畢業(yè)論文－基于ARM和FPGA的數(shù)控系統(tǒng)的硬件設計

1、畢 業(yè) 論 文基于arm和fpga的數(shù)控系統(tǒng)的硬件設計目 錄第一章 緒 論51.1引言51.2研究背景及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀61.2.1研究背景61.2.2國外發(fā)展狀況71.2.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀71.3本論文課題來源和研究內(nèi)容81.3.1課題來源81.3.2研究內(nèi)容81.4論文結構安排8第二章 體系結構設計102.1 數(shù)控系統(tǒng)體系結構102.2 技術要求102.2.1 主要性能指標102.2.2 系統(tǒng)輸入輸出接口要求122.2.3 精度指標132.2.4 其他要求142.3 總體結構分析142.4 軟硬件功能劃分162.4.1 軟硬件功能劃分的原則162.4.2 軟硬件功能劃分的具體實現(xiàn)182.5 硬

2、件系統(tǒng)劃分192.6 板級功能劃分212.6.1 cpu子系統(tǒng)212.6.2 fpga子系統(tǒng)212.6.3 da轉換子系統(tǒng)222.6.4 信號隔離與轉換子系統(tǒng)222.6.4 電源子系統(tǒng)232.7 芯片級功能劃分232.7.1 總線接口模塊232.7.2 復位控制模塊232.7.3 中斷控制模塊242.7.4 定時器模塊242.7.5 鍵盤掃描模塊242.7.6編碼器計數(shù)器模塊242.7.7驅動器控制模塊242.7. 8 io控制模塊25第三章 板級硬件設計263.1 板級設計的原則263.1.1 模塊化設計263.1.2 盡量基于成熟的設計263.1.3 可重構原則263.1.4 兼容性原則2

3、73.2 性能分析與初步設計273.2.1 cpu計算能力273.2.2 實時性283.2.3 存儲能力293.2.4 fpga的選擇和io擴展能力293.2.5 實現(xiàn)方案303.3 cpu子系統(tǒng)303.3.1 arm子系統(tǒng)303.3.2 存儲器子系統(tǒng)323.3.3 通信接口323.4 lcd接口323.5 fpga子系統(tǒng)333.5.1 配置電路和下載接口333.5.2 并行接口343.6 da轉換子系統(tǒng)343.6.1 隔離343.6.2 轉換343.6.3 放大353.7 信號隔離與轉換子系統(tǒng)353.8 電源子系統(tǒng)37第四章 芯片級硬件設計384.1 fpga介紹384.2 fpga的開發(fā)3

4、84.2.1 hdl語言384.2.2 開發(fā)流程與eda軟件394.3 acex系列fpga404.4 功能實現(xiàn)414.4.1總線接口模塊414.4.2 復位控制模塊424.4.3 中斷控制模塊424.4.4 定時器模塊444.4.5 鍵盤掃描模塊464.4.6 計數(shù)器模塊474.4.7驅動器控制模塊484.4.8 io控制模塊494.5 hdl編寫注意事項494.5.1 hdl的可綜合性494.5.2 硬件思想504.5.3 良好的編碼風格504.6 設計要點514.6.1 同步設計和異步設計514.6.2 與異步器件的接口問題514.6.3 面積與速度52第五章 軟件接口設計535.1 u

5、c/os-ii實時操作系統(tǒng)535.2 引導結構545.3 硬件檢測系統(tǒng)545.4 數(shù)控系統(tǒng)程序接口555.4.1 fpga接口555.4.2 電機運動控制57第六章 硬件系統(tǒng)調(diào)試586.1 cpu子系統(tǒng)586.2.1 arm的基本調(diào)試接口jtag586.2.2 程序的下載與nor flash的燒寫596.2.3 arm系統(tǒng)的調(diào)試步驟606.2 lcd接口606.3 fpga子系統(tǒng)616.3.1 基本電路616.3.2 驅動器控制模塊616.4 da轉換子系統(tǒng)61第七章 軟硬件聯(lián)調(diào)和機床加工試驗627.1 io控制試驗627.2 da輸出試驗627.3 編碼器讀取試驗627.4 電機控制試驗62

6、7.4.1 位置精度試驗627.4.2 轉速平穩(wěn)性試驗637.4.3最大速度試驗637.5 加工軌跡圖畫圖試驗637.6 實際工件加工試驗637.7 系統(tǒng)長時間連續(xù)運行試驗64結束語65參考文獻66攻讀碩士期間論文發(fā)表情況67攻讀碩士期間科研與獲獎情況67致 謝68第一章 緒 論1.1引言近年來我國企業(yè)的數(shù)控機床占有率逐年上升，在大中企業(yè)已有較多的使用，在中小企業(yè)甚至個體企業(yè)中也普遍開始使用。在這些數(shù)控機床中，除少量機床以fms模式集成使用外，大都處于單機運行狀態(tài)，并且相當部分處于使用效率不高，管理方式落后的狀態(tài)。2001年，我國機床工業(yè)產(chǎn)值已進入世界第5名，機床消費額在世界排名上升到第3位，

7、達47.39億美元，僅次于美國的53.67億美元，消費額比上一年增長25%。但由于國產(chǎn)數(shù)控機床不能滿足市場的需求，使我國機床的進口額呈逐年上升態(tài)勢，2001年進口機床躍升至世界第2位，達24.06億美元，比上年增長27.3%。近年來我國出口額增幅較大的數(shù)控機床有數(shù)控車床、數(shù)控磨床、數(shù)控特種加工機床、數(shù)控剪板機、數(shù)控成形折彎機、數(shù)控壓鑄機等，普通機床有鉆床、鋸床、插床、拉床、組合機床、液壓壓力機、木工機床等。出口的數(shù)控機床品種以中低檔為主。據(jù)專家分析預測：1、數(shù)控機床推廣應用逐步由經(jīng)濟型為主向普及型為主轉變。據(jù)預測分析，到2005年我國機床數(shù)控化率為9.5%10.36%，到2010年將達到16.

