 内容进行了较为详细地描述。最后讨论了系统p c b 板的设计及调试方案，介绍了 从原理图到p c b 板设计的一般流程及p c b 设计中应遵守的准则，并展示了系统 p c b 板的布局布线效果。 关键词：m i sa r m 9 接口电路p r o t e ld x p a b s t r a c t a b s t r a c t t h ei n f o r m a t i o na b o u tam o v i n gt a r g e t p o s i t i o n ，h e i g h ta n da t t i t u d e i s c o l l e c t e db ya nm i ss y s t e mt h r o u g hs e n s o r s ，g p s ，e t c m i sc o m m u n i c a t e s 、) l ，i t l lo t h e r m o v i n gt a r g e t sb yr a d i o ，s ot h em o v i n gt a r g e t sw e r ee f f i c i e n t l yo r g a n i z e d ，a n dc o l l i s i o n a c c i d e n t sw e r ea v o i d e d t h e r e f o r e ，m i sc a nb ew i d e l yu s e di nt h en a v i g a t i o nf i e l d a nm i ss y s t e mi sd i v i d e di n t o3p a r t s - p o w e r , m a i nb o a r da n dr a d i o t h ed e s i g n o fh a r d w a r ea n di n t e r f a c e sw e r ed i s c u s s e di n t h i sp a p e r f i r s t l y , t h em a i nb o a r d s s t r u c t u r ed i a g r a mw a sg i v e n t h e n ，t h es e r i a lc o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c e ，e t h e r n e t i n t e r f a c e ，r a d i oi n t e r f a c e ，k e y b o a r di n t e r f a c ea n dd i s p l a y e ri n t e r f a c ew e r ei n t r o d u c e d t h i sp a p e rf o c u s e do nt h es e r i a lc o m m u n i c a t i o ni n t e r f a c e ，f o rt h i sp a r tc o n n e c t sm a i n b o a r da n dm a n yk e yp e r i p h e r a ll i k es e n s o r sa n dg p s f i n a l l y , t h ed e s i g na n d d e b u g g i n go fp c b i sd i s c u s s e d ，t h ef l o wa n dr u l e so fp c bd e s i g nw e r ei n t r o d u c e d ，a n d t h ep i c t u r eo fp c bw a sd i s p l a y e da tl a s t k e y w o r d s ：m i sa r m 9 i n t e r f a c ep r o t e ld x p 学位论文创新性声明 秉承学校严谨的学风和优良的科学道德，本人声明所呈交的论文是我个人在导 师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注 和致谢中所罗列的内容以外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果； 也不包含为获得西安电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材 料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中做了明确的说明 并表示了谢意。 