基于ARM和CPLD的温度控制器的设计

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                    　　1 引言
　　随着计算机技术的飞速发展，在日常生活和生产中，人们要求更精确测量和控制温度等模拟物理量，不仅满足工业现场实时监控，上位PC机遥观、遥测和遥控等，而且要求连-接互联网，以实现远程监控和访问数字化、智能化的传感器功能。
　　这里提出一种以ARM微控制器为核心，结合CPLD技术的温度控制系统。该系统将温度传感器采集的信息A/D转换后传输至微处理器处理，其处理数据再经网络接121远程传输。或通过RS232串行接口与上位机PC机通信实现分布式温度监控系统。
　　2 系统硬件设计
　　该系统设计主要是针对工业控制领域现场仪器仪表开发的，其硬件设计框图如图1所示，该框图包括ARM微处理器、电源、监控复位、存储器扩展(RAM、Flash和EEPROM)、人机交换接口(LED)、网络通信、温度检测电路、A／D转换、 D／A转换输出、RS232通信和CPLD控制电路(外围设备的译码、配置，实现系统的硬件软件化)等模块。






　　RTL8019AS的JP引脚接VCC使其工作在jumper(配置模式)模式下，以I／O方式进行读写操作。NETCS为AT91M40800对 RTL8019AS的片选信号，地址为0x03000300"0x0300031FLED0、LED1各接一只发光二极管以指示通讯状态。
　　采用10BASE-T布线标准通过双绞线实现以太网通讯，由于RTL8019AS内置10BASE-T收发器，所以网络接口电路较简单。只需外接一个隔离低通滤波器(LPF)20F-01与外部网络相连。TPIN±为接收线，TPOUT±为发送线，经隔离后分别与RJ-45接口的RX±、TX±端相连。
　　RTL8019AS工作在中断方式下，当接收到数据包时．NETINT(中断信号)输出低电平，并通知处理器读取数据。CPU启动远端DMA，NETCS (片选信号)和NETRD(读信号)有效，进而从RTL8019AS内部RAM读取数据。NETRST(复位信号)由控制电路CPLD产生，高电平有效，保证RTL8019AS可靠复位。
　　2．2 CPLD控制电路
　　CPLD主要对RTL8019AS以太网控制器、LCD液晶显示和MAX197的控制电路译码，选用Altera公司的CPLDEPM7032A。该器件具有600个可用门，32个宏单元，38个用户I／O引脚，采用3．3 V CMOS工艺，具有5 V容限输入。应用MAX+PLUSII开发平台，在图形编辑器中完成所需设计。EPM7032A的内部设计实现如图3所示。






　　程序首先进行系统初始化，分配内存缓冲池用于处理TCP／IP协议；接着网络参数初始化；然后依次完成串口、定时器、ARP缓冲和RTL8019AS等的初始化工作；最后由一个while死循环检测状态字，由各子程序进行相关处理。
　　4 系统调试
　　系统调试主要包括硬件调试、软件调试和系统仿真综合调试三部分。首先，实验板接通电源，通过其相应的ARM和CPLD的JTAG接口与计算机并口相连，然后把相应的已编译、仿真的程序分别下载烧写到ARM和CPLD中，依次调试各个模块，基本满足温度信号采集、处理等功能，调试后的参数结果符合要求，运行状态良好。
　　5 结束语
　　以嵌入式系统为研究方向，面向工业控制领域，以仪器仪表为应用对象，构建并开发基于ARM和CPLD的嵌入式工业控制器通用平台，完成基于ARM处理器的嵌入式工业控制器的具体设计。系统测试效果良好，性能稳定，达到预期的设计目标。基于ARM和CPLD的嵌入式工业控制器通用平台具有广阔的应用前景，可广泛用于工农业检测、智能控制等控制领域，为以后系统升级提供有益参考。