專(zhuān)利名稱：一種可獨(dú)立或接插使用的單片機(jī)數(shù)字核心子板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種可獨(dú)立或者接插使用的單片機(jī)數(shù)字核心子板，尤其涉及PowerPC555單片機(jī)的數(shù)字核心子板，可用于工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制領(lǐng)域，尤其適用于實(shí)驗(yàn)室的相關(guān)控制開(kāi)發(fā)以及工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)際控制實(shí)施等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)代工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制中往往需要用控制器。工程技術(shù)人員常常需要針對(duì)不同的控制要求，使用合適的單片機(jī)設(shè)計(jì)不同的數(shù)字核心部分電路和外圍信號(hào)處理電路，從而構(gòu)成整個(gè)控制器完成控制的目的。
PowerPC555是Motorola公司于近年推出的一種新型單片機(jī)。該單片機(jī)集成了26K的RAM、448K的Flash Rom存儲(chǔ)器和諸如AD、CAN、TPU、MIOS、QSM等周邊模塊，特別適合于汽車(chē)電子控制或者其他類(lèi)似相關(guān)工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制等領(lǐng)域。
然而在應(yīng)用中，PowerPC555單片機(jī)在應(yīng)用中存在以下問(wèn)題一是PowerPC555的引腳比較復(fù)雜，數(shù)字部分的周邊支持電路比較復(fù)雜，通常只有對(duì)該單片機(jī)硬件數(shù)字內(nèi)核比較熟悉的開(kāi)發(fā)人員才能夠設(shè)計(jì)出完整而準(zhǔn)確的周邊支持電路，從而進(jìn)一步提高了開(kāi)發(fā)難度；二是PowerPC555集成的26K Ram和448K Flash Rom通常不能滿足實(shí)際使用的需要。而對(duì)存儲(chǔ)器進(jìn)行擴(kuò)展又將增加硬件開(kāi)發(fā)難度。
一般來(lái)說(shuō)，控制器開(kāi)發(fā)會(huì)有一個(gè)反復(fù)調(diào)整和更新?lián)Q代的過(guò)程。而由于上述的PowerPC555的一些具體特點(diǎn)，造成其硬件開(kāi)發(fā)難度比較大，重復(fù)性的開(kāi)發(fā)必然將耗費(fèi)大量的人力物力資源。
然而在大多數(shù)應(yīng)用中，該單片機(jī)的數(shù)字核心部分具有在結(jié)構(gòu)和電路連接上相對(duì)比較穩(wěn)定，變化不大等特點(diǎn)。所以針對(duì)該單片機(jī)，設(shè)計(jì)一種可以接插使用的通用的單片機(jī)數(shù)字核心子板，將上述開(kāi)發(fā)中的難點(diǎn)問(wèn)題集中起來(lái)解決，從而降低整體設(shè)計(jì)難度。同時(shí)，由于平臺(tái)的通用性，該數(shù)字核心子板可以在跨平臺(tái)、跨項(xiàng)目的使用，具有即插即用的特性，從而避免重復(fù)的設(shè)計(jì)。
目前市場(chǎng)已有的集成PowerPC555單片機(jī)的硬件大多都是一個(gè)完整的控制器產(chǎn)品，難以跨平臺(tái)的直接使用。而同時(shí)一些公司推出的PowerPC555開(kāi)發(fā)板在尺寸和結(jié)構(gòu)上僅僅適用于實(shí)驗(yàn)室嘗試性質(zhì)的開(kāi)發(fā)，并且沒(méi)有采取特殊的電磁兼容措施，不能用作實(shí)際的工業(yè)控制用途。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)現(xiàn)有PowerPC555單片機(jī)在應(yīng)用方面的電路復(fù)雜、難度大等特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)該單片機(jī)芯片支持電路、存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、通訊電路以及接插件電路的完整設(shè)計(jì)，完成PowerPC555單片機(jī)的數(shù)字部分所需要的硬件支持，從而使該單片機(jī)數(shù)字核心子板既可以在獨(dú)立使用時(shí)作為實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)以及控制軟件和算法調(diào)試的工具，又可以在接插配合使用時(shí)作為