8、5%19.27%。在20012010年，經(jīng)濟型所占比重繼續(xù)減少，普及型所占比重繼續(xù)增長，高級型的需求緩慢增長。2、數(shù)控金切機床的構成比逐漸趨于合理。數(shù)控機床工序集中的加工特點，將使具有復合功能的高效數(shù)控機床的需求增長，這將導致數(shù)控機床擁有量和市場消費量中各類數(shù)控機床的構成比不同于傳統(tǒng)的機床構成比。3、數(shù)控機床的應用由單機向單元（系統(tǒng)）方向發(fā)展。目前歐、美、日等國應用dnc已很普遍，柔性制造單元已占數(shù)控機床銷售量的30%以上。而我國fmc、fms和fml的擁有量不足50套，相當于日本80年代的水平，占數(shù)控機床消費額不到5%。4、出口前景良好。1998年及前幾年我國機床工具的出口額徘徊在5億美元左

9、右，2000年上升到7.85億美元，隨著東南亞經(jīng)濟復蘇和我國出口多極化市場的形成和鞏固，以及我國加入wto，今后幾年我國機床出口將實現(xiàn)平穩(wěn)、持續(xù)增長。預計到2005年出口創(chuàng)匯可達到12億美元。1.2研究背景及國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1研究背景 加入wto后，外資對我國機械工業(yè)會產(chǎn)生結構性的沖擊，主要表現(xiàn)在以下幾點： 1、部分行業(yè)發(fā)展主導權有可能受到?jīng)_擊。在以下行業(yè)將表現(xiàn)得更為突出：一是在國內(nèi)處于市場成長期、外方掌握專有技術并處于壟斷地位的技術密集型行業(yè)，如燃氣輪機、直流輸電關鍵設備、半喂入式水稻聯(lián)合收割機、機電一體化的汽車發(fā)動機附配件等；二是單靠有限市場難以發(fā)揮企業(yè)生產(chǎn)能力、迫切需要全球市場支撐

10、的行業(yè)，如高壓開關、大型變壓器、高檔科學儀器、高檔數(shù)控系統(tǒng)、智能化工業(yè)控制系統(tǒng)等；三是國內(nèi)外制造成本相差較大、外方享有明顯的品牌優(yōu)勢、在華設廠可以在世界市場獲取豐厚利潤的勞動密集型或易于流通的裝配型產(chǎn)品行業(yè)，如照相機、復印機、部分工業(yè)和民用儀表、高品質(zhì)低壓電器等。2、工程成套行業(yè)將面臨更嚴峻的競爭。隨著服務貿(mào)易領域對外開放，實力雄厚的國外公司可能更積極地到國內(nèi)舉辦由其控制的、以工程承包為主要業(yè)務的工程公司，以其母公司產(chǎn)品為后盾，以熟悉國內(nèi)情況的中方雇員為業(yè)務骨干，與我內(nèi)資企業(yè)展開激烈的競爭。3、我國機械工業(yè)自主技術創(chuàng)新的積極性有可能被抑制。由于外資在華機械企業(yè)主要承擔制造車間的角色，技術來源主

11、要依靠其母公司，而原本就實力有限的內(nèi)資企業(yè)在完全開放的市場競爭中堅持自行研制開發(fā)將冒很大風險，為了節(jié)省投入，提高產(chǎn)品的形象，多數(shù)內(nèi)資企業(yè)將盡可能與外方合作，采用國際同行的技術進行生產(chǎn)。4、處于幼稚期的自主產(chǎn)業(yè)的成長環(huán)境趨于嚴峻。由于國外企業(yè)將更加不愿轉讓技術，更愿意通過在華舉辦由他們控制的企業(yè)來與內(nèi)資機械企業(yè)爭奪中國用戶的訂單，國內(nèi)用戶也有了更多的便利采購外資產(chǎn)品，從而部分處于成長初期的重要產(chǎn)品自主產(chǎn)業(yè)的培育壯大將更困難。在這種嚴峻的形式下，我們必須發(fā)憤圖強，開發(fā)出適合我國國情的具有自主知識產(chǎn)權的數(shù)控系統(tǒng)。1.2.2國外發(fā)展狀況1、國際機床市場的消費主流是數(shù)控機床。1998年世界機床進口額中大

12、部分是數(shù)控機床，美國進口機床的數(shù)控化率達70%，我國為60%。目前世界數(shù)控機床消費趨勢已從初期以數(shù)控電加工機床、數(shù)控車床、數(shù)控銑床為主轉向以加工中心、專用數(shù)控機床、成套設備為主。2、國外數(shù)控機床的網(wǎng)絡化。隨著計算機技術、網(wǎng)絡技術日益普遍運用，數(shù)控機床走向網(wǎng)絡化、集成化已成為必然的趨勢和方向，互聯(lián)網(wǎng)進入制造工廠的車間只是時間的問題。從另一角度來看，目前流行的erp即工廠信息化對于制造業(yè)來說，僅僅局限于通常的管理部門（人、財、物、產(chǎn)、供、銷）或設計、開發(fā)等等上層部分的信息化是遠遠不夠的，工廠、車間的最底層加工設備數(shù)控機床不能夠連成網(wǎng)絡或信息化就必然成為制造業(yè)工廠信息化的制約瓶頸，所謂的erp就比較