申请学位论文与资料若有不实之处，本人承担一切的法律责任。 本人签名：互杰勿 关于论文使用授权的说明 本人完全了解西安电子科技大学有关保留和使用学位论文的规定，即：研究生 在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属西安电子科技大学。学校有权保留 送交论文的复印件，允许查阅和借阅论文；学校可以公布论文的全部或部分内容， 可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存论文。同时本人保证，毕业后结合 学位论文研究课题再撰写的文章一律署名单位为西安电子科技大学。 ( 保密的论文在解密后遵守此规定) 本学位论文属于保密，在鱼年解密后适用本授权书。 本人签名： 导师签名： 日期：丑：! ： 日期：1 2 ：呈：竺釜 第一章绪论 第一章绪论 1 1m i s 系统简介 m i s 系统，即动目标识别系统，由目标管理中心和动目标共同组成，是一种 新型的集网络技术、现代通讯技术、计算机技术、电子信息显示技术为一体的数 字导航系统和设备。 动目标识别系统( m i s ) 可以将动目标的动态信息( 动目标的高度、方向、 速度等) 及动目标的静态资料( 如动目标的呼号等) ，通过甚高频( v h f ) 频道向 附近的一定范围及管理中心广播，使邻近的动目标及管理中心能及时掌握附近范 围内所有动目标的动静态信息，从而有效地组织动目标的运动。此外，通过及时 的相互通话协调，在必要的情况下采取必要的避让行动，以确保动目标运动时的 安全性。由于m i s 系统能够防止动目标之间的碰撞因而可以被广泛地用于各种动 目标系统中，如车载导航系统、船舶导航系统等等，所以对m i s 系统的研究显得 极为必要。 本课题的研究内容为m i s 的研究与开发。系统以基于a r m 9 内核的$ 3 c 2 4 1 0 微处理器作为硬件平台的核心，并以l i n u x 系统作为软件开发平台进行了软硬件 的开发。硬件方面主要设计并调试了主板、电台板及与之相关的诸多外设接口的 硬件电路，软件方面主要实现了m i s 的图形界面显示、键盘消息处理、g p s 数据 解析以及与其他设备通信的相关操作等。 1 2 嵌入式系统概述 根据i e e e 的定义，嵌入式系统是用于“控制、监视或者辅助设备、机器和 车间运行的装置 。可以看出嵌入式系统是硬件和软件的综合体，可以涵盖机械等 附属装置。目前国内普遍认同的嵌入式系统的定义为：以应用为中心，以计算机 技术为基础，软硬件可裁剪，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严 格要求的专用计算机系统。 与通用的计算机系统相比，嵌入式系统具有以下显著特点： ( 1 ) 系统内核小。由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置，系统资源相对 有限，与传统的操作系统要小很多。 ( 2 ) 专用性强。嵌入式系统的个性化很强，其中软件和硬件的结合非常紧密， 一般要针对硬件进行应用系统的移植。针对不同的任务，需要对系统进行较大的 更改。另外，程序的编译下载要和系统相结合。 2 m i s 系统接口设计与应用研究 ( 3 ) 系统精简。嵌入式系统通常没有系统软件和应用软件的明显区分，不要求 其功能的设计及实现过于复杂，这样一方面利于控制系统成本，同时也利于实现 系统安全。 ( 4 ) 高实时性的操作系统软件是嵌入式软件的基本要求。软件要求固化存储， 以提高运行速度。软件代码要求高质量和高可靠性。 ( 5 ) 使用多任务操作系统。为了合理地调度多任务，利用系统资源、系统函数 以及专用库函数接口，用户必须自行选配r t o s 开发平台，这样才能保证程序执 行的实时性、可靠性，并减少开发时间，保障软件质量。 ( 6 ) 嵌入式系统开发需要专门的开发工具和环境。这些工具和环境一般是基于 通用计算机上的软硬件设备和逻辑分析仪、混合信号发生器等。 嵌入式系统按表现形式及使用硬件种类可分为： ( 1 ) 系统使用含程序或算法的处理器的嵌入式系统为芯片级嵌入： ( 2 ) 系统中使用某个核心模块的嵌入式系统为模块级嵌入。 嵌入式系统按软件实时性需求可分为： ( 1 ) 非实时系统( 如p d a ) ； ( 2 ) 软实时系统( 如消费类产品) ； ( 3 ) 硬实时系统( 工业实时控制系统) 。 