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的載體，在一定程度上解決了該單片機(jī)電路設(shè)計(jì)難的問(wèn)題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下一種可獨(dú)立或接插使用的單片機(jī)數(shù)字核心子板，含有PowerPC555單片機(jī)，其特征在于該核心板還含有芯片支持電路、存儲(chǔ)器擴(kuò)展與走馬燈電路、CAN通訊和串口通訊電路和接插件連接電路；所述的芯片支持電路分別通過(guò)控制總線和數(shù)據(jù)總線與含有PowerPC555單片機(jī)連接；所述的存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路和走馬燈電路分別通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與所述芯片相連，所述的CAN通訊和串口通訊電路通過(guò)資源總線與所述的芯片連接，所述的插接電路通過(guò)資源總線與所述的芯片連接。
所述的芯片支持電路包括晶振電路、BDM調(diào)試接口、上拉電路、配置電路以及復(fù)位電路，它們分別通過(guò)控制總線和數(shù)據(jù)總線與PowerPC555單片機(jī)連接；所述的配置電路采用了兩片74LCX573和1片74HC125芯片，其中74LCX573與PowerPC555單片機(jī)的地址線相連，74HC125芯所述的存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路采用了兩片29LV800系列Flash芯片和兩片62256系列的Ram芯片，其中29LV800芯片的地址線與數(shù)據(jù)線分別和PowerPC555單片機(jī)地址線和數(shù)據(jù)線相連接，所述的62256系列芯片的地址線與數(shù)據(jù)線分別和PowerPC555單片機(jī)地址線和數(shù)據(jù)線相連接；所述的走馬燈電路采用了74LV273芯片，該芯片的數(shù)據(jù)輸入端與PowerPC555單片機(jī)的地址線連接。
所述的串口通訊電路采用了MAX232芯片，其中MAX232芯片的兩路收發(fā)端口分別連接到PowerPC555單片機(jī)的SCI串口端口；所述的CAN通訊電路采用了光電隔離芯片6N137、收發(fā)器82C250和DCP010505芯片，其中CAN的收發(fā)器82C250與光電隔離芯片6N137連接，6N137與PowerPC555單片機(jī)的CAN收發(fā)端口相連接。
所述的接插件連接電路主要通過(guò)資源總線和PowerPC555單片機(jī)形成連接。該部分電路使用標(biāo)準(zhǔn)的接插件。
本實(shí)用新型通過(guò)圍繞數(shù)字核心概念，以PowerPC555為作為單片機(jī)芯片設(shè)計(jì)了核心子板硬件，對(duì)單片機(jī)的和外界無(wú)關(guān)的數(shù)字部分周邊電路進(jìn)行了詳盡的設(shè)計(jì)。該硬件既可以作為實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)以及控制軟件和算法調(diào)試的工具單獨(dú)使用，具有調(diào)試方便靈活的特點(diǎn)；又可以作為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的載體和其他各種相關(guān)設(shè)計(jì)的母板接插配合使用，具有即插即用、靈活通用的特點(diǎn)。從而解決了該芯片開(kāi)發(fā)應(yīng)用中可能存在的難度大、電路復(fù)雜的問(wèn)題，使得開(kāi)發(fā)人員減小了開(kāi)發(fā)難度，避免了重復(fù)開(kāi)發(fā)，為快速的產(chǎn)品設(shè)計(jì)或者控制設(shè)計(jì)提供了可能
圖1是PowerPC555最小系統(tǒng)數(shù)字核心子板電路結(jié)構(gòu)的方框圖。
圖2是支持電路的電路原理圖。
圖3是存儲(chǔ)器擴(kuò)展和走馬燈電路原理圖。
圖4是通訊模塊電路原理圖。
圖5是接插件的電路原理圖。
圖6是其他部分電路電路原理圖。
具體實(shí)施方式
圖1所示，PowerPC555最小系統(tǒng)數(shù)字核心子板的框圖包括如圖四個(gè)部分，即芯片支持電路，存儲(chǔ)器擴(kuò)展以及走馬燈電路，CAN和串口通訊電路以及接插件電路。所述的芯片支持電路分別通過(guò)控制總線(CONTROL)和數(shù)據(jù)總線(DATA[0:31])與含有PowerPC555單片機(jī)連接；所述的存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路和走馬燈電路分別通過(guò)數(shù)據(jù)總線(DATA[0:31])、地址總線(ADDR[8:31])和控制總線(CONTROL)與所述芯片相連，所述的CAN通訊和串口通訊電路通過(guò)資源總線(RESOURCE)與所述的芯片連接，所述的插接電路通過(guò)資源總線(RESOURCE)與所述的芯片連接。