13、“虛”沒有能夠真正地解決制造工廠的最關鍵的問題。所以，對于面臨日益全球化競爭的現(xiàn)代制造工廠來說，第一是要大大提高機床的數(shù)控化率，即數(shù)控機床必須達到起碼的數(shù)量或比例；第二就是所擁有的數(shù)控機床必須具有雙向、高速的聯(lián)網(wǎng)通訊功能，以保證信息流在工廠、車間的底層之間及底層與上層之間通訊的暢通無阻。以fanuc和西門子為代表的數(shù)控系統(tǒng)生產(chǎn)廠商已在幾年前推出了具有網(wǎng)絡功能的數(shù)控系統(tǒng)。在這些系統(tǒng)中，除了傳統(tǒng)的rs232接口外，還備有以太網(wǎng)接口，為數(shù)控機床聯(lián)網(wǎng)提供了基本條件。由于國外企業(yè)的發(fā)展水平，數(shù)控機床的網(wǎng)絡接口功能被定義為用于遠程監(jiān)控、遠程診斷。1.2.3國內(nèi)研究現(xiàn)狀 1、新產(chǎn)品開發(fā)有了很大突破，技術含量

14、高的產(chǎn)品占據(jù)主導地位。例如：全長33公里的上海磁懸浮快速列車線，是“十五”期間國家重點建設項目，其中組成列車線的2550根軌道梁是整個工程的最關鍵部分，對加工軌道梁的精度提出了相當高的要求。去年年初，沈陽機床集團機床股份有限公司中捷友誼廠以工期6個月、標的6200萬元在磁懸浮軌道專用數(shù)控機床項目公開招標中折桂，并于8月底將一次性驗收合格的8臺數(shù)控鏜銑床組成的軌道梁生產(chǎn)線一次試車成功，目前這套銑鏜加工中心已加工出軌道梁1100根，確保了軌道梁的加工精度和速度，為實現(xiàn)今年年底試車打下了良好的基礎。 2、數(shù)控機床產(chǎn)量大幅度增長，數(shù)控化率顯著提高。2001年國內(nèi)數(shù)控金切機床產(chǎn)量已達1.8萬臺，比上年增

15、長28.5%。金切機床行業(yè)產(chǎn)值數(shù)控化率從2000年的17.4%提高到2001年的22.7%。 3、數(shù)控機床發(fā)展的關鍵配套產(chǎn)品有了突破。近年來通過政府的支持，數(shù)控機床配套生產(chǎn)得到了快速發(fā)展。如北京航天機床數(shù)控系統(tǒng)集團公司建立了具有自主知識產(chǎn)權的新一代開放式數(shù)控系統(tǒng)平臺；煙臺第二機床附件廠開發(fā)了為數(shù)控機床配套的多種動力卡盤和過濾排屑裝置；濟南第二機床集團公司的數(shù)控龍門鏜銑床、數(shù)控落地鏜銑床及數(shù)控鍛壓設備等30多個系列100多個品種的數(shù)控配套產(chǎn)品。1.3本論文課題來源和研究內(nèi)容1.3.1課題來源 本課題來源于國家863項目“嵌入式機電控制系統(tǒng)及應用”（編號：2003421130）。1.3.2研究內(nèi)容

16、本文針對嵌入式機電控制系統(tǒng)底層關鍵技術，以數(shù)控系統(tǒng)作為對象，設計了一套基于arm和fpga的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)，對基于arm和fpga的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)硬件體系結構、fpga在數(shù)控系統(tǒng)中的應用、基于arm和fpga的開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)的硬件結構設計及與基于實時操作系統(tǒng)mc/os-ii的軟件設計等關鍵技術進行了深入研究。1.4論文結構安排本文共分為七章。第一章為緒論，說明本課題的研究意義和研究內(nèi)容。第二章先描述整個數(shù)控系統(tǒng)的體系結構，然后對要求進行拆分、分析，確定軟硬件所需要實現(xiàn)的功能，著重說明硬件所需要實現(xiàn)的功能，對功能進行劃分，確定各個模塊的作用。第三章闡述電路板設計，包括設計原則、性能分析、各個子系統(tǒng)的詳

17、細設計。第四章闡述fpga的邏輯設計，包括fpga的介紹、開發(fā)流程、各個功能的實現(xiàn)方法，最后總結了使用hdl進行fpga設計的注意事項。第五章闡述mc/os-ii操作系統(tǒng)的特點，軟硬件接口的具體實現(xiàn)。第六章闡述硬件部分的調(diào)試過程，以及在調(diào)試中出現(xiàn)的問題及其解決方法。第七章記錄了軟硬件聯(lián)調(diào)的情況，測試的結果和結論第二章 嵌入式數(shù)控系統(tǒng)體系結構設計2.1 數(shù)控系統(tǒng)體系結構通常一個數(shù)控系統(tǒng)的總體框圖如圖2.1所示，由控制系統(tǒng)、伺服驅動系統(tǒng)和伺服電機組成?？刂葡到y(tǒng)生成的坐標軸運動指令，由fpga進行細插補，最后形成脈沖串的形式發(fā)送給伺服驅動系統(tǒng)，最后伺服驅動系統(tǒng)形成運動指令控制伺服電機運轉。 圖2.1

