【智能仪器仪表中ISP与Internet技术的完美结合】智能仪器仪表

【智能仪器仪表中ISP与Internet技术的完美结合】智能仪器仪表 【摘 要】本文讨论了ISP(In System Programmabiljty)技术和EMIT(Embedded Micro Interworking Technology)技术在智能仪器仪表设计中的应用。结合Lattice公司最新推出的ispPAC、AnalogDevice公司最新推出的模拟MCU、Philips公司最新推出的具备Inter互连能力的MCU和Xilinx公司的FPGACPLD等提出了基于ISP技术和Inter技术的智能仪表系统的解决方案。 【关键词】智能仪器仪表ISP EMIT Inter 1 引言 近年来，随着通讯技术网络技术和半导体技术的飞速发展，智能仪器仪表系统的设计步入了崭新的时代。其中，实现Inte接入是当前智能仪器仪表系统发展的热点领域和重要方向。 ISP(In System Programmability)在系统可编程技术对于实现智能仪器仪表系统基于TCPIP协议的Inter接入具有重要的意义。所谓“在系统可编程”是指对器件、电路甚至整个系统进行现场升级和功能重构的能力。这种重构可以在实验开发过程中，制造过程中甚至是在交付用户使用之后在现场或通过Inter进行。 利用ISP技术，能够使得仪器仪表的硬件系统不再是纯粹的固定结构，而是具备某些软件特性的灵活结构，甚至可以在运行状态下根据需要重新配置功能。由于模拟集成芯片制造工艺的复杂性，当前ISP技术主要应用在数字系统设计中，如美国Xilinx公司的FPGACPLD等均支持ISP技术。1999年末，美国Lattice公司率先在制造工艺上取得突破，推出了ispPAC(In System Programmable Analog ICs)，将ISP技术引入到了模拟系统中，给智能仪器仪表系统的没计带来了革命性的变化。 结合ISP技术通过Inter将智能仪器仪表系统接入Inter，就可以方便地实现对仪器仪表的远程监视、控制、维护、升级和工业自动化。 2 仪器仪表系统基于ISP技术的设计思想 通过充分利用当前最先进的ISP技术，我们所设计的智能仪器仪表系统不仅要具备系统级现场可编程的能力，而且能够通过Intemet实现基于TCPIP协议的系统功能远程动态重构、现场升级和通讯互访。 一般来说，智能仪器仪表系统大都可划分为3个模块：CPU、模拟系统和数字逻辑系统等。这里，我们结合。Analog Device公司最新推出的具有模拟功能的ADuC2812 MCU，Philips率先在业界推出的支持Inter接入的16位MCU，Lattice公司最新推出的ispPAC和Xilinx公司的FPGACPLD来具体讨论实现ISP和Inter接入的智能仪器仪表系统的设计。 3 仪器仪表系统的CPU与ISP技术 CPU是智能仪器仪表系统的灵魂。智能仪器仪表系统的整体性能很大程度上取决于CPU的先进性和灵活性。 随着半导体技术的发展，陆续出现了不少增强型的CPU。由于CPU的ISP技术对于实现系统网络化和远程监控具有决定性的意义，同时由于8位MCU在当前智能仪器仪表系统中应用的广泛性，我们主要结合支持ISP技术的AnalogDevice公司的8位Mcu(ADuC812)来讨论ISP技术的应用。 3.1 ADuC812的结构和性能 Analog Device公司的ADuC812由与8051兼容的内核、存储器片内外围设备、电源单元和模拟单元等部分构成。与805l兼容的内核额定上作频率为12MHz(最大16MHz)，3个16位定时器计数器，功能包括看门狗定时器WDT、电源监视器PSM以及高速ADC。至RAM捕获DMA控制器。片内有8K字的闪速电擦除程序存储器，640字的闪速电擦除数据存储器和256字节片内数据RAM支持16M字节外部数据寻址空间和64K字节外部程序寻址空间，为多处理器接口和IO扩展提供了32条可编程的IO总线，端口3有高电流驱动能力，同时具有标准的UART串行端口和可配置的12C或SPI接口。 模拟单元包括8通道、高速(200KSPS)自校准12位ADC、片内40PPM的电压基准、两个12位电压输出DAC和片内温度传感器等。可灵活地构建功能强人的12位数据采集系统。 MCU内核和模拟转换器二者均有正常、空闲和掉电工作模式，提供了适合于低功耗应用的灵活的电源管理方案。 3.2 ADuC812的ISP在系统编程 ADuC812通过标准UART串行接口实现程序代码的下载(在系统编程)，用户在ADuC812串行下载模式下可以将程序代码通过Pc机的串口下载到芯片程序存储器中。 在ADuC812之后，AnalogDevice公司又推出了支持ISP技术的16位和24位精度的模拟M4 模拟系统的设计与lSP技术 在Lattlce公司1999年末率先推出高性能的系统可编程模拟电路ispPAC之前，模拟系统的设计往往需要用大量标准分离器件来搭建。ispPAC的出现，使得高集成度的精确模拟设计现在能够通过一小块单片ispPA芯片来实现，从根本上简化和加速了模拟电路的设计、集成和配置，避免了采用传统的ASIC芯片时的成本高、设计周期长的缺点，给传统的模拟系统开发带来了革命性的变化，其性能类似于数字系统中的FPGA。 目前ispPAC系列产品包括ispPAC10、ispPAC20和ispPAC80等3种。 下面结合ispPAC来讨论ISP技术在模