总之，嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础，软硬件可裁剪， 从而适应应用系统对功能、可靠性、成本、功耗等严格要求的专用计算机系统， 是面向用户、面向产品、面向应用的系统。 1 2 1 嵌入式微处理器 嵌入式微处理器的目标是更专用，而不是通用，嵌入式处理器要尽量达到最 低的成本和最高的集成度。集成丰富的新型外设接口的同时不能忽略功耗因素， 还要提供更强的计算能力以及集成特殊的协处理器( d s p 运算、多媒体硬件部件、 j a 、，a 加速等等) 。嵌入式微处理器是嵌入式系统的核心，其特点表现在：对实时 多任务有很强的支持能力，有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时内 核的执行时间减少到最低限度；具有功能很强的存储区保护功能，避免在嵌人式 软件模块之间出现错误的交叉作用。目前a r m 系列、m o t o r o l a 系列、m i p s 系列、 s h h p r i s c 等系列c p u 的性能价格比良好、硬件和软件资源丰富、开发平台简 单。移植嵌入式操作系统后可更大限度地发挥硬件作用，构成一个良好的嵌入式 产品开发平台。 嵌入式微处理器是一个嵌入式系统的核心。在应用中，嵌入式微处理器具有 体积小、重量轻、成本低、可靠性高等优点。嵌入式微处理器一般具备以下4 个 第一章绪论 特点： ( 1 ) 对实时多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时 间，从而使内部的代码和实时内核的执行时间减少到最低限度。 ( 2 ) 具有功能很强的存储区保护功能。这是由于嵌入式系统的软件结构己模块 化，而为了避免在软件模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保 护功能，同时也有利于软件诊断。 ( 3 ) 可扩展的处理器结构，从而能最迅速地开发出满足应用的嵌入式微处理 器。 ( 4 ) 嵌入式微处理器必须功耗很低，用于靠电池供电的嵌入式系统( 如便携式 移动计算和通信设备) 更是如此，其需要的功耗只有m w 甚至g w 级。 1 2 2 嵌入式实时操作系统 嵌入式操作系统是嵌入式应用软件的基础和开发平台，它是一段嵌入在目标 代码中的软件，用户的其它应用程序都建立在操作系统之上。嵌入式操作系统作 为一个最小的实时内核提供多任务管理、任务间通信和同步、时间管理、内存管 理等重要服务，使嵌入应用程序容易设计和扩展。嵌入式操作系统的内核是管理 微处理器时间的软件，确保所有时间关键的事件尽可能高效地得到处理。嵌入式 操作系统允许将系统分成多个独立的任务，每个任务处理系统功能的一部分，从 而简化系统的设计过程。设计嵌入式实时内核就是要在资源有限的嵌入式系统上 实现高效的o s 服务，将系统软件开销降低到最低限度。任务调度、任务间通信 和同步、内存管理、中断和异步事件处理、系统时钟管理等都是实时多任务操作 系统内核必须实现的重要功能。 1 3 本论文研究的主要内容 本文主要讨论了m i s 系统中主板的硬件部分及与外设通信的接口部分的设 计，针对主板所要实现的各项功能，自顶向下将系统的功能层层细化，并选择合 适的处理芯片逐一实现，最终完成整个m i s 系统硬件及接口部分的设计。 本文的各章的标题如下： 第一章：绪论 第二章：基于a r m 9 的m i s 系统的实现方案 第三章：串行通信接口部分 第四章：以太网接口部分 第五章：收发电台接口部分 m i s 系统接口设计与应用研究 第六章：键盘及显示器接口部分 第七章：p c b 板设计 第八章：总结及对今后工作的展望 第二章基于a r m 9 的m i s 系统的实现方案 第二章基于a r m 9 的s 系统的实现方案 2 1m i s 系统的整体结构框架 根据m i s 系统的功能要求，我们将此系统分为三个部分：电源、主板以及收 发电台。这三部分的具体分工如下表所示。 表2 1m i s 系统各部分名称及功能简介 名称功能简介 电源用于为主板和收发电台供电 主板 整个系统的核心部分，电台、显示器以及其他外设均与其相连。实现数 据采集、处理、显示等功能，通过键盘、显示器与用户交互，同时通过 收发电台与其他动目标进行通信 收发电台负责相关信息( 如位置、高度、方向、姿态等) 的接收和发送，实现与 其他动目标间的通信 严格地说，由于收发电台部分是连接在系统主板上的，所以这部分也应该属 于m i s 系统主板的一个外设，但由于这部分在整个m i s 系统中的地位十分重要， 我们将它作为整个系统中一个重要的组成部分来看待。 