18、 數(shù)控系統(tǒng)的總體結構2.2 技術要求 本文以一個三軸開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)為應用研究對象，擬設計一套基于arm嵌入式微處理器和fpga的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)，即圖2.1 的控制系統(tǒng)部分。三軸開環(huán)數(shù)控系統(tǒng)要求如下：2.2.1 主要性能指標可控制軸數(shù)3軸（x軸、z軸、第3軸可定義為y或c）聯(lián)動軸數(shù)直線3軸，圓弧x、z兩軸運動軸信號輸出方式：脈沖方向 （兩組信號均為差分輸出）脈沖寬度1s（上升/下降沿0.2s）最小指令單位x軸0.0005mm ，z軸0.001mm 最小移動單位x軸0.0005mm ，z軸0.001mm 最大編程尺寸9999.999mm最大快速移動速度30000mm/min（對應脈沖輸出頻率為512

19、khz）切削進給速度范圍115000mm/min（對應脈沖輸出頻率為256khz）快速移動倍率f0、25%、50%、100%四級，可實時調(diào)整（手動/自動方式有效）切削進給倍率0150%十六級可實時調(diào)整（按10%遞增）自動加減速線性/s型曲線（加速、減速時間常數(shù)設置范圍：04000ms）單步進給增量值1、10、100、1000手輪進給增量值1、10、100、1000電子齒輪變比范圍1/255255螺紋導程范圍公制：0.001500mm ，英制：0.06254000牙/英寸公/英制單頭多頭直螺紋、錐螺紋，螺紋退尾長度可設定螺紋加工最高主軸轉速3000rpm（螺紋加工最高進給速度15000mm/mi

20、n）可對使用的主軸編碼器的分辨率（脈沖/轉）作為參數(shù)進行設置，范圍為100025003軸絲桿反向間隙補償各軸065.535mm存儲型螺距誤差補償3軸各256點、每點-32.767+32.767mm刀具功能可選刀具數(shù)量：16把刀具長度補償32組（0999.999mm）、刀尖半徑補償（補償方式c ）32組（0999.999mm）刀位信號輸入方式： 8工位以內(nèi)的刀可以直接輸入，也可以編碼輸入（由參數(shù)選擇），超過8工位的刀架采用編碼輸入，編碼方式為：bcd碼或格雷碼（由參數(shù)選擇）。t代碼絕對換刀 /手動相對換刀?？蓡蜗蜻x刀，也可雙向就近選刀。主軸功能s（二位數(shù)）可控8級機械換擋（直接輸入和編碼輸入可選

21、）s（四位數(shù)）位主軸轉速設置、模擬輸出010vdc電壓（同時支持8級自動換擋m41m48）主軸速度倍率50%120%（10%遞增）零件程序容量256kb加工程序預處理3段（非循環(huán)指令段），要求速度平滑過度、加工過程流暢不停頓。2.2.2 系統(tǒng)輸入輸出接口要求 輸入 / 輸出接口說明 輸 入 口（40個） 輸 出 口（32個）名稱定義名稱定義固定輸入接口24個固定輸出接口16個ov1倍率信號1m3主軸正轉ov2倍率信號2m4主軸反轉ov4倍率信號3m5主軸停ov8倍率信號4m8冷卻液開sp保持進給m9冷卻液關st循環(huán)啟動m10尾座進輸出信號t01t01刀位信號m11尾座退輸出信號t02t02刀位

22、信號m12卡盤夾緊t03t03刀位信號m13卡盤松開t04t04刀位信號m32潤滑油開啟t05t05刀位信號m33潤滑油關閉t06t06刀位信號tl+正向換刀信號t07t07刀位信號tl-負向換刀信號t08t08刀位信號tlsp刀架制動tcp刀架鎖緊信號spzd主軸制動tlst刀架選通信號y16dexx軸減速信號dezz軸減速信號decc軸減速信號esp急停輸入x0x軸零位信號z0z軸零位信號c0c軸零位信號sar主軸轉速到達信號擴展輸入接口16個擴展輸出接口16個ui0ui15宏程序指定輸入0宏程序指定輸出入15uo0uo15宏程序指定輸出0宏程序指定輸出15注: mi41-mi48, di

23、tw, diqp, spen, sten, twt, kps, x14, x16與ui0ui15復用，s01-s08, m41-m48與uo0uo15復用。2.2.3 精度指標直線插補精度：0.0003mm圓弧插補精度：0.0005mm切削進給速度誤差（與設定值）：3%快速移動速度誤差（與設定值）：10%g04延時指令誤差：5ms加、減速時間常數(shù)誤差：5ms系統(tǒng)各種脈沖持續(xù)時間（與設置時間）精度誤差：5ms2.2.4 其他要求（1）操作界面和信號接口與廣州數(shù)控的gsk980t一致。（2）控制系統(tǒng)采用uc/osii操作系統(tǒng)。（3）有較大的功能提升空間。2.3 總體結構分析根據(jù)數(shù)控系統(tǒng)所需完成的功

24、能和需求，我們把數(shù)控系統(tǒng)分為五個任務，即人機界面管理任務、數(shù)據(jù)處理任務、運動控制任務、邏輯控制任務和輔助控制任務，伺服控制，每個任務又可以劃分為更小的子模塊。系統(tǒng)模塊劃分如圖2.2所示圖2.2系統(tǒng)模塊圖系統(tǒng)的整個運行流程框圖如圖2.3所示。該系統(tǒng)根據(jù)鍵盤操作選擇不同的操作方式。下面以自動運行為例，用戶選擇自動運行后，按下啟動按鈕則系統(tǒng)相應執(zhí)行代碼編譯、刀具補償、速度計算、插補和位置伺服等各個階段控制機床的運動。圖2.3 數(shù)控系統(tǒng)的總體運行流程框圖2.4 軟硬件功能劃分2.4.1 軟硬件功能劃分的原則隨著芯片設計和制造技術水平的發(fā)展，微處理器的運算速度得到很大提高，因此很多傳統(tǒng)上必須由硬件實現(xiàn)的

