1 引言
    隨著計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，在日常生活和生產(chǎn)中,，人們要求更精確測量和控制溫度等模擬物理量,，不僅滿足工業(yè)現(xiàn)場實時監(jiān)控，上位PC機遙觀,、遙測和遙控等,，而且要求連-接互聯(lián)網(wǎng)，以實現(xiàn)遠程監(jiān)控和訪問數(shù)字化,、智能化的傳感器功能。
    這里提出一種以ARM微控制器為核心,，結(jié)合CPLD技術(shù)的溫度控制系統(tǒng),。該系統(tǒng)將溫度傳感器采集的信息A/D轉(zhuǎn)換后傳輸至微處理器處理，其處理數(shù)據(jù)再經(jīng)網(wǎng)絡(luò)接121遠程傳輸,?；蛲ㄟ^RS232串行接口與上位機PC機通信實現(xiàn)分布式溫度監(jiān)控系統(tǒng)。

2 系統(tǒng)硬件設(shè)計
    該系統(tǒng)設(shè)計主要是針對工業(yè)控制領(lǐng)域現(xiàn)場儀器儀表開發(fā)的，其硬件設(shè)計框圖如圖1所示,，該框圖包括ARM微處理器,、電源、監(jiān)控復(fù)位,、存儲器擴展(RAM,、Flash和EEPROM)、人機交換接口(LED),、網(wǎng)絡(luò)通信,、溫度檢測電路、A／D轉(zhuǎn)換,、 D／A轉(zhuǎn)換輸出,、RS232通信和CPLD控制電路(外圍設(shè)備的譯碼、配置,，實現(xiàn)系統(tǒng)的硬件軟件化)等模塊,。

    溫度傳感器測量外部溫度信息，在CPLD的控制下,，把A／D轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號送入ARM微處理器中進行處理,，同時通過LCD顯示處理信息，由網(wǎng)絡(luò)接121 遠程監(jiān)控,。當(dāng)然,，現(xiàn)場也可由鍵盤實時人工干預(yù)。經(jīng)ARM微處理器處理的數(shù)據(jù)通過RS232串口傳送到上位機進行顯示存儲,。當(dāng)然,，工作過程中若出現(xiàn)錯誤，會產(chǎn)生聲光報警等,。同時,，鍵盤還可現(xiàn)場干預(yù)設(shè)置，處理故障等,。

    這里ARM微處理器選用ATMEL公司32位的AT91M40800,。AT91M40800除具有ARM7TDMI內(nèi)核外，其內(nèi)部還集成有許多外圍設(shè)備,，大量內(nèi)部寄存器可快速完成中斷處理,。由于AT91M40800微處理器通過可編程的EBI與片外存儲器相連，使其具有較快的訪問速度,；同時它還具有8個優(yōu)先級向量中斷控制器與外部數(shù)據(jù)控制器連接,，進而提高中斷響應(yīng)速度。因此,，AT91M40800微處理器非常適用于工業(yè)實時控制領(lǐng)域,，是嵌入式工業(yè)控制器中處理器的最佳選擇,。
2．1 網(wǎng)絡(luò)通信接口電路設(shè)計
    AT91M40800本身無ETHERNET接口，需通過外接以太網(wǎng)控制器實現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)功能,?？紤]到性價比，系統(tǒng)選用ReaItek公司生產(chǎn)的RTL8019AS型以太網(wǎng)控制器,，外擴一個ETHER,，NET接口。RTL8019AS連接電路如圖2所示,。

