[發明專利]一種模塊化的嵌入式系統

在審

• 申請號: 201410395775.3
• 申請日: 2014-08-13
• 公開（公告）號: CN105334814A
• 公開（公告）日: 2016-02-17
• 發明（設計）人: 王曉輝;孫旭熹;張鋒
• 申請（專利權）人: 上海華建電力設備股份有限公司
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及的是一種模塊化的嵌入式系統，屬于工業控制中嵌入式系統技術領域。

背景技術

目前，工業通信領域常見的串口通訊系統，大部分是基于ARM920內核的AT91SAM9260系列，硬件資源有限，可擴展功能受到了限制，逐漸被淘汰。很多工控領域的控制設備除了正常的串口，網絡等通訊類接口外都需要附帶人機界面的功能，但目前市場上這類同級別的一體化嵌入式系統平臺較少，大都使用分體結構，多嵌入式系統整合的方式實現此類功能。隨著工業控制領域對于系統功能要求的越來越多，很多運用場合需要控制設備需要各種功能接口，例如模擬量采集、開入開出、網絡接口、串口接口、USB接口、LCD接口等，功能集成的必要性在實際運用中得到體現，但是目前市場大部分此類單個嵌入式系統設備都無法做到這一點，如果要實現上述多種功能需要綜合多種嵌入式系統設備，系統整合結構龐大，成本高，且操作性、可靠性大打折扣。

發明內容

本發明為了克服現有的工業控制中單個嵌入式系統設備功能單一，無法提供現在工業控制中多功能需求的現實，以一種模塊化組合形式實現以單個嵌入式系統實現多種功能。其特征在于：以ARM9系列處理器AM1808為核心，該處理器主頻最高可達456MHz，外設資源豐富，成本低，可靠性高。本發明的系統組織模塊結構按照模塊屬性分為固定模塊和組合模塊。固定模塊包含電源模塊、CPU核心模塊、連接模塊、固定網絡模塊；組合模塊包含LCD模塊、開入開出模塊、模擬量采樣模塊、串口模塊、可配網絡模塊。其特征在于：固定模塊為該嵌入式系統必要組成部分，固定模塊中的連接模塊提供了四個組合模塊的接口；組合模塊可以根據需求配置到該系統中。

其系統功能實現：

（1）CPU核心模塊硬件以AM1808為核心處理器，結合128MB大小的DDR2，256MB大小的NandFlash，以及電源管理芯片構成；軟件以開源的linux為操作系統，通過連接模塊主要以數據總線方式與其他功能模塊通訊，其架構能夠滿足大部分工業控制中嵌入式系統的需求。

（2）電源模塊以常用的DC24V作為該系統的工作電源輸入，經該模塊輸出DC5V作為其他模塊的輸入電源。

（3）連接模塊作為該系統的連接接口，將其他模塊連接在一起。其配有2個固定功能接口槽、1個可選功能接口槽、3個可選組合功能接口槽；同時預留出系統調試接口、SD卡接口、USB接口和一路PRU接口。

（4）固定網絡模塊使用了AM1808內部RMII接口總線，連接模塊硬件上分配了一個固定的接口槽給固定網絡模塊使用，固定網絡模塊提供2路百兆網絡接口。

（5）模擬量采樣模塊、串口模塊、可配網絡模塊使用AM1808內部EMIFA功能，通過組合片選給對應的模塊分配硬件資源。在應用時，通過在應用程序對連接模塊中可選組合功能接口槽實際所連接的組合模塊的設置使系統自動加載對應的驅動，實現相應的功能。

每塊串口模塊有4路串口，都可以達到115200的波特率，滿足大部分工業通訊中的串口速率要求。這里考慮到整個系統的統一性和模塊化設置，并沒有使用PRUSS功能，而是通過串口擴展芯片實現其功能。

（6）LCD模塊、開入開出模塊使用AM1808內部LCD控制管腳，同樣在應用時，通過在應用程序對連接模塊中可選功能接口槽實際所連接的組合模塊的設置使系統自動加載對應的驅動，實現相應的功能。需要指出的是，這里開入開出模塊分別配有8路開入8路開出，直接通過AM1808內部LCD控制管腳屬性來實現，充分利用AM1808管腳復用功能。

實施模塊化設計技術后的優點和效果在于:以單個嵌入式系統實現多種功能，可以根據實際需求靈活配置。系統綜合使用效能得到極大提高，在多功能要求場合下具有極大的優勢，同時也降低了綜合成本，能夠滿足大部分工業嵌入式系統設備的性能要求。

附圖說明

圖1為本發明總體結構示意圖；

其中，1-電源模塊、2-CPU核心模塊、3-連接模塊、4-固定網絡模塊、5-LCD模塊、6-開入開出模塊、7-模擬量采樣模塊、8-串口模塊、9-可配網絡模塊、3-1～3-2-接口槽。

具體實施方式

以下結合附圖對本發明進一步說明：

見附圖1，本發明是一種模塊化的嵌入式系統。根據模塊屬性，系統包含固定模塊和組合模塊。固定模塊包含電源模塊1、CPU核心模塊2、連接模塊3、固定網絡模塊4；組合模塊包含LCD模塊5、開入開出模塊6、模擬量采樣模塊7、串口模塊8、可配網絡模塊9。

見附圖1，其模塊化配置實現：