在設(shè)計(jì)中采用網(wǎng)絡(luò)通信接口接入工業(yè)以太網(wǎng)，數(shù)據(jù)由以太網(wǎng)傳遞到上位機(jī)中，實(shí)現(xiàn)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的無(wú)線設(shè)備和上位機(jī)的通信。在實(shí)際的設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們采用HR61H50L作為網(wǎng)絡(luò)隔離器，采用AX88796作為網(wǎng)卡芯片。

　　AX88796是***Asix公司的NE2000兼容快速以太網(wǎng)控制器。其內(nèi)部集成有10/100 Mb/s自適應(yīng)的物理層收發(fā)器和8K×16位的SRAM，支持MCS-51系列、80186系列以及MC68K系列等多種CPU總線類(lèi)型。AX88796執(zhí)行的是基于IEEE802.3/IEEE802.3u 局域網(wǎng)標(biāo)準(zhǔn)的10Mb/s和100Mb/s以太網(wǎng)控制功能，并提供IEEE802.3u兼容的媒質(zhì)無(wú)關(guān)接口MII，用以支持在其它媒質(zhì)上的應(yīng)用。AX88796的地址總線SA[9:0]與數(shù)據(jù)總線SD[15:0]分別與CPU的地址/數(shù)據(jù)總線相連。CPU通過(guò)I/O讀寫(xiě)NE2000寄存器來(lái)控制AX88796的工作狀態(tài)，通過(guò)遠(yuǎn)程DMA FIFOs與AX88796的內(nèi)部緩存SRAM進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。SRAM與MAC核之間進(jìn)行Local DMA將數(shù)據(jù)發(fā)送至MAC層，再經(jīng)由內(nèi)部的PHY層發(fā)送至RJ45接口，或者經(jīng)過(guò)MII接口送至外部的物理層芯片。SEEPROM接口可以用來(lái)連接串行EEPROM。EEPROM可用于存儲(chǔ)MAC地址，供AX88796每次初始化時(shí)讀取。

　　電源

　　由于此手抄器用于兩種不同的協(xié)議，實(shí)際設(shè)計(jì)中使用了兩套電源管理系統(tǒng)，并進(jìn)行了特殊處理，避免了其中一套供電時(shí)對(duì)另一套電源造成影響。

　　當(dāng)手抄器用于工業(yè)以太網(wǎng)的一致性測(cè)試時(shí)，電源采用的是以太網(wǎng)供電設(shè)備，該設(shè)備采用符合802.3受電設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)，輸出標(biāo)準(zhǔn)的+24V，經(jīng)過(guò)LM2576-5、AS1117-1.8和AS1117-3.3電源芯片，電平轉(zhuǎn)換后，輸出手抄器上的CPU、存儲(chǔ)器、網(wǎng)卡芯片、智能顯示終端上所需的1.8V和3.3V電源。

　　當(dāng)手抄器用于工業(yè)無(wú)線系統(tǒng)中，電源采用的是電池供電，普通的手機(jī)電池即可。電池輸出電壓經(jīng)過(guò)TPS60110、TPS60100電源芯片，電平轉(zhuǎn)換后，輸出手抄器上的CPU、存儲(chǔ)器、網(wǎng)卡芯片、智能顯示終端終端和無(wú)線通信模塊上所需的工作電壓。

　　JTAG調(diào)試接口

　　這里使用JTAG調(diào)試接口主要是為了調(diào)試顯示終端、無(wú)線通信模塊、CPU和上位機(jī)之間的通信，及測(cè)試其通信性能。

　　鍵盤(pán)接口

　　自主設(shè)計(jì)了一個(gè)6×4矩陣鍵盤(pán)。如圖2所示。鍵盤(pán)的行連接在CPU的6個(gè)PIO引腳上，配置為輸出;列連接在4個(gè)能夠產(chǎn)生終端的引腳上，配置為輸入。由于上拉電阻的作用，在空閑模式下，這些引腳為高電平狀態(tài)。當(dāng)有按鍵按下時(shí)，列引腳為低電平狀態(tài)，列引腳的下降沿引起中斷。處理器進(jìn)入PIO中斷子程序，并打開(kāi)定時(shí)器。定時(shí)器溢出后，進(jìn)入定時(shí)器中斷子程序，以判斷是否確實(shí)有鍵按下，是哪個(gè)鍵按下。定時(shí)器設(shè)置為波形模式，RC比較中斷，中間溢出由RC比較寄存器的直和所選擇的時(shí)鐘沿決定。可有軟件復(fù)位和定時(shí)器啟動(dòng)。

　　初始化：列PIO配置為輸入，行PIO配置為輸出，且輸出為0; 列PIO打開(kāi)中斷，初始化該中斷;使能PIO時(shí)鐘;初始化定時(shí)器中斷。

　　PIO中斷子程序：鍵盤(pán)掃描前，所有的行輸出為0，當(dāng)有鍵按下，與其對(duì)應(yīng)的列電平為0，引起PIO中斷。為了避免毛刺噪聲的影響，需要啟動(dòng)定時(shí)器延時(shí)判斷。設(shè)延時(shí)時(shí)間為20ms(31250個(gè)tick) 。

?

　　圖2 AR91M40008與鍵盤(pán)連接圖

　　定時(shí)器中斷子程序：定時(shí)器溢出后，開(kāi)始第二次掃描，判斷是否有鍵按下，如確實(shí)有鍵按下，PIO引腳為低電平的列即為按鍵按下的列。然后再將PIO設(shè)置為輸入狀態(tài)，所按下的鍵的行輸入狀態(tài)該為高電平，因此判斷具體是哪個(gè)鍵按下。

　　智能顯示終端

　　根據(jù)實(shí)際應(yīng)用的要求，選用了一款***奇美的3.5寸的TFT彩色顯示屏。為了便于管理，所設(shè)計(jì)手抄器采用了AT91R40008，但是這款CPU不帶有LCD驅(qū)動(dòng)，沒(méi)法直接驅(qū)動(dòng)顯示屏，因此選用了一款工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的M600系列模組來(lái)驅(qū)動(dòng)TFT顯示屏。

　　M600能夠?qū)崿F(xiàn) “TFT顯示驅(qū)動(dòng)”和“文本和圖像處理接口函數(shù)”以及一部分“用戶應(yīng)用程序”。它集成了顯示驅(qū)動(dòng)、1MB顯存、128MB Flash，其中最大32MB 用戶數(shù)據(jù)庫(kù)，方便了實(shí)際測(cè)控系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)應(yīng)用。采用的是串口的方式和用戶系統(tǒng)連接，使用過(guò)程中只要3根線(+3.3V、GND、RXD)就可以把M600接起來(lái)點(diǎn)亮一個(gè)TFT屏，方便了本手抄器的以后的改進(jìn)設(shè)計(jì)。M600采用的是統(tǒng)一的指令集，我們可以通過(guò)軟件設(shè)置來(lái)適應(yīng)不同分辨率的顯示屏，在工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)中如果需要更換顯示屏，只需修改極少量的代碼，就可以完成手抄器的更新?lián)Q代。