基于LPC2377 LPC2378的嵌入式工业控制系统硬件设计指南.pdf基于LPC2377 LPC

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详细说明：基于LPC2377 LPC2378的嵌入式工业控制系统硬件设计指南pdf,基于LPC2377 LPC2378的嵌入式工业控制系统硬件设计指南州致远电子有限公司嵌入式工业控制模块销售与服务网络(一) 广州周立功单片机发展有限公司地址:广州市天河北路689号光大银行大厦12楼F4邮编:510630 电话:(0203873091638730917387309723873097638730977 传真:(020)38730925 网址:www.zlgmcu.com 广州专卖店南京周立功地址:广州市天河区新赛格电子城203-204室地址:南京市珠江路280号珠江大厦2006室电话:(020)8757863487569917 电话:(025)836132218361327183603500 传真:(020)87578842 传真:(025)83613271 北京周立功重庆周立功地址:北京市海淀区知春路113号银网中心Δ座地址:重庆市石桥铺科园一路二号大西洋国际大厦 1207-1208室(中发电子市场斜对面) (赛格电子市场)1611室电话:(010625361786253617982628073 电话:(023)6879643868796439 传真:(010)82614433 传真:(023)68796439 杭州周立功成都周立功地址:杭州市天目山路号杭州电子科技大楼室地址:成都市一环路南二段1号数码同人港401室(磨电话子桥立交西北角) 传真电话:(028)8543983685437446 传真:(028)85437896 深圳周立功武汉周立功地址:深圳市深南中路号电子科枝大厦庳楼地址:武汉市洪山区广埠屯珞瑜路158号12128室(华室中电脑数码市场电话:(0755)83781788(5线) 电话:(027)871684978716829787168397 传真:(075583793285 传真:(027)87163755 上海周立功西安办事处地址:上海市北京东路668号科技京城东座T室地址:西安市长安北路54号太平洋大厦1201室电话:(021)530834525308345353083496 电话:(029)878812968306300087881295 传真:(021)53083491 传真:(029)87880865 产品硬件手册广州致远电子有限公司嵌入式工业控制模块销售与服务网络(二) 广州致远电子有限公司地址:广州市天河区车陂路黄洲工业区栋楼邮编:510660 传真:(020)38601859 网址:www.embedtools.com(嵌入式系统事业部) ZHIYUAN ELECTRONICS www.embedcontrol.com(工控网络事业部) www.ecardsys.com (楼宇自动化事业部) 技术支持: CAN-buS CAN及模块电话:(020)22644383122644382 电话:(020)2887234422644373 邮箱:cansupportembedcontrol.com 邮箱:ican(aembedcontro.com MiniaRM 以太网及无线: 电话:(20)2887268428267813 电话:(020)22644380226443852644386 邮箱: minnan. support(embedtools com 邮箱: wireless(aembedcontrol com ethernet.support(aembedcontrol.com 编程器: 分析仪器: 电话:(020)22644371 电话:(020)226443752887262428872345 邮箱:programmerembedtools.com 邮箱: tools(embedtools com ARM嵌入式系统: 楼宇自动化: 电话:(020)28872347288723772264438322644384电话:(020)226443762264438928267806 邮箱:am.upportazlgmcu.com 邮箱:m..supportecardsys.com mifarc.supportlaizlgmcu.com 销售: 电话:(020)2264424922644399264437228872569 维修电话:(020)2264445 产品硬件手册州致远电子有限公司嵌入式工业控制模块目录 1.M23A简介… 垂··,音。看;看看 1.1产品特征… 12产品命名方式 1111 1.3现有产品功能介绍系统硬件设计 2 21 MiniarM最小系统 22电源电路 2.3复位系统与SP电路 24调试端口设计 ·由 25UART接口设计 26C接口设计 27SSP接口设计 2.8模拟量输入…… .10 2.9开关量输入与输出 2.10 SD/MMC总线接口电路 2.1以太网接口电路设计 …12 2.12 USB Device接口电路设计 2.13CAN总线接口电路 214 Minina总线接口 2.5 Minibus总线接口应用 16 3.