基于ARM的多協(xié)議交換設(shè)備設(shè)計(jì)的中期報(bào)告

基于ARM的多協(xié)議交換設(shè)備設(shè)計(jì)的中期報(bào)告一、設(shè)計(jì)目標(biāo)本設(shè)計(jì)主要目的是基于ARM架構(gòu)設(shè)計(jì)一款多協(xié)議交換設(shè)備，實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)、CAN總線、RS232和RS485串口之間的數(shù)據(jù)交換和轉(zhuǎn)換。該設(shè)備主要應(yīng)用于工業(yè)控制、自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。二、硬件設(shè)計(jì)1.選用MCU本設(shè)計(jì)選用的主控芯片為STM32F407ZET6，該芯片具有以下特點(diǎn)：（1）高性能ARMCortex-M4內(nèi)核，最高頻率168MHz。（2）具備DSP指令集和浮點(diǎn)運(yùn)算處理能力。（3）1MB閃存和192KBSRAM，可滿足本設(shè)計(jì)的存儲(chǔ)需求。2.通信接口設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用了以太網(wǎng)、CAN總線、RS232和RS485串口，各接口的設(shè)計(jì)如下：（1）以太網(wǎng)：采用外部PHY芯片DP83848C進(jìn)行物理層的處理，并通過RMII接口與MCU相連。（2）CAN總線：采用外部收發(fā)器TJA1050實(shí)現(xiàn)與CAN總線的物理層連接，并通過MCU的CAN控制器實(shí)現(xiàn)協(xié)議層的處理。（3）RS232和RS485：采用MAX232和MAX485進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，并通過USART接口與MCU相連。3.電源設(shè)計(jì)本設(shè)計(jì)采用5VDC輸入電源，通過穩(wěn)壓芯片LD1117S50和LD1117S33分別實(shí)現(xiàn)3.3V和5V的穩(wěn)壓輸出。同時(shí)，采用保險(xiǎn)絲和熔斷器進(jìn)行過流保護(hù)。四、軟件設(shè)計(jì)1.系統(tǒng)框架整個(gè)系統(tǒng)采用裸機(jī)編程方式進(jìn)行開發(fā)，主要以任務(wù)調(diào)度為核心，采用多任務(wù)協(xié)同的方式實(shí)現(xiàn)設(shè)備的各項(xiàng)功能。主要任務(wù)包括以下幾個(gè)：（1）以太網(wǎng)數(shù)據(jù)收發(fā)任務(wù)：通過包絡(luò)分析法實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)包的收發(fā)和處理。（2）CAN總線數(shù)據(jù)收發(fā)任務(wù)：實(shí)現(xiàn)CAN協(xié)議的收發(fā)和幀格式轉(zhuǎn)換。（3）RS232和RS485數(shù)據(jù)收發(fā)任務(wù)：實(shí)現(xiàn)串口數(shù)據(jù)的收發(fā)和電平轉(zhuǎn)換。（4）系統(tǒng)維護(hù)任務(wù)：包括系統(tǒng)時(shí)鐘、計(jì)時(shí)器、錯(cuò)誤處理等。2.關(guān)鍵技術(shù)（1）以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包解析本設(shè)計(jì)采用包絡(luò)分析法實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)的接收和解析，通過該方法可以有效提高數(shù)據(jù)的傳輸效率和可靠性，同時(shí)減輕CPU的負(fù)擔(dān)。（2）CAN總線協(xié)議處理本設(shè)計(jì)采用CAN協(xié)議，通過硬件接口和協(xié)議碼實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的收發(fā)和幀格式轉(zhuǎn)換。同時(shí)，為提高數(shù)據(jù)傳輸效率，采用了CAN總線的中斷方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理。（3）串口數(shù)據(jù)收發(fā)本設(shè)計(jì)采用MAX232和MAX485進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，通過USART接口與MCU相連。同時(shí)，為滿足多臺(tái)設(shè)備的需求，采用了RS485的半雙工方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的收發(fā)。五、下一步工作下一步的工作主要包括以下幾個(gè)方面：（1）完成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)包解析和處理代碼的開發(fā)和測(cè)試。（2）進(jìn)一步優(yōu)化C