25、功能現(xiàn)在可以使用軟件實現(xiàn)。與此同時，近年來，fpga技術的提高和大容量、低成本的新型fpga的出現(xiàn)，為高性能的數(shù)字控制系統(tǒng)提供了新的實現(xiàn)方法?？梢哉f，以嵌入式微處理器和fpga為核心的系統(tǒng)設計技術代表了現(xiàn)代數(shù)控系統(tǒng)的軟件和硬件實現(xiàn)方法。但是，微處理器的運算資源和fpga的邏輯資源還是有限的，而且微處理器擅長的是串行的數(shù)據(jù)處理，而fpga擅長的是并行的邏輯處理。因此就出現(xiàn)了功能實現(xiàn)的軟硬件劃分的問題。需要注意的是，這里所指的有軟硬件劃分需要的功能都是那些既可以用軟件實現(xiàn)又可以用硬件實現(xiàn)的功能，具體到實際的物理系統(tǒng)中，就是那些既可以用微處理器系統(tǒng)實現(xiàn)也可以用fpga或者模擬器件實現(xiàn)的功能。在軟硬件

26、劃分的問題上，一般遵循以下幾個原則：1性能原則。不管使用軟件還是硬件實現(xiàn)特定的功能，首先要滿足性能要求，這是最重要的。比如對于所有的模擬功能，雖然有模擬fpga出現(xiàn)，但是其技術還不成熟，而數(shù)字脈沖輸出加濾波的方法在相應速度、精度上無法與模擬器件相比，因此顯然是必須由模擬器件，也就是硬件來實現(xiàn)。2性價比原則。大容量fpga理論上和實際上都可以完成本系統(tǒng)所要實現(xiàn)的全部數(shù)字功能，但是使用昂貴的fpga來實現(xiàn)普通的微處理器就可以實現(xiàn)的功能是一種巨大的浪費。同時，為了讓本系統(tǒng)的某些功能用軟件實現(xiàn)而采用超高速的微處理器也是一種浪費。因此，可以說對于本系統(tǒng)來說，最重要的是分析對于同一個功能，是用微處理器來實

27、現(xiàn)所需要的成本低還是用fpga來實現(xiàn)所需要的成本低。3資源利用率原則。新型的微處理器往往集成了大量的外圍器件，比如串口、計數(shù)器、pwm、ad等等，也就常說的片上系統(tǒng)soc（system on chip），在性能相同的情況下，價格卻比分立系統(tǒng)低廉。因此，很多系統(tǒng)面臨的情況是使用了soc芯片以后，不但可以實現(xiàn)那些符合高性價比原則的功能，還會有一些剩余的資源，比如微處理器的計算資源。fpga的使用特點決定了不能完全按照估計的實際邏輯資源使用量去選型，而是要選擇邏輯容量比實際可能需要的最大容量還要大30的型號。而同一個系列的fpga里雖然有內(nèi)部邏輯資源容量不同的多種型號，但是找到完全符合選型要求的器件

28、的機會還是比較小的，因此就必須選擇剛好大于選型需求的器件。如此一來，不管是微處理器還是fpga的資源都會有一些剩余。很多使用軟件和硬件都可以滿足性能要求的功能就必須考慮實現(xiàn)的方法，比如鍵盤掃描功能。對于這些功能的實現(xiàn)方法就需要考慮軟件和硬件的利用率原則，即不要把一方的資源用光，盡量使兩方的資源利用率相等。由于微處理器所運行的控制軟件的性能與微處理器的使用率有關，當使用率越低的時候，軟件的相應速度會越快，或者可以以較低速度來運行微處理器。而且fpga的運行速度與邏輯資源也有關系，邏輯資源利用率越低，可以運行的速度越快。而數(shù)字系統(tǒng)的運行速度與可靠性是有直接關系的。當運行速度接近極限速度的時候，可靠

29、性就會降低，因此適當保留一定的提速空間對與提高系統(tǒng)的可靠性是有很大幫助的，同樣也有利于將來的性能升級和維護。三個原則之間不是相互獨立的，而是互相影響的，當具體實施的時候要同時考慮這幾個原則，從而做出最優(yōu)的選擇。2.4.2 軟硬件功能劃分的具體實現(xiàn)根據(jù)圖2.2的系統(tǒng)模塊框圖，各個功能的軟硬件分工如下：1人機界面。這些功能與運動控制沒有直接關系，絕大多數(shù)使用軟件來實現(xiàn)。除了鍵盤掃描功能以外。我們使用的10x10的掃描鍵盤，軟件掃描程序的理論分析和實際測試的結果都表明，使用軟件進行掃描是一項比較浪費微處理器運算資源的做法。我們在66mhz的arm7tdmi微處理器加mc/os-ii操作系統(tǒng)的平臺上測

