数字电路与嵌入式系统设计与应用研究

2020-11-09任杰中国人民解放军第五三一一工厂

环球市场 2020年23期

任杰中国人民解放军第五三一一工厂

嵌入式系统是对传统计算机系统运行进行一定革新而建立的运行体系，可结合使用需求而设置相应的硬件系统与软件系统。为高速数字电路设计提供了一定思路。

一、数字电路与嵌入式系统设计思路

运用AD 转换器在ARM 芯片的运用之下，将信号转换为数字信号，并将其显示在数字窗口之中。对电路扩展进行AD 采样，关注滑动变阻器阻值的变化特征，据此而得到不同的模拟信号。将得到的信号通过AD转换之后得到数字信号，通过串口通信将结果输出。设计思路图见图1。

图1 AD转换数字信号思路图

二、数字电路与嵌入式系统硬件设计

硬件设计过程中，结合系统要求配置时钟电路、电源系统以及复位电路等。

运用LPC2124 芯片，运用超小LQFP64封装的包装方式，属于16/32 位ARM7 TDMI-S 核，128 位宽度接口/加速器工作频率60MHz，32/64/128/256/512kB 卡内具有lash 程序存储器。

在片内RealMonitor 软件上运用之下，嵌入式跟踪接口可实时调试代码并进行有效跟踪。10 位A/D 转换器具有16 路模拟输入的操作方式。建立多个16 路模拟输入，包括两个400kbit/sI2C 总线、SSP、SPI、两个16C550 工业标准UART。CPU 操作电压范围在3.0～3.6V（3.3V±10%），/O 口最大可承受电压为5V。

三、数字电路与嵌入式系统设计与应用研究

（一）硬件触发转换

ADCR 中BURST 位START 字段范围为010-111，在P0.16 或P0.22 管脚、或AT0.1、0.3、1.0、1.1 匹配信号跳变时，启动并转换一次AD 转换器。可以在两个匹配管脚或者4 个匹配信号中的任意一个指定边沿转换。边沿检测逻辑设置为端口的管脚状态或选择的匹配信号。

（二）UART0 串行通信

LPC2124 中具有两个符合要求的LPC 2124、LPC2124。LPC2124 能够实现有效的软件流控制，接收器FIFO 出发点包括1、4、8、14 字节。管脚描述如表1：

UART 操作过程中，首先设置I/O 连接至UARTx，建立串口工作模式，包括UxFCR、UxLCR，串口波特率具有UxDLL、UxDLM两种，检查串口状态字UxLSR。

表1 UART0 串行通信中管脚描述情况

（三）电压基准电路

基准电路设计中电压源设计为Lm385，电路工作中的电源电压范围15цA–20mA，15ц A为最低的工作范围。电压温度系数设置为30ppm，初始电压精度设置为1—2%。封装运用T092 或者DIp。动态电阻最大设置为1Ω，一般数值设置为0.6Ω。

基准电压源设置为ICL8069，设计过程中对电压源设计四个档位，分别是ICL8069A档、ICL8069B 档、ICL8069C 档、ICL8069D档。温度系统则相应设置为10ppm、25ppm、50ppm、100ppm。运行中具有较为良好的稳定性，50цA–5mA 工作范围内变化状态下，VREF的最小变化范围低于20mV。基准电压设置为1.235V，最小值与最大值分别为1.20V、1.25V，工作中电流的范围在50цA–5mA。运行中噪音不大，噪声电压有效值低于5цV，典型的动态阻抗数值1Ω。可调式基准电压为LM336，电压典型数值5.00V、2.64V，长期稳定性在20ppm，精度范围在±1%。

通过外部电路调整可达到最为适宜的电压温度系统与基准电压数值，可通过两只硅二极管与精密电位器等建立温度补偿电路，降低电路运行中的温度系数。正负电压基准设置为并联调整式电路。