    RTL8019AS的JP引腳接VCC使其工作在jumper(配置模式)模式下,，以I／O方式進行讀寫操作。NETCS為AT91M40800對 RTL8019AS的片選信號,，地址為0x03000300~0x0300031FLED0,、LED1各接一只發(fā)光二極管以指示通訊狀態(tài)。
    采用10BASE-T布線標(biāo)準(zhǔn)通過雙絞線實現(xiàn)以太網(wǎng)通訊,，由于RTL8019AS內(nèi)置10BASE-T收發(fā)器,，所以網(wǎng)絡(luò)接口電路較簡單。只需外接一個隔離低通濾波器(LPF)20F-01與外部網(wǎng)絡(luò)相連,。TPIN±為接收線,，TPOUT±為發(fā)送線，經(jīng)隔離后分別與RJ-45接口的RX±,、TX±端相連,。
    RTL8019AS工作在中斷方式下，當(dāng)接收到數(shù)據(jù)包時．NETINT(中斷信號)輸出低電平,，并通知處理器讀取數(shù)據(jù),。CPU啟動遠端DMA，NETCS (片選信號)和NETRD(讀信號)有效,，進而從RTL8019AS內(nèi)部RAM讀取數(shù)據(jù),。NETRST(復(fù)位信號)由控制電路CPLD產(chǎn)生，高電平有效,，保證RTL8019AS可靠復(fù)位,。
2．2 CPLD控制電路
    CPLD主要對RTL8019AS以太網(wǎng)控制器、LCD液晶顯示和MAX197的控制電路譯碼,，選用Altera公司的CPLDEPM7032A,。該器件具有600個可用門，32個宏單元,，38個用戶I／O引腳,，采用3．3 V CMOS工藝，具有5 V容限輸入,。應(yīng)用MAX+PLUSII開發(fā)平臺,，在圖形編輯器中完成所需設(shè)計。EPM7032A的內(nèi)部設(shè)計實現(xiàn)如圖3所示,。

    網(wǎng)絡(luò)接口模塊也是該設(shè)計重點,，其主程序負責(zé)完成系統(tǒng)參數(shù)的初始化和實時調(diào)用任務(wù)。主程序采用輪詢方式不斷檢測狀態(tài)字和功能函數(shù)返回值,，判斷某事件是否發(fā)生,，如果發(fā)生就處理該事件，處理完畢后返回主程序,，繼續(xù)執(zhí)行后面的程序,。網(wǎng)絡(luò)接口模塊主程序流程如圖5所示。
    程序首先進行系統(tǒng)初始化,，分配內(nèi)存緩沖池用于處理TCP／IP協(xié)議,；接著網(wǎng)絡(luò)參數(shù)初始化；然后依次完成串口,、定時器,、ARP緩沖和RTL8019AS等的初始化工作；最后由一個while死循環(huán)檢測狀態(tài)字,，由各子程序進行相關(guān)處理,。

4 系統(tǒng)調(diào)試
    系統(tǒng)調(diào)試主要包括硬件調(diào)試、軟件調(diào)試和系統(tǒng)仿真綜合調(diào)試三部分,。首先,，實驗板接通電源，通過其相應(yīng)的ARM和CPLD的JTAG接口與計算機并口相連,，然后把相應(yīng)的已編譯,、仿真的程序分別下載燒寫到ARM和CPLD中，依次調(diào)試各個模塊,，基本滿足溫度信號采集,、處理等功能，調(diào)試后的參數(shù)結(jié)果符合要求,，運行狀態(tài)良好,。

5 結(jié)束語

    以嵌入式系統(tǒng)為研究方向，面向工業(yè)控制領(lǐng)域,，以儀器儀表為應(yīng)用對象,，構(gòu)建并開發(fā)基于ARM和CPLD的嵌入式工業(yè)控制器通用平臺，完成基于ARM處理器的嵌入式工業(yè)控制器的具體設(shè)計,。系統(tǒng)測試效果良好,，性能穩(wěn)定，達到預(yù)期的設(shè)計目標(biāo),?；贏RM和CPLD的嵌入式工業(yè)控制器通用平臺具有廣闊的應(yīng)用前景,，可廣泛用于工農(nóng)業(yè)檢測、智能控制等控制領(lǐng)域,，為以后系統(tǒng)升級提供有益參考,。