30、試中發(fā)現(xiàn)，當使用軟件進行4x4的鍵盤的掃描時，一旦掃描任務的優(yōu)先級高一些，會明顯感覺到其他任務受到影響。因此，鍵盤掃描的任務將由fpga來實現(xiàn)，當fpga檢測到有按鈕按下時，向cpu發(fā)送一個中斷。2邏輯處理，也就是plc功能。plc是一項復雜的功能，涉及復雜的串行的數(shù)學運算，因此決定使用cpu來實現(xiàn)。本系統(tǒng)定位在實現(xiàn)簡單的plc功能。3運動控制。運動控制是數(shù)控系統(tǒng)的核心，其中插補又是運動控制部分的核心。插補大體可以分為兩級：粗插補和細插補。相對來說，粗插補負責將g代碼轉變?yōu)檩^詳細的軌跡點信息，而細插補則將這些軌跡點細化為針對電機驅動器的脈沖信號進行輸出。從數(shù)學運算上來看，粗插補的運算量很大，而

31、細插補的運算量則很小。但是細插補對時間的準確性要求非常高，如果要用微處理器實現(xiàn)，則需要一個周期非常小的定時器，而且周期也會不斷變化，這樣會消耗大量的微處理器計算時間，甚至微處理器沒有時間運行其他的任務。對于fpga來說，實現(xiàn)這樣的細插補的功能則非常簡單，只需要很少的邏輯資源，而且脈沖的最大頻率也可以很高，至少可以遠遠超過外部接口器件的極限。因此，粗插補將由微處理器負責，而細插補理所當然由fpga來實現(xiàn)。4輔助控制。這部分功能較為繁瑣，而且?guī)缀跖c硬件沒有任何關系，所以用微處理器來實現(xiàn)。5數(shù)據(jù)處理。這部分功能也幾乎與硬件沒有任何關系，所以用微處理器來實現(xiàn)。6伺服處理。與運動控制的情況類似，伺服算法

32、的實現(xiàn)需要大量的串行的數(shù)學運算，而信號檢測部分如果用軟件實現(xiàn)的話則需要微處理器不斷去檢測信號的變化。因此，伺服算法部分由微處理器實現(xiàn)，信號檢測部分由fpga實現(xiàn)。2.5 硬件系統(tǒng)劃分雖然如上一小節(jié)所說，很多功能是軟件實現(xiàn)的，但是軟件也是運行在硬件上的，所以說，在進行硬件系統(tǒng)的劃分的時候也必須把軟件的運行基礎考慮在內(nèi)。這樣，從硬件設計者的角度上去分析，整個電路板系統(tǒng)可以分為板級系統(tǒng)和芯片級系統(tǒng)。板級系統(tǒng)的設計指印刷電路板的設計，芯片級系統(tǒng)指fpga內(nèi)部邏輯的設計。兩者雖然都是屬于硬件的范疇，但是兩者的設計對象、設計方法、開發(fā)流程和所需要使用的eda軟件都完全不同。板級系統(tǒng)由微處理器子系統(tǒng)，fpg

33、a子系統(tǒng)，da轉換子系統(tǒng)，信號隔離與轉換子系統(tǒng)，電源子系統(tǒng)構成。微處理器子系統(tǒng)負責運行數(shù)控的控制軟件，fpga負責脈沖信號的產(chǎn)生和計數(shù)、鍵盤的掃描和io的控制，da負責產(chǎn)生主軸變頻器所需要的模擬信號，信號隔離與轉換子系統(tǒng)負責各類機床信號的接口處理，電源子系統(tǒng)則為其他系統(tǒng)和繼電器提供電源。結構框圖如圖2.3所示。圖2.3 板級系統(tǒng)框圖芯片級系統(tǒng)由總線接口模塊、復位控制模塊、中斷控制模塊、定時器模塊、io控制模塊、編碼器計數(shù)器模塊和驅動器控制器模塊構成。其中總線接口模塊負責提供fpga內(nèi)部功能模塊與arm外部總線的接口，復位控制模塊為fpga內(nèi)部功能模塊提供復位信號，中斷控制模塊用于處理fpga內(nèi)

34、部功能模塊的中斷信號，定時器模塊為脈沖發(fā)生器提供定時信號，io控制模塊用于控制順序控制io，鍵盤掃描模塊負責控制1010鍵盤的掃描，編碼器計數(shù)器模塊用于檢測主軸和手輪的碼盤信號，驅動器控制器模塊用于產(chǎn)生、檢測電機驅動器的信號等8個模塊構成。整個結構框圖如圖2.4所示。圖2.4 芯片級系統(tǒng)框圖2.6 板級功能劃分2.6.1微處理器子系統(tǒng)微處理器子系統(tǒng)包括arm子系統(tǒng)、存儲器子系統(tǒng)和lcd接口、通信接口和串行接口，組成框圖如圖2.3所示。圖2.3 微處理器子系統(tǒng)框圖其中，arm是一種嵌入式處理器，主要負責運算，存儲器負責程序和數(shù)據(jù)的存儲以及文件系統(tǒng)，通信接口負責加工程序的下載和上傳，并行接口實現(xiàn)與

35、fpga的通信，串行接口實現(xiàn)對da轉換器的控制。存儲器子系統(tǒng)包括flash、sdram和nvram。flash存儲程序和文件，sdram存儲系統(tǒng)運行時的程序和數(shù)據(jù)，nvram存儲實時的系統(tǒng)狀態(tài)。通信接口實現(xiàn)與pc機的基于rs232標準的數(shù)據(jù)通信。并行接口實現(xiàn)與fpga的數(shù)據(jù)通信，串行接口實現(xiàn)對da轉換器控制。2.6.2 fpga子系統(tǒng)fpga子系統(tǒng)包括fpga、配置電路、下載接口、并行接口，組成框圖如圖2.4所示。圖2.4 fpga子系統(tǒng)框圖配置器件用于在上電時配置fpga，下載接口用于燒寫配制器件和直接配置fpga，并行接口實現(xiàn)與cpu子系統(tǒng)的通信。2.6.3 da轉換子系統(tǒng)da轉換子系統(tǒng)由