圖2所示為PowerPC555單片機(jī)的支持電路，包括晶振電路、BDM調(diào)試接口、上拉電路、配置電路以及復(fù)位電路，它們分別通過(guò)控制總線和數(shù)據(jù)總線與PowerPC555單片機(jī)連接；所述的配置電路采用了兩片74LCX573和一片74HC125芯片，其中74LCX573與PowerPC555單片機(jī)的地址線相連，74HC125芯片與PowerPC555單片機(jī)的的控制線相連。圖中U1A為PowerPC555單片機(jī)。
晶振電路包括CYO以及相關(guān)電阻電容構(gòu)成的電路連接。其中CYO為標(biāo)稱值4M的晶振，C1、C2為10pF的電容，R1為1M歐姆的電阻。如圖示連接后接入U(xiǎn)1A的T20、U20，提供系統(tǒng)運(yùn)行的晶振。
BDM接口包括BDM所標(biāo)識(shí)的元件和相關(guān)電阻構(gòu)成的電路連接。其中BDM為10針接插口，按照?qǐng)D示的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)連接后可以給系統(tǒng)提供BDM調(diào)試的功能。該部分其余元件特性圖中均有標(biāo)注。
復(fù)位電路包括UR1以及相關(guān)元件和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)所構(gòu)成的連接。其中UR1芯片型號(hào)為MC34064，可以保證復(fù)位的準(zhǔn)確性。PRST、SRST和HRST為普通按鍵開(kāi)關(guān)。其余元件特性圖中均有標(biāo)注。
系統(tǒng)配置模塊主要包括UL1～UL4、SW1～SW3以及相關(guān)電阻電容和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)構(gòu)成硬件連接，包括定制開(kāi)關(guān)電路(Config Switch)和模式開(kāi)關(guān)電路(Mode Switch)的實(shí)現(xiàn)。
定制開(kāi)關(guān)電路的電路主要包括UL3和SW3和部分電阻以及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)構(gòu)成的連接，該電路實(shí)現(xiàn)了在啟動(dòng)和復(fù)位的時(shí)候，通過(guò)撥片開(kāi)關(guān)SW3對(duì)鎖相環(huán)，F(xiàn)lash供電電壓和擦寫(xiě)電壓，以及復(fù)位配置允許位等信息進(jìn)行配置，實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的定制。
鎖相配置電路設(shè)計(jì)在該撥片開(kāi)關(guān)SW3的1~3腳。由于鎖相環(huán)電路在系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)需要從三個(gè)引腳PPC555的MDCLK[1:3](和IRQ[5:7]復(fù)用)讀入鎖相配置，即由此決定提供核心啟動(dòng)時(shí)的時(shí)鐘頻率。由于在設(shè)計(jì)中已經(jīng)確定使用了4M的晶振，即MODCLK[1:3]一般需要在010的位置，故SW3的1～3腳應(yīng)該配置為0、1、0。
PPC555的引腳EPEE(5V)提供內(nèi)部FLASH的外部擦寫(xiě)電平，VPP(3V或者5V)決定是否允許內(nèi)部FLASH擦寫(xiě)。將這兩個(gè)引腳連接到撥片開(kāi)關(guān)SW3的5、6腳，可以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用中的內(nèi)部Flash讀和寫(xiě)電壓配置。
此外，撥片開(kāi)關(guān)SW3的引腳4連接到芯片軟復(fù)位SRESET上，通過(guò)74HC125三態(tài)門(mén)形成系統(tǒng)配置信號(hào)RSTCNF接入PPC555芯片。
用軟復(fù)位信號(hào)SRESET作為三態(tài)門(mén)UL3的使能輸入，從而可以決定在復(fù)位的軟復(fù)位時(shí)候撥片開(kāi)關(guān)SW3所配置的信息能夠輸入到系統(tǒng)中。
上述電路中UL3芯片型號(hào)為74HC125，SW3為普通6路撥片開(kāi)關(guān)。其余元件特性圖中均有標(biāo)注。