声明 ……,……………………18 产品硬件手册共23 州致远电子有限公司嵌入式工业控制模块简介产品特征处理器:LPC2377/LPC2378; 预装μC)OS-Il版实吋操作系统,用户无需解决版权问题; 内置TCPP协议、FAT32文件管理系统; ●内置CAN-bus协议,工业级2路CAN(仅M2378-CFNS20); 504 KBytes片内可使件加密程序代码空间,可最大限度的保护开发者的知识产权; ●集成24 MBytes数据 Flash; ·集成58 KBytes+64 KBytes Sram 集成复位监控电路以及12MHz工业有源晶振支持16位地址和8位数据总线护展集成10/100M以太网PHY芯片; 集成8路10位A①D,一路10位DA输出; 6层PCB工艺,尺寸70mmx50mm 工作电压:3.3V±5%。产品命名方式 MiniARM M23A 〔牌名字〔系列名称〕 M2378-CNS 20 牌简称:M 庶范朋:c商业级、I工业级 CP型区分码 377-LPc2377 功曲:CCAN 2378-LPCH3T5 FN0rFah(SP口〕 N以太网 s- SIC卡图产品命名方式现有产品功能介绍 M23A系列产品功能简介友如下表现有产品介绍温度产品型号扩展数据以太网卡范围 M2377-FNS2OL 64KB 2MB l0/100M 攴持工业级 M2378-CFNS20C 64KB 2MB 10/100M2路支持 2路商业级 M2378-CFNS201 64KB 2MB l0/100M 2路支持路1业级产品硬件手册共23页广州致远电子有限公司嵌入式工业控制模块系统硬件设计在介绍木章节内容之前首先对文中的电源和地网络进行约定,电源的表示方式为数字(D)/模拟(A) 正(P)/负(N)+电压大小,如电源标识符"表示数字+33V电源,“衣示模拟+33V电源;地的表示方式为数字(D)/模拟(A)+ND的表示方式,如地标识符m示数字地,A表示模拟地,不月作为电路图地的原因在于 Protel99中它的网终标号默认为GND,而且并不能表示在打印的图纸上,在需要区分模拟地和数字地的时候有可能引起歧义,因此没有采用该标识符。大地网络标号使用力表示。本章介绍的电路仅限于 SmartART2300开发板为平台(M23A模块)使用。最小系统大家都应该记得8051时代的最小系统概念,对」8051来说只需要给它提供电源、复位电跻、晶振,)将 EA/pp引脚连接到ve,单片机最小系统就完成了。8051系统如此简单得益于8051的“单片”特性,在它的内部已经集成了定时器、串行控制器、 Flash等大量外设,只需要加上电源,它就可以运行起来,如图2.1所示。 27851E FROG USEN DGND DGND 最小系统 M23A模块与经典的8051一样具备“单片”的性质,由」M23A模块凵经将复位监控电路、各种外设,包括以人网、CAN-bus通信电路全部集成于一个小巧的模块上,所需的外部电路非常简洁。如图2.所示,构成个 MIniarM最小系统只需要+3.3V电源、复位按键即可运行,比8051外围要求更少,却能够为用户提供更强大运算能力和更快IO控制速度。 AF3V3 CP3V: TAG DP3V3 MiniARM2300 TinyARM2300 P2.10(IsP)P DGND o ISP 图最小系统 M23A模块的供电由3.3ⅴ模拟电源及3.3V数字电源组成,为尽量减少模拟电路与数字产品硬件手册共23页州致远电子有限公司嵌入式工业控制模块电路之间的相互干扰,这两个电源应该使用隔离电源分别供电的方法。同时由于板上集成有实时时钟(RTC),如果需要在系统掉电时保持时钟数据不丢失,就需要使用一颗3V锂(Li) 电池来保持数据 M23A模块上自带有可靠的独立复位电路,用户不需要再对复位电路作任何处理,如果需要使用手工复位,只需在 SYS RST引脚上使用一个连接到地的按键即 P2.10(ISP)引脚用于决定复位后系统的状态,如果P2.10(ISP)引脚在系统复位时为低电平,系统将进入ISP状态,如果为髙电平则正常运行应用程序。 JAG接口为M23A模块提供了一个方便的调试方法,LPC2300系列ARM在JTAG接口方面的硬件连接与LPC2200系列ARM有部分区别,这一点在M23A模块上已经过处理, 外部连接时只需要将对应的信号使用插座引出即可 ●●● ●●● ●●●● 70··· 图工控模块尺寸图 M23A嵌入式工控模块含冇大量的接口资源,必须设计可靠的外围电路与其配合。本手册给部分外围电路的推荐设计方法。电源电路 M23A是个嵌入式工控模块,此系列产品没有自己的电源系统,用户必须自行设计底板为M23A提供稳定直流电源供应。供电系统的设计在嵌入式产品的设计中至关重要,工程师不但需要考虑电源本身的基本电气参数,还要考虑电源的稳定性设计,如电磁兼容、温度范围、安全设计、三防设计等因素,任何一个疏忽的因素都可能导致整个系统无法正常工作。在开始为一款新的产品设计供电系统前,工程师应当彻底了解整个系统的实际需求,并综合成本与效率全面论证可行的设计方案,为系统选择种合适的供电方法简易开关稳压电源具有使用简单、效率高、转换压差人、电流输出能力强、发热量小的特点,使其在嵌入式系统领域应用广泛,但各种型号电源芯片价格和特性也有一定的差异。