36、隔離器件、da轉換器和運放組成 ，框圖如圖2.5所示。圖2.5 da轉換子系統(tǒng)框圖隔離器件在cpu和da轉換器之間，屬于數(shù)字隔離方式，與使用模擬光耦或者隔離運放相比較，可以降低成本、提高精度，雖然實際系統(tǒng)模擬輸出的刷新速度會有一些影響，但是對于本系統(tǒng)還是可以滿足要求的。2.6.4 信號隔離與轉換子系統(tǒng)信號隔離與轉換子系統(tǒng)由低速量輸出隔離，功率放大，低速輸入隔離，高速輸出隔離，單端差分轉換，高速輸入隔離，差分單端轉換組成，框圖如圖2.6所示。圖2.6 信號隔離與轉換子系統(tǒng)框圖2.6.4 電源子系統(tǒng)新型的cpu和fpga的內(nèi)核電壓一般都使是2.5v或以下的，io電壓一般都使是3.3v，高速光耦一般

37、也需要5v電壓。根據(jù)要求，要使用現(xiàn)有的980t系統(tǒng)的開光電源，該電源可以提供5v，12v和24v電源。因此，需要電源模塊使用5v產(chǎn)生3.3v和2.5v，為了隔離的需要，還要使用24v產(chǎn)生另外的一個5v。2.7 芯片級功能劃分2.7.1 總線接口模塊cpu是通過自己的外部總線與fpga進行通信的，因此fpga需要對cpu的總線信號進行分析，然后進行cpu所需要的操作。這就需要總線接口模塊實現(xiàn)對cpu的外部總線的處理，根據(jù)地址產(chǎn)生其他各個模塊內(nèi)的寄存器的讀寫信號，各個模塊再根據(jù)這些的讀寫信號進行寄存器數(shù)據(jù)的改變或者輸出。2.7.2 復位控制模塊由于fpga的特點決定了在fpga上電完成配置以后，對

38、于很多型號的fpga其內(nèi)部狀態(tài)是不定的，而且不同型號的fpga配置完成所需要的時間也是不同的。因此，根據(jù)外部信號進行復位也是比較麻煩的。而如果fpga的內(nèi)部處于不定狀態(tài)的話，本系統(tǒng)所需要的io口的輸出也是不定的，這樣有可能在cpu對其io控制邏輯進行訪問以前會輸出有效的輸出，從而造成機床的運動，這顯然是不允許的。因此，需要有一個復位控制模塊，使fpga在配置完畢后自動進入特定狀態(tài)，在這種狀態(tài)下，所有的輸出都是無效的。而且可以通過當cpu對這一模塊的訪問，使fpga進入正常的工作狀態(tài)。同時，鑒于fpga的配置方法使其配置信息比較容易被竊取，還可以將這個模塊用于知識產(chǎn)權的保護，仿制竊取。2.7.3

39、 中斷控制模塊在fpga里，定時器模塊、鍵盤掃描、編碼器計數(shù)器和驅動器控制器都會產(chǎn)生中斷信號，共計7個中斷信號。但是cpu的外部中斷口線有限，所以需要fpga有一個中斷控制器，將這7個中斷信號變?yōu)橐粋€中斷信號送往cpu。2.7.4 定時器模塊本系統(tǒng)已經(jīng)計劃采用uc/osii操作系統(tǒng)，雖然uc/osii是專門用于控制的實時操作系統(tǒng)，但是從外部中斷發(fā)生到任務切換完成仍然需要一定的時間，在進行高速高精加工時與不使用操作系統(tǒng)的控制軟件相比是一個劣勢，為了使本系統(tǒng)有足夠的性能提升空間，在fpga內(nèi)設計了定時器模塊和脈沖數(shù)據(jù)緩沖功能。定時器模塊可以產(chǎn)生高精度的中斷信號，這個中斷可以為3個驅動器控制模塊提供

40、準確的時間，配合脈沖數(shù)據(jù)的緩沖功能，驅動器控制器模塊可以立刻開始下一輪的細插補工作。同時這個中斷信號會被發(fā)往cpu，然后cpu將新的數(shù)據(jù)寫入fpga。這樣降低了對cpu定時器和實時任務切換的依賴性，提高了脈沖的時間精度。2.7.5 鍵盤掃描模塊控制10x10的掃描鍵盤，具有自動掃描、去抖、連續(xù)按鍵功能。當檢測到按鈕按下時，將掃描碼存入到寄存器內(nèi)，同時產(chǎn)生一個中斷信號。2.7.6編碼器計數(shù)器模塊一般的脈沖編碼器輸出的是一對正交編碼信號和一個一轉信號。編碼器計數(shù)器模塊要實現(xiàn)對正交編碼信號的譯碼和計數(shù)，計數(shù)結果要放在模塊的寄存器內(nèi)，隨時供cpu讀取。2.7.7驅動器控制模塊驅動器控制模塊是芯片級系統(tǒng)