模式開(kāi)關(guān)電路(Mode Switch)主要功能是在復(fù)位的一剎那時(shí)，將撥片開(kāi)關(guān)上出現(xiàn)的配置信息通過(guò)三態(tài)門(mén)送到地址線上，從而實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的部分配置。該部分電路包括UL2、UL1、UL4以及SW1、SW2以及相關(guān)電阻和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)構(gòu)成的電路。該部分電路在系統(tǒng)軟復(fù)位的瞬間將下拉信號(hào)以及撥片開(kāi)關(guān)上的相關(guān)信息通過(guò)三態(tài)門(mén)UL2、UL1和UL4鎖存在數(shù)據(jù)線上，從而實(shí)現(xiàn)模式配置。該電路中UL2、UL1和UL4芯片為74LCX573，SW1、SW2為8路撥片開(kāi)關(guān)。其余元件特性圖中均有標(biāo)注。
實(shí)際使用中定制開(kāi)關(guān)和模式開(kāi)關(guān)的開(kāi)合可參考Motorola PowerPC555用戶手冊(cè)。
圖2中的其他U1A附近的電阻電容功能如下提供QADC模塊進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換的參考電壓(VRH，B7腳；VRL，A7腳)和參考電源與地(VDDA，C7腳；VSSA，D7腳)；提供鎖相環(huán)參考電壓(VSSSYN，T19腳；VDDSYN，R20腳)；提供內(nèi)部Ram工作電壓(R18腳，J4腳)；提供內(nèi)部Flash Rom工作電壓(VPP，P17腳)；提供芯片的低功耗電壓(KAPWR，T18腳)以及R19腳和U18腳的部分特定連接。圖中標(biāo)稱CIZHU的器件均為普通鐵氧體磁珠，D1為耐壓16V的普通二極管。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)VDDL為3.3V，VDDH為5V(圖4，電源部分)。該部分其余元件特性圖中均有標(biāo)注。
圖3所示為存儲(chǔ)器擴(kuò)展和走馬燈電路電路原理圖。該部分電路采用了兩片29LV800系列Flash芯片和兩片62256系列的Ram芯片，其中29LV800芯片的地址線與數(shù)據(jù)線分別和PowerPC555單片機(jī)地址線和數(shù)據(jù)線相連接，所述的62256系列芯片的地址線與數(shù)據(jù)線分別和PowerPC555單片機(jī)地址線和數(shù)據(jù)線相連接；所述的走馬燈電路采用了74LV273芯片，該芯片的數(shù)據(jù)輸入端與PowerPC555單片機(jī)的地址線連接。圖中U1D為PowerPC555單片機(jī)。
存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路包括UM1～UM4、FLSHSEL，RAMSEL以及相關(guān)電阻和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)構(gòu)成的電路。從地址總線將網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)A29～A10的地址信號(hào)，以及從數(shù)據(jù)總線將網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)D0～D31連接到UM1～UM4的各個(gè)相關(guān)引腳，完成數(shù)據(jù)總線和地址總線的連接。UM1、UM2為Flash ROM，從圖示的CONTROL總線上引入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)R/W*、HRESET和OE*到圖示的UM1、UM2的相關(guān)引腳，產(chǎn)生讀寫(xiě)和復(fù)位信號(hào)。另外從CONTROL總線上引出網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)CS0～CS2，經(jīng)過(guò)跳線FLSHSEL產(chǎn)生片選信號(hào)接入到UM1、UM2的相關(guān)引腳。UM3、UM4為RAM，將這其的41腳連接到網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)OE*產(chǎn)生讀信號(hào)，將其39、40腳分別連接到網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)WE1、WE0和WE3、WE2上，完成寫(xiě)信號(hào)的連接。此外從CONTROL總線上引入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)CS0～CS2，經(jīng)過(guò)跳線選擇進(jìn)入U(xiǎn)M3、UM4的相關(guān)引腳形成了片選信號(hào)。該部分電路中UM1、UM2為Flash ROM存儲(chǔ)器，型號(hào)為AM29LV800B；UM3、UM4型號(hào)為RAM存儲(chǔ)器，型號(hào)為IS61LV25616。FLSHSEL，RAMSEL為6針雙排跳線。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)VDDL為3.3V，VDDH為5V。其余元件特性圖中均有標(biāo)注。