比如LM2575特点是电源输入范围宽、输出功率大,MC34063特点是价格低廉,SP6659特点是体积超小,用户可根据实际情况选择合适的开关稳压电源芯片。其中IM2575-50配合 SPX111733的电源方案最常用,本节以此为例进行介绍 LM2575具有输入电压范围宽,输出电流人(1A),耗散功率小的优点。M23A系列工控模块电源部分选用LM2575简易开关电源荻得50V的电压,参考电路如图2.4所示。产品硬件手册共 23页广州致远电子有限公司嵌入式工业控制模块 7-直流输入 FEEDBACK VIN LM2575 330uF YYY 1N4007 输出5V1A OUTFUT 100uF GND"r 八1N5819 DGND DGND DGND 稳压电源线性稳压电源是利用其内部调整管的线性放大来稳定输出电压。常用的线性稳压电溟芯片有绎典的LM7800系列、LM7900系列、LM317以及较新型的SPX1085系列、SPX1117 系列等。嵌入式系统中,最常见的电源电压是+5V、+3.3V和+1.8V,分别对应TTL电平系统、CMOS电平系统以及部分CPU内核电压。如果系统中还有模拟电路或者驱动部分等, 电压的形式就更多。 SPX1117为一个低功耗正向电压调节器,其可以用在一些小封装的低功耗设计中。这款器作非常适合便携式电脑及电池供电的应用。SPX1117有很低的静态电流,在满负载时其低压差仪为1.1V。当输岀电沇减少时,静态电沇随负载降低。 SPXIlI7电压可调节,可选择 1.5V,1.8V,2.5V,2.85V,3.0V,3.3V及5V的输出电压。其中SPX1117M3-3.3输出电压为 3.3V,输出电流可达800mA(要考虑封装及其散热问题,输出电压的精度在±1%以内,还具有电流限制和热保护功能。使用时,其输岀端需要一个至少10uF的钽电容来改善瞬态响应和稳定性。参考电路如图2.5所示由于M23A模块内部同时具有PLL、10bit的ADC和DAC的模拟部分和数字部分( Timer、 UART等等),属于数字模拟混合系统。数字电路通常是噪声干扰的产生源,若电源设计不得当,电源电路便会成为将数字电路产生的噪声传递给模拟电路的直接通道。为了防止电源电路成为噪声传递的通道,最好的方法是数字电路和模拟电路分开供电,在电源地线处理上,通常采用单点接地方法将数字电源地和模拟电源地在总电源处通过小磁珠或0欧姆电阻相连,降低数字电源对模拟电源的噪声干扰。参考电路如图2.5所示。 M23A模块的RIC由VBAI引脚供电,2K字节的蓄电池SRAM由ⅤRAM引脚供电。参考电路如图2.5所小,这样在系统电源被移除时,它们也可以正常工作输入50 4 VDD33 VOD3.3 VDD3. 3 SPX1117 OUT1 DGND CBG2012C90151B OUT2 VRAM AGND VBAT 47F GND 10μF M23 n138CFNS20C DGND DGN DGND CBG201209151B VA3.3 VA3.3 GND CEG201209151B SPX1117 AG\D DGND AGND AC 图电路图产品硬件手册共23页州致远电子有限公司嵌入式工业控制模块复位系统与电路 M23A模块自带复位电路,复位门槛电压为2.93V。如果VDD3.3电源电压低于2.93V时, CPU将一直处于复位状态,只有高于2.93时才能够脱离复位状态。如果用户需要手动复位只需在模块复位引脚 SYS RST与DGND之间连接一个按键即可,参考电路如图2.6所示。按卜按键后,将会强制拉低CPU复位引脚,从而达到使系统复位的目的;并联ESD保护器件 PESD5ⅴ OSIUB的日的是保护工控模块,以免复位引脚受到静申干扰而产生意外复位。 VDD3. 3 VDD3. 3 10K 100a SYS RST M2378-CFNS20I PESDSVOS1UB KEY DGND DGND DGND DGND 图手动复位电路当用户需要擦除M23A模块的加密位或程序就必须使用ISP功能,因此用户必须在底板设计ISP电路,如图2.6所示。如果在系统复位期间ISP跳线短接,那么模块将运行自身的Boot 代码,而不会运行用户程序。当用户需要运行自己的程序时,在复位期间,必须断开跳线连注:在使用JTAG调试程序期间,莛议短接该跳线。程序调试完毕后脱机运行时,跳线必须要断开。调试端口设计 M23AT控模块采用ARM公司提出的标准20脚TAG仿真调试接口,JAG信号的定义及与模块的连接如图2.7所示 DP3V3 JTAG tRST 8 RTCK 12 TDO 14 A PESD5VOL6U DGND 仿真调试接口电路接口设计通常的微处理器都集成有Ⅰ路或多路硬件UART通道,可以非常方便地实现串行道讯。在工业控制、电力通信、智能仪表等领域中,也常常使用简使易用的串行通讯方式作为数据交换的手段。M23A工控模块提供4路通用异步串行接口一UART0、UART1、UART2和产品硬件手册共23

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