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综合电子系统设计-电子系统的构成 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life, there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望l微处理器l存储器l人机接口l通讯接口l系统译码与控制l输入输出接口（通道），输入输出设备，信号调理与驱动l电源l其它l微处理器微处理器类型：单片机，DSP，通用CPU，嵌入式微处理器指令系统：CISC，RISC总线结构：单总线，多总线寻址空间：地址线宽W77E58单片机单片机 89C51 ADuC812是全集成的12位数据采集系统。把8位MCU(兼容8052)，可重复编程的FLASH,自校准8通道12位ADC和2个12位DAC等融于一体。单片机单片机 ADuC812/831单片机单片机 ADuC812/831l8052兼容内核兼容内核（最大16MHz） 5V电压工作，正常,空闲和掉电模式。3个16位定时/计数器32条可编程的I/O线大电流驱动能力(P3)9个中断源、2个优先级。l16KB片内FLASH程序存储器，64KB外部程序空间l640B片内EEPROM数据存储器l256B片内数据RAMl16MB外部数据地址空间单片机单片机 ADuC812/831单片机单片机 ADuC812/831单片机单片机 LPC92Xl4KB/8KB Flash 程序存储器，具有1KB 可擦除扇区和64 字节可擦除页规格。l256 字节RAM 数据存储器。l2 个16 位定时/计数器，可设置为溢出时触发相应端口输出或作为PWM 输出。l实时时钟可作为系统定时器。l4 输入8 位的A/D 转换器/1 个DAC 输出。2 个模拟比较器，可选择输入和参考源。l增强型UART（波特率发生器、间隔检测、帧错误检测、自动地址识别、通用中断）lI2C 通信端口。l可配置的片内振荡器及其频率范围和RC 振荡器选项，频率范围为20KHz18MHz。l操作电压VDD 范围为2.43.6V，I/O 口可承受5V。l1518 个I/O 口。单片机单片机 LPC92X单片机单片机 LPC92X单片机单片机 LPC92X LPC2138 是基于一个支持实时仿真和跟踪的16/32 位ARM7TDMI-STM CPU，并带有512kB 嵌入的高速Flash 存储器，128 位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32 位代码能够在最大时钟速率下运行。多个32位定时器、4路10位ADC、PWM输出以及多达9个外部中断，内置了宽范围的串行通信接口，非常适合于通信网关、协议转换器、嵌入式软件调制解调器以及其它各种类型的应用。嵌入式处理器（嵌入式处理器（ARM7ARM7） LPC2138 LPC2138嵌入式处理器（嵌入式处理器（ARM7ARM7） LPC2138 LPC2138嵌入式处理器（嵌入式处理器（ARM7ARM7） LPC2138 LPC2138嵌入式处理器（嵌入式处理器（ARM7ARM7） LPC2138 LPC2138单片机单片机 ADuC812/831l系统对存储器容量及系统对存储器容量及I/O容量的需求容量的需求l 存储器的种类及特性存储器的种类及特性l 微机系统的存储器组织设计微机系统的存储器组织设计A012A111A210A39A48A57A66A75A827A926A1023A1125A124CS122A1328WE29OE24I/O013I/O114I/O215I/O317I/O418I/O519I/O620I/O721A143A1531A162CS230U10628128A111A210A39A48A57A66A75A827A926A1023A1125A124A1328A1429A153A162A012OE24WE31CE22I/O013I/O114I/O215I/O317I/O418I/O519I/O620I/O721U12AT29C010A8A9A10A11A12A13A14A15A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15D0D1D2D3D4D5D6D7D0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14A15GNDALEA16RDWRR931KVCCGNDRAM_CSROM_WRROM_RDDBUS0.7ABUS0.23WRRDRAM0_CSROM_RDROM_WRA1B2C3G16G2A4G2B5Y015Y114Y213Y312Y411Y510Y69Y77U?SN74ALS138VCCA17A18A19RAM0_CSRAM1_CSRAM2_CSRAM3_CSRAM4_CSRAM5_CSRAM5_CSRAM7_CSRAM7_CSD0D1D2D3D4D5D6D7A0A1A2A3A4A5A6A7A8A9A10A11A12A13A14WRRDA15D?DIODED?DIODEBATBATTERYC?C10R?R100KR?R100KD?DIODER?R3KVCCA010A19A28A37A46A55A64A73A825A924A1021A1123A122A1326WE27CE20OE22A141D011D112D213D315D416D517D618D719VCC28GND14U?62256存储体X译码器Y译码器数据驱动读写控制D0D7CSWEOEA8A15A0A7存储体驱动缓冲驱动缓冲读写控制1读写控制2数据总线1数据总线2存储体读出控制写入控制RDWRE/FHFPAFESTATE数据总线l基于映象模式下的存储器扩充基于映象模式下的存储器扩充 存储器的需求与微处理器的寻址能力的矛盾。体选法扩充系统的存储器体选法扩充系统的存储器 将微处理器系统的存储器组织划分若干个64K字节的存储体。在每个存储体内部，仍由处理器的16位地址总线提供寻址用的地址信号。 在某一时刻，微处理器只能对某一个存储体进行操作。 微处理器通过存储体译码电路给出存储体的选通信号指定。1编码寄存器的代码输出编码寄存器的代码输出 存储器读写操作前，将存储体的编码通过数据总线写入编码寄存器。2存储体选择信号的输出存储体选择信号的输出 编码寄存器输出代码经译码器译码后，指定的存储体的选通信号置为有效。