走馬燈電路主要包括RJ5，H9～H16，U9以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)構(gòu)成的電路。UM9的CLK(11腳)接入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)CS3的片選信號(hào)產(chǎn)生時(shí)鐘，輸入端輸入網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)D31～D24這8個(gè)地址信號(hào)，輸出端連接到H9～H16，并且連接排阻上拉到VCC。其中UM9芯片型號(hào)為74LC273，H9～H16為發(fā)光二極管，RJ5為1K的共地排阻。網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)VDDL為3.3V，VDDH為5V。其余元件特性圖中均有標(biāo)注。
存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路和走馬燈電路在實(shí)際使用中需要對(duì)PowerPC555內(nèi)部的USIU模塊中部分寄存器作出賦值定義，對(duì)其工作的地址空間進(jìn)行分配。具體軟件方法詳見(jiàn)MotorolaPowerPC555用戶手冊(cè)。
圖4所示為通訊模塊電路原理圖，該部分包括串口通訊電路和CAN通訊電路，通過(guò)資源總線(RESOURCE)與PowerPC555單片機(jī)連接。其中串口通訊電路采用了MAX232芯片，其中MAX232芯片的兩路收發(fā)端口分別連接到PowerPC555單片機(jī)的SCI串口端口；CAN通訊電路采用了光電隔離芯片6N137、收發(fā)器82C250和DCP010505芯片，其中CAN的收發(fā)器82C250與光電隔離芯片6N137連接，6N137與PowerPC555單片機(jī)的CAN收發(fā)端口相連接。圖中U1C為PowerPC555單片機(jī)。
CAN通訊電路實(shí)施方案如下將5V電平VDDH接入DC-DC隔離芯片UC1生成隔離的5V電源CANVCC和CANGND，為CAN通訊部分提供電源。CAN的收發(fā)部分由US1～US6按照?qǐng)D示連接構(gòu)成，提供兩路完全相同的CAN接口。外部CAN信號(hào)線由網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)CANAH、CANAL，CANBH、CANBL引入信號(hào)子板，經(jīng)US1、US2兩個(gè)CAN收發(fā)器處理連接并驅(qū)動(dòng)光隔器件US3、US4，生成相應(yīng)的CAN信號(hào)CANRXA、CANTXA，CANRXB、CANTXB連接至單片機(jī)的相應(yīng)引腳(圖2，MPC)。此外設(shè)計(jì)了CAN電路的終端電阻跳線電路，即當(dāng)CAN節(jié)點(diǎn)工作在CAN網(wǎng)絡(luò)的端點(diǎn)時(shí)，需要將JPS1或者JPS2通過(guò)跳線帽短接，JPS1對(duì)應(yīng)CANAH和CANAL，JPS2對(duì)應(yīng)CANBH和CANBL。
串口通訊電路主要包括圖2中US7、部分電容以及網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)所標(biāo)識(shí)的電路，提供兩路串口驅(qū)動(dòng)。外部RS232電平經(jīng)過(guò)TXD2、RXD2，RXD1、TXD1進(jìn)入RS232收發(fā)器US7，生成網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)RD2、TD2，RD1、TD1連接到單片機(jī)的相應(yīng)引腳(圖2，MPC)。該部分主要芯片型號(hào)有UC1型號(hào)為DCP010505，LP5為普通鐵氧體磁珠，US1，US2為CAN的收發(fā)器Phylips82C250，US3～US6為光電耦合器件6N137。US7為RS232收發(fā)器MAX232。其余元件特性圖中均有標(biāo)注。
圖5是接插件的電路原理圖，該部分電路使用標(biāo)準(zhǔn)的接插件，通過(guò)資源總線(RESOURCE)連接到PowerPC555單片機(jī)。圖中U1B為PowerPC555單片機(jī)。
接插件主要包括COM1，HI1、HI2，SI1～SI4以及相關(guān)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)構(gòu)成的連接。
