基于ARM+zigBee的通用网络测控系统硬件设计

　　0引言

　　随着物联网概念的提出及相关技术的发展，网络化测量控制已成为测控系统发展的必然趋势。然而，当前国内外工业控制领域普遍使用且技术相当成熟的PLC(Programable Logic Controller)基本都不支持网络，也不能简单升级具有网络功能，且模式较为单一。因而，设计与实现了一种网络化通用测控系统平台，以实现网络化测控需求且具有一般平台的通用性能。本文主要介绍了ARM嵌入式系统与ZigBee无线技术相结合的通用网络测控平台的硬件设计。

　　1 系统硬件总体设计

　　基于ARM的通用网络测控系统硬件架构如图1所示，本系统在测控端采用基于ARM的CPU，通过网络接口与Internet相连，外围扩展有数字量输入/输出模块、模拟量输入/输出模块及无线ZigBee组网数据传输模块。硬件设计的主要研究内容：基于ARM的嵌入式主控硬件平台、ZigBee无线网络数据传输模块、测控I/0模块硬件以及硬件系统的通用性指标和网络化性能的分析测试。

图1 系统硬件架构

　　2 ARM主控模块硬件

　　系统核心芯片是Samsung公司生产的基于ARM920T核16/32位RSIC(Reduced Instruction Set Computer，精简指令集计算机)微处理器S3C2440A，该芯片资源丰富、运算速度快、功能强大，且价格相对合理。核心板系统框图如图2所示。

图2 核心板系统框图

　　2.1 存储器电路

　　FLASH存储器采用Samsung半导体生产的64M×8 b的K9F1208U0M Nand FLASH存储器芯片。本系统使用了一片该芯片构成64MB的FLASH，系统的启动代码Bootloader文件、内核镜像文件以及文件系统均存于此。SDRAM存储器采用Hynix生产的4 Banks×4M×16 b的HY57V561620 CSD-RAM芯片，为了保证系统的运行速度，本系统采用两片该芯片并联构成32位数据存储器。

　　2.2 JTAG调试接口

　　JTAG(Joint Test Action Group，联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议(IEEE 1149.1兼容)，主要用于芯片内部测试。它在芯片内部封装了专门的测试电路TAP(Test Access Port，测试访问口)，通过专用的JTAG测试工具对内部节点进行测试，同时可用于在线编程。标准的JTAG接口是4线：TMS，TCK，TDI，TDO，分别为模式选择、时钟、数据输入和数据输出线。系统采用20针的标准接口，用于在线调试及系统Bootloader的下载。

　　2.3 电源与系统时钟电路

　　电源设计的可靠性关系到系统运行的稳定与否。本系统输入电源为5 V，通过LM1117芯片将其稳压至3.3V，使用大电容抑制低频干扰，小电容抑制高频干扰，用于芯片接口的供电，同时采用专用电源芯片MIC5219BMM，为内核提供低噪的1.3 V电压，以确保系统供电稳定。