3存储体内的操作存储体内的操作存储体编码寄存器存储体译码器存储体1存储体2存储体3存储体N选通信号116位地址总线选通信号2选通信号3选通信号N数据总线寄存器选通映象模式下存储器的扩充映象模式下存储器的扩充 存储器映象(memory mapping)，也称存储器分页，或称为地址重定位 (address relocation) 容量为2N的存储器划分成容量为2L存储页面。 A0AL1直接与微处理器相连 ALAN1作为存储器页面地址。 存储器容量为2L的寻址空间向微处理器开放。存储器中的内容必须映象到2L容量的映象地址空间才能被存储器访问。存储页面寄存器存储器存储页面1存储页面M存储页面2存储页面3A0A1AL-1ALAL+1ANl输入输出接口通道输入输出接口通道输入输出种类输入输出种类信号处理，信号调理 模拟量输入输出 开关量输入输出 定时计数器，RTC PWM，高速输入输出 人机界面 通讯接口 系统监视输入输出方式：输入输出方式：程序控制，中断控制，DMA方式，硬件控制输入输出接口：输入输出接口：TTL、CMOS中小规模器件Intel82XX系列器件PLD器件（GAL、CPLD、FPGA）I2C器件，SPI器件ADC，DACD08OUT010D17GATE011D26CLK09D35D44D53D62OUT113D71GATE114CLK115CS21RD22WR23OUT217A019GATE216A120CLK218U?8253D034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC014PC115PC216PC317PC413PC512PC611PC710RD5WR36A09A18RESET35CS6U?8255AD034D133D232D331D430D529D628D727PA04PA13PA22PA31PA440PA539PA638PA737PB018PB119PB220PB321PB422PB523PB624PB725PC014PC115PC216PC317PC413PC512PC611PC710RD5WR36A09A18RESET35CS6U?8255AOUTA027OUTB031OUTA126OUTB130OUTA225OUTB229OUTA324OUTB328DB012BD23DB113DB214SL032DB315SL133DB416SL234DB517SL335DB618DB719RL038RL139IRQ4RL21RL32CS22RL45RD10RL56WR11RL67A021RL78CLK3SHIFT36RESET9CNTL/S37U?8279G19DIR1A12B118A23B217A34B316A45B415A56B514A67B613A78B712A89B811U?SN74F245CLR1CLK111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19U?SN74F273OC1C111D31Q22D42Q53D73Q64D84Q95D135Q126D146Q157D177Q168D188Q19U?SN74F373OC1C111D21Q192D32Q183D43Q174D54Q165D65Q156D76Q147D87Q138D98Q12U?SN74F573l DA转换通道转换通道希望DA转换器输出一个连续的平滑的周期波形：应该用尽可能多的数据点来描述一个周期的波形；每个数据点应该有用尽可能高的分辨率，K2Ll AD转换通道转换通道ADC的精度与分辨力的精度与分辨力ADC的分辨力ADC的精度ADC的线性度ADC的转换速率的转换速率ADC的参考电压的参考电压采样保存电路必要性采样保存电路必要性采样速率与信号频率转换孔径与允许的采样误差采样的同时性采样的同时性采样保持器所处的位置ADC的通道数信号调理AD通道控制数据缓冲AD转换采样保持多路切换DATA BUS信号调理AD通道控制数据缓冲AD转换采样保持多路切换DATA BUSl人机界面人机界面显示器显示器LED指示灯LED数码管LCD七段码显示器LCD字符显示器LCD图形点阵显示器键盘、开关键盘、开关线选键盘、矩阵键盘触摸屏乒乓开关、微动开关、波段开关拨码开关 l数据传输与通讯接口数据传输与通讯接口系统内部数据传输系统内部数据传输并行接口：需要握手联络信号双口SRAM：速度快，可多次读取FIFOSRAM：速度快，一次读取I2C串行接口：500KBPS，占用资源少，主从结构SPI串行接口：15MBPS，点对点系统间数据通讯系统间数据通讯RS232：串行，点对多，19.2KBPS，距离近RS485：串行，500KBPS,主从结构，令牌网 距离远，抗干扰能力强USB： 速度快，协议复杂IEEE488（GPIB）：并行，主从结构 速度快，成本高 l电源电源电源设计电源设计电源电压的稳定度和纹波电源电压的稳定度和纹波电源的电流输出能力电源的电流输出能力输入电压范围输入电压范围电源稳压器的电压差电源稳压器的电压差dropout voltagedropout voltage稳压器件的热容量与散热稳压器件的热容量与散热电源的种类电源的种类工作电源：5V，3.3V，2.5V，1.8V；电流输出能力模拟电源：12V，15V（ADC、DAC、多路开关、运算放大器）基准电源：高精度，高稳定度，低漂移（ADC、DAC）隔离电源：输入输出通道光电隔离电源电源的种类电源的种类开关电源：重量轻，电流输出能力强，功耗低，噪声纹波大线性电源：重量大，电流输出能力较弱，稳定性好，噪声低集成稳压电源：直流输入，稳定性好，噪声低l系统管理系统管理复位电路复位电路上电复位，按键复位阻容上电复位电路，集成上电复位电路时钟电路时钟电路无源晶振：需要振荡电路，或利用处理器内振荡器有源晶振：自带振荡器，频率较高 电源监视电源监视电源电压降落时给出复位信号看门狗看门狗系统失步时给出复位信号，强迫重启动，唤醒系统 l软件系统软件系统主控软件：主控软件：统初始化，输入扫描，数值运算，控制模块，输出扫描，通讯，界面操作，系统自检系统初始化系统初始化控制寄存器，输入输出，通讯口，存储器系 统 初 始 化系 统 启 动 自 检系 统 控 制系 统 自 检人 机 交 互 扫 描系 统 通 信 扫 描控 制 信 号 输 出数 据 处 理输 入 状 态 处 理扫 描 输 入 状 态