COM1為標(biāo)準(zhǔn)DB9插頭，提供PPC555的串口1的外部RS232連接，實(shí)際使用中可按照串口的標(biāo)準(zhǔn)DB9連接實(shí)現(xiàn)串口通訊。HI1、HI2為普通兩針接插件，提供PPC555內(nèi)部?jī)陕稢AN的外部連接。
SI1～SI4為標(biāo)準(zhǔn)40針雙排接插件。圖中的網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)主要包括MPC的網(wǎng)絡(luò)連接和其他部分網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)的連接。其中SI2的1～2，3～4分別通過(guò)濾波后連接到VDDH和GND，SI3的29～34，35～40分別通過(guò)濾波后連接到核心子板的VDDH和GND，這樣的設(shè)計(jì)是為了使得該子板和母板協(xié)同工作時(shí)，能夠從母板直接取電。經(jīng)過(guò)收發(fā)器處理的兩路CAN總線信號(hào)連接在SI1的1～4腳，故該核心子板在和母板接插配合使用時(shí)，可由母板提供從外部總接插件到核心子板的電路連接。串口的原始信號(hào)和處理后的RS232信號(hào)均在接插件SI1上有所標(biāo)識(shí)，可以滿足母板不同的要求。即既可以使用已經(jīng)處理后的RS232電平，又可以使用原始的從單片機(jī)發(fā)出的串口信息，并且為之提供更好的信號(hào)調(diào)理或者隔離電路。該部分其余元件特性和電路連接圖中均有標(biāo)注。
圖6為其他電路電路原理圖，包括電源電路和旁路電容等。
電源部分由PWRINTFC、UP1、VP2以及電阻、磁珠以及其他相關(guān)網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)構(gòu)成的連接。外部使用9～15V直流供電，從接插件PWRINTFC導(dǎo)入到核心子板，經(jīng)過(guò)電容CP1穩(wěn)壓和磁珠L(zhǎng)P1、LP2濾波處理后進(jìn)入U(xiǎn)P1，生成5V電平VDDH給系統(tǒng)部分元件和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)供電，同時(shí)也作為VP2的輸入端，通過(guò)穩(wěn)壓和濾波后得到3.3V電平VDDL，給系統(tǒng)中部分元件和網(wǎng)絡(luò)標(biāo)號(hào)供電。其中PWRINTFC為3腳標(biāo)準(zhǔn)接插件，UP1芯片型號(hào)為MC7805，VP2芯片型號(hào)為L(zhǎng)T1587，LP1～LP4為鐵氧體磁珠。其余元件特性圖中均有標(biāo)注。
旁路電容主要在具體布線時(shí)使用。在每一個(gè)芯片邊放置一個(gè)旁路電容可以有效的提高芯片工作的穩(wěn)定性。
對(duì)本實(shí)用新型的實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)可以以如下方式進(jìn)行。
實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)中，本數(shù)字核心子板的供電可由普通9V～18V的直流穩(wěn)壓電源供電，推薦使用9V穩(wěn)壓電源。
實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)中建議使用BDM調(diào)試電纜對(duì)目標(biāo)進(jìn)行開(kāi)發(fā)。將BDM電纜一端連接到主機(jī)的并口、串口或者網(wǎng)口(視BDM電纜特性而定)，另一端連接到數(shù)字核心的BDM端口，通過(guò)上位調(diào)試主機(jī)(HOST)的調(diào)試界面對(duì)目標(biāo)核心子板進(jìn)行軟件調(diào)試。
對(duì)本實(shí)用新型的工程開(kāi)發(fā)或者使用可以以如下方式進(jìn)行。
實(shí)際工程開(kāi)發(fā)中，核心子板供電可以由接插件提供(圖6，SI2，1～4腳；SI3，29～40腳)。從相應(yīng)引腳引入5V電壓和地，即完成對(duì)子板的供電。
實(shí)際工程開(kāi)發(fā)中，為使得控制器整體具有很好的信號(hào)處理能力和控制實(shí)施能力，需要為該核心子板設(shè)計(jì)母板。母板和子板之間可以通過(guò)接插件按照?qǐng)D6中所示將所需要的引腳進(jìn)行連接，從而實(shí)現(xiàn)即插即用的功能。
由于在核心子板的設(shè)計(jì)中，使用了部分電磁兼容手段，故接插配合使用后的電磁兼容品質(zhì)可以得到保證。