m i s 系统需要大量的外设来实现对自身相关信息的采集，这些外设包括有用 于记录动目标自身高度、方向、姿态等信息的多种传感器以及专用于记录动目标 自身地理坐标的g p s ( 全球定位系统) 等。系统的总体框图如图2 1 所示。 图2 1m i s 系统的整体框图 6 m i s 系统接口设计与应用研究 2 2 主板及与外设接口的总体介绍 在整个m i s 系统设计的课题中，本文主要介绍主板部分的硬件设计以及主板 与各外设间接口的设计与实现。下面着重就主板及其相关接口的大体框架进行介 绍。主板部分的总体框图如图2 2 所示。 连g p s 、： 传感器等；h 驾蒜；一 连接宿主机： 电台接口 ：连接收发电台 i - - i 一；釜禁嚣盘及 图2 2 主板部分的总体框图 由图2 2 可知，整个主板上除了a r m 9 核心板以外，还有串行通信接口、以 太网接口、电台接口以及键盘、显示器接口。依照上图，下面对主板各部分的功 能进行简要介绍。 2 2 1 核心板简介 本系统的主板上使用由华恒科技有限公司生产的a r m 9 核心板，核心板不仅 包含s a m s u n g 公司的$ 3 c 2 4 1 0 处理器，还集成了6 4 m 的s d r a m 和1 6 m 的 f l a s hr o m 。下面对其中的各个部分分别作以介绍： $ 3 c 2 4 1 0 芯片 核心板上使用的a r m 9 处理器是s a m s u n g 公司生产的$ 3 c 2 4 1 0 ，此芯片 基于a r m 9 2 0 t 内核，采用五级流水线和哈佛结构，提供1 1 m i p s m h z 的性能， 是高性能和低功耗的硬宏单元。a r m 9 2 0 t 具有全性能的m m u 、指令和数据 c a c h e 以及高速a m b a 总线接口。内核结构如图2 3 所示。 第二章基于a r m 9 的m i s 系统的实现方案 7 曙啁1 三哩i 唑i v y 臣囝固 l 蹦i $ 专 产萄嚣弱斧1l l 埘。帆i l蝴。f蝴绷il l o o t e r l 图2 3a r m 9 2 0 t 内核结构 作为$ 3 c 2 4 1 0 芯片的c p u 内核，1 6 3 2 位a r m 9 2 0 tr i s c 微处理器采用 0 1 8 p mc m o s 标准单元结构，具有独立的1 6 l ( b 指令缓存和1 6 k b 数据缓存。 $ 3 c 2 4 1 0 内部结构较复杂，提供可扩展的功能模块较多，包括a r m 9 2 0 t 内核 ( 1 6 3 2 b i t 砌s c c p u ) ，独立的1 6 k b 指令和1 6 k b 数据缓存，m m u 虚拟内存管 理单元，l c d 控制器( 支持s t n 和t f t ) ，n a n df l a s hb o o tl o a d e r ，系统管理 单元( s d r a m 控制器等) ，3 通道u a r t ，4 通道d m a ，4 通道具备p w m 功能 的定时器，i o 口，r t c ( 实时时钟) ，8 通道1 0 b i t 精度a d c 和触摸屏控制器， 1 2 c 总线接口，1 2 s 数字音频总线接1 ：3 ，u s b 主机，u s b 设备，s d m m c 卡控制 器，2 通道s p i 和p l l 数字锁相环等。 $ 3 c 2 4 1 0 提供了一套比较完整的通用系统的外围设备，并且使得整个系统消 一一一一 一一一一一四 8 m 1 s 系统接口设计与应用研究 耗最小。正是因为它具有很多常用的功能模块，所以也免去了添加配置附加设备 的麻烦。片上集成的功能主要包括以下几个方面： ( 1 ) 1 8 v a r m 内核，3 3 v 存储器，3 3 v 外部i o ，具有1 6 k b 指令缓存、 1 6 k b 数据缓存和m m u 的微处理器： ( 2 ) 外部存储控制器( s d r a m 控制和片选逻辑) ； ( 3 ) l c d 控制器( 支持上到4 k 色的s t n 和2 5 6 k 色的t f t ) ，1 通道l c d 专用d m a t ( 4 ) 具有外部请求引脚的4 通道d m a ； ( 5 ) 3 通道u a r t ( i r d a l 0 ，1 6 b y t et xf i f o 和1 6 b y t er xf i f o ) 2 通 道s p i ： ( 6 ) 1 通道1 2 c 总线控制器和1 通道1 2 s 总线控制器； ( 7 ) 1 0 版本的s d 主机接口和兼容的2 1 1 版本的m u l t i m e d i a 卡协议： ( 8 ) 2 个u s b 主机和1 个u s b 设备( u s b l 1 ) ； ( 9 ) 4 通道p w m 计时器和l 通道内部计时器； ( 1 0 ) 看门狗电路； ( 1 1 ) 1 1 7 个通用i o 口和2 4 通道外部中断源； ( 1 2 ) 电源控制：常规、缓慢、空闲和断电模式； ( 1 3 ) 8 通道1 0 位a d c 和触摸屏接口； ( 1 4 ) 具有日历功能的实时时钟r t c ； ( 1 5 ) 具有锁相环的片上时钟发生器。 