原创 通用CPU硬件平台硬件设计思路

1.硬件平台部分。

1.1硬件平台功能模块分析：<?xml:namespace prefix = o ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:office" />

<?xml:namespace prefix = v ns = "urn:schemas-microsoft-com:vml" />

<?xml:namespace prefix = st1 ns = "urn:schemas-microsoft-com:office:smarttags" />1.1.1 输入模块：模拟量输入、开关量输入；

1.1.2 通用CPU硬件平台：键盘输入、数码管显示、指示灯显示、CPU控制部分；

1.1.3 输出模块：开关量输出、模拟量输出、装置电源。

1.2硬件平台具体功能：

1.2.1 三路0-5V直流采样回路；

1.2.2 两路开入量采集，四路开出量输出（其中两路预留）；

1.2.3 一路PWM控制电压输出，范围0-5V，精度0.2级；

1.2.4 四位数码管显示，六个控制按键，八个指示灯；（根据资源多少进行增减）

1.2.5 一路频率采集回路（预留）；

1.2.6 RS232串口（预留）。

2. 在通用CPU硬件平台的基础上，开发相关的通用模块软件程序。

2.1 系统程序（要求所有产品统一采用）；

2.2 键盘控制子程序；

2.3 数码管显示子程序；

2.4 整定控制子程序；

2.5 直流采样控制子程序（采样精度≤0.1%）；

2.6 PWM输出控制子程序（考虑闭环控制）；

2.7 频率测量子程序；

关键技术初步设计方案分析：

1.      选用单片机芯片型号：ATmega64L-8AI（TQFP封装，工业级-40至85度）。

2.      单片机资源分配：

PA0---PA7：        数码管字形码；

PB2---PB4：        3个指示灯

PB5、PB6：         PWM输出

PC0、PC1：         2路开入量

PC2---PC7：        6个按键

PD2、PD3：         RS232串口

PD4---PD7：        数码管字位码

PE0、PE1、PB0：    SPI编程

PE2---PE5：        4路开出量

PE7：              频率采集

PF0---PF2：        3路AD采样

PF3---PF7：        5个指示灯 

3.      其他相关硬件：

数码管：4位，共阴，具体型号待定

数码管位选三极管：PNP管，C9012（SOT-23封装）

开入量、开出量隔离光耦：TLP127

电阻、按键、LED灯：均采用贴片封装

4.      主要功能分析：

a.      A/D采样：根据ATmega64数据手册，ATmega64模数转换部分可提供8路10位单端A/D转换通道，理论采样精度可达到1/1024≤0.1%，满足直流采样要求。单端采样时，采样保持时间为1.3个A/D转换时钟周期，转换时间为13个A/D转换时钟周期，根据手册数据，一次采样转换时间最长为0.229ms。

b.      频率采集：通过T/C3中输入捕捉功能实现频率采集功能。

c.   PWM输出：通过T/C1中PWM输出功能输出PWM波形。采用“快速PWM模式”，TOP值固定9位，PWM输出波形频率为15.594KHz，理论输出PWM精度为1/512≤0.2%。

针对以上的几个主要功能，

即将在M8实验板上进行验证，

包括:

3路A/D采样精度的验证；

ICP输入捕捉频率采集的验证；

PWM输出模拟量精度的验证。