[实用新型]一种模块化的嵌入式系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种模块化的嵌入式系统，属于工业控制中嵌入式系统技术领域。 

背景技术

目前，工业通信领域常见的串口通讯系统，大部分是基于ARM920 内核的AT91SAM9260系列，硬件资源有限，可扩展功能受到了限制，逐渐被淘汰。很多工控领域的控制设备除了正常的串口，网络等通讯类接口外都需要附带人机界面的功能，但目前市场上这类同级别的一体化嵌入式系统平台较少，大都使用分体结构，多嵌入式系统整合的方式实现此类功能。随着工业控制领域对于系统功能要求的越来越多，很多运用场合需要控制设备需要各种功能接口，例如模拟量采集、开入开出、网络接口、串口接口、USB接口、LCD接口等，功能集成的必要性在实际运用中得到体现，但是目前市场大部分此类单个嵌入式系统设备都无法做到这一点，如果要实现上述多种功能需要综合多种嵌入式系统设备，系统整合结构庞大，成本高，且操作性、可靠性大打折扣。

发明内容

本实用新型为了克服现有的工业控制中单个嵌入式系统设备功能单一，无法提供现在工业控制中多功能需求的现实，以一种模块化组合形式实现以单个嵌入式系统实现多种功能。其特征在于：以ARM9系列处理器AM1808为核心，该处理器主频最高可达456MHz，外设资源丰富，成本低，可靠性高。本实用新型的系统组织模块结构按照模块属性分为固定模块和组合模块。固定模块包含电源模块、CPU核心模块、连接模块、固定网络模块；组合模块包含LCD模块、开入开出模块、模拟量采样模块、串口模块、可配网络模块。其特征在于：固定模块为该嵌入式系统必要组成部分，固定模块中的连接模块提供了组合模块的接口槽，CPU核心模块通过连接模块的接口槽3-2与电源模块连接，固定网络模块通过连接模块的接口槽3-3与电源模块连接，电源模块又通过连接模块接口槽3-4与LCD模块、开入开出模块连接，电源模块通过连接模块接口槽3-5、接口槽3-6、接口槽3-7、接口槽3-8与模拟量采样模块、串口模块、可配网络模块连接组合模块可以根据需求配置到该系统中。

其系统功能实现：

（1）CPU核心模块硬件以AM1808为核心处理器，结合128MB大小的DDR2，256MB大小的Nand Flash，以及电源管理芯片构成；软件以开源的linux为操作系统，CPU通过连接模块主要以数据总线方式与固定网络模块、LCD模块、开入开出模块、模拟量采样模块、串口模块、可配网络模块通讯，其架构能够满足大部分工业控制中嵌入式系统的需求；

（2）电源模块以常用的DC24V作为该系统的工作电源输入，经该模块输出DC5V作为其他模块的输入电源；

  （3）连接模块作为该系统的连接接口，将其他模块连接在一起。其配有2个固定功能接口槽、1个可选功能接口槽、3个可选组合功能接口槽；同时预留出系统调试接口、SD卡接口、USB接口和一路PRU接口。

（4）固定网络模块使用了AM1808内部RMII接口总线，连接模块硬件上分配了一个固定的接口槽给固定网络模块使用，固定网络模块提供2路百兆网络接口；

（5） 模拟量采样模块、串口模块、可配网络模块使用AM1808内部EMIFA功能，通过组合片选给对应的模块分配硬件资源。在应用时，通过在应用程序对连接模块中可选组合功能接口槽实际所连接的组合模块的设置使系统自动加载对应的驱动，实现相应的功能。

每块串口模块有4路串口，都可以达到115200的波特率，满足大部分工业通讯中的串口速率要求。这里考虑到整个系统的统一性和模块化设置，并没有使用PRUSS功能，而是通过串口扩展芯片实现其功能。

（6） LCD模块、开入开出模块使用AM1808内部LCD控制管脚，同样在应用时，通过在应用程序对连接模块中可选功能接口槽实际所连接的组合模块的设置使系统自动加载对应的驱动，实现相应的功能。需要指出的是，这里开入开出模块分别配有8路开入8路开出，直接通过AM1808内部LCD控制管脚属性来实现，充分利用AM1808管脚复用功能。

实施模块化设计技术后的优点和效果在于: 以单个嵌入式系统实现多种功能，可以根据实际需求灵活配置。系统综合使用效能得到极大提高，在多功能要求场合下具有极大的优势，同时也降低了综合成本，能够满足大部分工业嵌入式系统设备的性能要求。

附图说明

图1为本实用新型总体结构示意图；

其中，1-电源模块、2-CPU核心模块、3-连接模块、4-固定网络模块、5-LCD模块、6-开入开出模块、7-模拟量采样模块、8-串口模块、9-可配网络模块、3-1～3-8-接口槽。