核心板上的其他部分 核心板上除了$ 3 c 2 4 10 处理器外，还提供了6 4 ms d r a m 、1 6 mf l a s hr o m 以及用于烧写内核的j t a g 接口。整个核心板通过d i m m l 4 4 型的引脚( 金手指) 与主板相接，核心板功能模块结构图如图2 4 所示。 图2 4 核心板功能框图 第二章基y - a r m 9 的m i s 系统的实现方案9 2 2 2 主板上各接口部分功能简介 1 串行通信接口部分简介 一个m i s 系统的自身信息，包括位置、速度、高度、姿态等都是由g p s 、传 感器、雷达等外设测量得来的，而这些外设与主板的通信，全部都是通过串行通 信的方式完成的。串行通信接口部分的功能就是将各个外设与处理器的串行通信 进行整合，通过串口扩展芯片，使处理器可同时与多个外设进行通信，而又不会 因频繁的通信请求中断而使处理器的效率降低。 2 以太网接口 通常的嵌入式系统的软件开发采用一种交叉编译的调试方式，开发时利用宿 主机( 即一台p c 机) 上的交叉编译、汇编及连接工具形成可执行的二进制代码， 然后把可执行文件下载到目标机( 即本系统的主板) 上运行。在本系统中，主板 通过以太网口与宿主机进行通信，进而通过将宿主机挂载( m o u n t ) 到主板上的 办法对a r m 中的程序进行编译及调试。 3 电台接口 如表2 1 所述，m i s 系统中的电台是用来与其他动目标进行通信的。m i s 系 统的主板将自身的相关信息经调制后通过电台接口传送给收发电台，电台将这些 调制后的信息发送给其他动目标；同时电台接收其他动目标的信息，通过电台接 口送给主板，从而实现不同动目标之间的通信。 4 键盘、显示器接口 一般的电子系统都是通过键盘、显示器等输入输出设备实现人机交互的。在 本系统中，配备了一个2 4 键( 4 x 6 ) 的矩阵键盘和一台6 4 英寸液晶显示器，这 些设备基本是通过主板上的插座直接与a r m 9 的通用i o 口相连的，硬件的连接 比较简单，具体功能主要是通过软件实现的。 1 0 m i s 系统接口设计与应用研究 第三章串行通信接口部分 3 1r s 2 3 2 与r s 4 8 5 通信简介 由于串行通讯方式具有使用线路少、成本低的特点，特别是在远程传输时， 因避免了多条线路特性不一致的缺点而被广泛采用。在串行通讯时，要求通讯双 方都采用一个标准接口，使不同的设备可以方便地连接起来进行通信。r s 2 3 2 c 接口( 又称e i ar s 2 3 2 c ) 是目前最常用的一种串行通讯接口。它是在1 9 7 0 年 由美国电子工业协会( e 认) 联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产 厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备( d t e ) 和数 据通讯设备( d c e ) 之间串行二进制数据交换接口技术标准，r s 是英文“推荐 标准”的缩写，“2 3 2 为标识号，“c ”表示修改次数。该标准规定采用一个2 5 引脚的d b 2 5 连接器，对连接器的每个引脚的信号内容进行了规定，同时也规定 了各种信号的电平。 实际上r s 2 3 2 c 的2 5 条引线中有许多是很少使用的，在通讯中一般使用的 是3 线制或9 线制，因此，工业上广泛使用的r s 2 3 2 通信多采用d b 9 的9 芯插 头座，并使用屏蔽双绞线作为传输电缆。在传输速率方面，r s 2 3 2 c 标准规定 的数据传输速率( 波特率) 为每秒5 0 、7 5 、1 0 0 、1 5 0 、3 0 0 、6 0 0 、1 2 0 0 、2 4 0 0 、 4 8 0 0 、9 6 0 0 、1 9 2 0 0 b p s 。在描述每个信号线的电压时，为了增加串行通信的传输 距离，r s 2 3 2 c 采用比较高的传输电平，并采取负逻辑关系，逻辑“1 为卜15 v ： 逻辑“0 为+ 5 一+ 1 5 v ，噪声容限为2 v ，即要求接收器能识别低至+ 3 v 的信号 作为逻辑“0 ，高到3 v 的信号作为逻辑“1 。