本實(shí)用新型由于使用了上述獨(dú)特的電路設(shè)計(jì)，完整的實(shí)現(xiàn)了PowerPC555單片機(jī)芯片的支持、配置、擴(kuò)展和調(diào)試輔助和接插件電路，使得開(kāi)發(fā)人員在應(yīng)用中可以單獨(dú)設(shè)計(jì)母板、并配合該核心子板接插配合使用成為可能，極大的降低了開(kāi)發(fā)人員使用該單片機(jī)的難度，從而為快速的產(chǎn)品設(shè)計(jì)或者控制設(shè)計(jì)提供了可能。
權(quán)利要求1.一種可獨(dú)立或接插使用的單片機(jī)數(shù)字核心子板，含有PowerPC555單片機(jī)，其特征在于該核心板還含有芯片支持電路、存儲(chǔ)器擴(kuò)展與走馬燈電路、CAN通訊和串口通訊電路和接插件連接電路；所述的芯片支持電路分別通過(guò)控制總線和數(shù)據(jù)總線與含有PowerPC555單片機(jī)連接；所述的存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路和走馬燈電路分別通過(guò)數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線與所述芯片相連，所述的CAN通訊和串口通訊電路通過(guò)資源總線與所述的芯片連接，所述的插接電路通過(guò)資源總線與所述的芯片連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的單片機(jī)數(shù)字核心子板，其特征在于所述的芯片支持電路包括晶振電路、BDM調(diào)試接口、上拉電路、配置電路以及復(fù)位電路，它們分別通過(guò)控制總線和數(shù)據(jù)總線與PowerPC555單片機(jī)連接；所述的配置電路采用了兩片74LCX573和一片74HC125芯片，其中74LCX573與PowerPC555單片機(jī)的地址線相連，74HC125芯片與PowerPC555單片機(jī)的的控制線相連。
3.按照權(quán)利要求1所述的單片機(jī)數(shù)字核心子板，其特征在于所述的存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路采用了兩片29LV800系列Flash芯片和兩片62256系列的Ram芯片，其中29LV800芯片的地址線與數(shù)據(jù)線分別和PowerPC555單片機(jī)地址線和數(shù)據(jù)線相連接，所述的62256系列芯片的地址線與數(shù)據(jù)線分別和PowerPC555單片機(jī)地址線和數(shù)據(jù)線相連接；所述的走馬燈電路采用了74LV273芯片，該芯片的數(shù)據(jù)輸入端與PowerPC555單片機(jī)的地址線連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的單片機(jī)數(shù)字核心子板，其特征在于所述的串口通訊電路采用了MAX232芯片，其中MAX232芯片的兩路收發(fā)端口分別連接到PowerPC555單片機(jī)的SCI串口端口；所述的CAN通訊電路采用了光電隔離芯片6N137、收發(fā)器82C250和DCP010505芯片，其中CAN的收發(fā)器82C250與光電隔離芯片6N137連接，6N137與PowerPC555單片機(jī)的CAN收發(fā)端口相連接。
5.按照權(quán)利要求1所述的單片機(jī)數(shù)字核心子板，其特征在于所述的接插件連接電路使用標(biāo)準(zhǔn)的接插件。
專(zhuān)利摘要一種可獨(dú)立或接插使用的單片機(jī)數(shù)字核心子板，涉及PowerPC555單片機(jī)的數(shù)字核心子板的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。該核心子板以PowerPC555單片機(jī)為核心，含有芯片支持電路、存儲(chǔ)器擴(kuò)展與走馬燈電路、CAN通訊和串口通訊電路以及接插件連接電路。本實(shí)用新型通過(guò)對(duì)該單片機(jī)芯片支持電路、存儲(chǔ)器擴(kuò)展電路、通訊電路以及接插件電路的完整設(shè)計(jì)，從而使得該硬件既可以作為實(shí)驗(yàn)室開(kāi)發(fā)以及控制軟件和算法調(diào)試的工具單獨(dú)使用，具有調(diào)試方便靈活的特點(diǎn)；又可以作為工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)控制的載體和其他各種相關(guān)設(shè)計(jì)的母板接插配合使用，具有即插即用、靈活通用的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)G06F13/14GK2641719SQ03279780
公開(kāi)日2004年9月15日 申請(qǐng)日期2003年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者劉原, 李建秋, 歐陽(yáng)明高 申請(qǐng)人:清華大學(xué)