通过上面的办法，在采用1 5 0 p f m 的通信电缆时，最大通信距离为1 5 m ，若每米电缆的电容量减小，通信距离可以 增加。但由于r s 2 3 2 属单端信号传送，存在共地噪声和不能抑制共模干扰等问 题，因此一般用于2 0 m 以内的通信。 由于r s 2 3 2 c 接口标准出现较早，虽然在工业通信中得到了广泛应用，但 难免有不足之处，主要的不足有以下四点： ( 1 ) 接口的信号电平值较高，易损坏接口电路的芯片，又因为与t t l 电 平不兼容，从而需要使用电平转换芯片才能与t t l 电路连接。 ( 2 ) 传输速率较低，在异步传输时，波特率不高于2 0 k b p s 。 ( 3 ) 接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式，这种 共地传输容易产生共模干扰，所以抗噪声干扰性能较差。 ( 4 ) 传输距离有限，一般只能用于2 0 m 以内的通信。 第三章串行通信接口部分 针对r s 2 3 2 c 的不足，于是出现了许多新的接口标准，如r s 4 2 2 、r s 4 8 5 等。r s 。4 2 2 是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范。为扩展应用范围， e i a 又于1 9 8 3 年在r s 4 2 2 的基础上制定了r s - - 4 8 5 标准，增加了多点、双向通 信能力，同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性，扩展了总线共模范围， 后命名为t i a e i a 4 8 5 a 标准。因r s 4 8 5 接口具有良好的抗噪声干扰特性，长 的传输距离和多站能力等优点，使其成为首选的串行接口。r s 4 8 5 接口组成的半 双工网络，一般只需二根连线。另外，r s - 4 8 5 接口均采用屏蔽双绞线传输。 r s 4 8 5 相比于其前辈r s 2 3 2 ，具有许多优点： ( 1 ) r s 4 8 5 的电气特性：逻辑“1 ”以两线间的电压差为+ ( 2 - - 6 ) v 表示； 逻辑“0 ”以两线间的电压差为( 2 - 一6 ) v 表示。接口信号电平比r s 2 3 2 c 降低 了，就不易损坏接口电路的芯片，且该电平与”也电平兼容，可方便地与1 几 电路连接。 ( 2 ) r s 4 8 5 的数据最高传输速率可达1 0 m b p s ( 3 ) r s 4 8 5 接口采用平衡驱动器和差分接收器的组合，因此抗共模干能力 增强，即抗噪声干扰性好。 ( 4 ) r s 4 8 5 接口的最大传输距离可达3 0 0 0 米，另外r s 4 8 5 接口在总线上 允许连接多达1 2 8 个收发器，即具有多站能力，这样用户只需利用单一的r s - 4 8 5 接口方便地建立起设备网络。 虽然r s 。2 3 2 相对于r s - 4 8 5 有诸多劣势，但由于其具有协议简单、使用方便 等优点，在工业控制等方面同样获得了极其广泛的应用。本系统中的雷达信号、 传感器信号、g p s 信号等，既有通过r s 2 3 2 方式与主板通信的，也有通过r s - 4 8 5 方式与主板通信的。 虽然本m i s 系统中有许多设备使用r s - 4 8 5 的通信方式，但为了提高通信的 效率和灵活度，并没有采取总线形的办法来连接各个r s - 4 8 5 设备，而是与r s 2 3 2 设备一样采用端到端的连接方式。 由于主板上所接的外设数量较多，且传输速率各不相同，而主板上处理器 $ 3 c 2 4 1 0 的资源毕竟有限，如果一味地应付诸多外设的通信中断请求，将会使整 个系统的效率大打折扣。于是，需要一个串口扩展的设备，用于控制多个外设与 主板间的通信。 3 2 串口扩展的方案 串口的扩展是整个系统接口扩展的核心，因为本系统中大部分外设都是通过 串口与主板进行通信的，而外设所使用的通信方式就是上文所提到的r s 2 3 2 和 r s 4 8 5 。为使各个使用串口的外设能与a r m 进行通信，a r m 需要通过串口扩展 1 2 m i s 系统接r 设计与应用研究 芯片( 在本课题中使用x r l 6 l 7 8 8 ) 与每个外设联系，而由于外设采用的是r s 2 3 2 或r s 4 8 5 方式与主板通信，因此x r l 6 l 7 8 8 又需要通过电平转换芯片( 3 2 3 2 、 m a x 4 8 5 、p c 4 0 0 ) 与外设连接。串口扩展部分的框图如图3 1 所示。 园一叫一 地址