41、里最重要的部分了，她實現(xiàn)細插補功能，同時還要檢測和控制一些驅動器的io信號。目前的電機驅動器已經(jīng)開始大范圍的交流化，通常都可以接受脈沖/方向形式的控制信號。因此，這個模塊的主要工作就是要以cpu指定的頻率發(fā)送指定數(shù)量的信號。2.7. 8 io控制模塊目前計劃的功能只是簡單的實現(xiàn)io口的擴展。將來對系統(tǒng)升級的時候可能會加入簡單的plc功能。第三章 板級硬件設計3.1 板級設計的原則3.1.1 模塊化設計無論是原理圖設計，還是pcb設計，都要遵守模塊化設計的思想。原理圖模塊化可以使設計思路清晰，原理易于掌握，差錯容易。pcb模塊化則對于調(diào)試和可靠性的提高都有很大好處。而且模塊化設計對于系統(tǒng)以后的維

42、護、升級都有很多方便。3.1.2 盡量基于成熟的設計與廣州數(shù)控的980t系統(tǒng)比較，在總體結構和功能上是類似的，除了cpu、fpga和da外，接口電路和電源都沒有很大變化。在cpu和fpga的選型的時候要盡量選取自己有過使用經(jīng)驗的器件。這樣保證了可以集中精力抓主要矛盾，保證了項目的順利進行。3.1.3 可重構原則本系統(tǒng)采用的fpga要具有在系統(tǒng)可編程也就是isp（in system programmable）的能力，因此當一套產(chǎn)品生產(chǎn)出來以后，還可以改變fpga內(nèi)部的邏輯從而實現(xiàn)fpga功能的改變。cpu系統(tǒng)也要具有在系統(tǒng)燒寫flash的能力，這樣可以在不動器件的情況下改變存儲的程序，從而改變軟

43、件系統(tǒng)的功能。此外，為了將來可能出現(xiàn)的較大規(guī)模的升級，比如添加電機控制閉環(huán)功能，或者要求能夠多控制一臺驅動器，還需要將fpga的一部分備用io功能的接口電路用背板的形式處理，這樣將來需要使用這些io口的時候，可以只添加一塊新的就口電路背板，而不需要重新設計整個主板。3.1.4 兼容性原則由于本項目的特點，為了加快開發(fā)速度和便于以后生產(chǎn)，要盡量按照980t的現(xiàn)有部件，比如機箱、開關電源、lcd、接口電路的器件、接口插件等的標準去設計，也就是除了控制核心以外，其他的部分都要盡量與980t系統(tǒng)兼容。這樣設計出來的系統(tǒng)可以直接使用現(xiàn)有的部件和硬件測試系統(tǒng)，能夠大大的方便后期的調(diào)試和產(chǎn)品化工作。3.2

44、性能分析與初步設計3.2.1 cpu計算能力雖然cpu的計算能力可以比較準確的估計，但是由于實際使用時的算法不同，所以估計結果與最終體現(xiàn)出來的結果會有很大差距。由于我們以前沒有過具體的測試，所以只能根據(jù)現(xiàn)有系統(tǒng)的計算能力與實際實現(xiàn)結果的資料推測。目前的980t系統(tǒng)采用的是16位的cpuz180，cisc結構，主頻為20mhz，可以控制兩個軸的運動和大約40個io的順序動作。同時完成對88左右規(guī)模的鍵盤的掃描和lcd的控制。在這些工作中，首先io順序控制幾乎不需要什么運算量，然后lcd采用外部的掃描控制芯片，所需cpu的運算極少，再然后是鍵盤的掃描。在我們所作的uc/os2系統(tǒng)中，鍵盤掃描是作為

45、一個任務實現(xiàn)的，實際使用的結果發(fā)現(xiàn)，還是需要耗費不少cpu的運算量的。但是在原先的系統(tǒng)中沒有使用操作系統(tǒng)，節(jié)省了很多任務切換和內(nèi)部信號量處理時間，所以應該不會耗費多少cpu的運算資源。這樣，絕大多數(shù)運算資源是用來實現(xiàn)兩個軸的運動控制的，而且全部都是4字節(jié)或者8字節(jié)的運算?，F(xiàn)在是使用32位的cpu替代現(xiàn)有的cpu，具體型號就是s3c44b0x。該cpu屬于arm7tdmi結構，risc，最高速度66mhz。由于數(shù)控系統(tǒng)的工作條件比較惡劣，所以假設降頻使用，20khz。首先，由于s3c44b0x是32位cpu，內(nèi)部有8kb緩存，所以使用緩存時，僅從位數(shù)上來說，運算能力差不多是原先cpu的兩倍。但是

46、要考慮如下幾個不利因素：（1）arm7tdmi是risc結構，代碼效率不如cisc，也就是相同頻率、相同位數(shù)的條件下，在運行一般程序的時候，cisc系統(tǒng)可以完成更多的運算。（2）s3c44b0x內(nèi)部帶lcd控制器，當lcd刷新時需要dma操作，這是就會占用數(shù)據(jù)總線，從而影響cpu的運算。（3）設想中使用操作系統(tǒng)，操作系統(tǒng)通常占cpu時間資源的35。以及如下幾個有利因素：（1）arm7tdmi帶有部分dsp指令，這幾條指令對于數(shù)控這樣需要大量數(shù)學運算的應用十分有用。（2）由于可尋址的存儲器大大增加，編程時可以根據(jù)速度要求優(yōu)化。（3）arm7tdmi可以達到0.9 mips/mhz，幾乎都是單周期

47、指令。綜合以上幾個因素，估計數(shù)學運算能力，尤其是需要dsp運算的數(shù)學運算，arm7tdmi至少可以達到2倍于16位cpu的能力。而對于布爾運算和位運算，由于arm7tdmi的0.9 mips/mhz，優(yōu)勢會更明顯。因此，單從數(shù)學運算角度上分析，可以控制4個軸的運動。這些都是在20mhz的條件下估計的，如果將來發(fā)現(xiàn)cpu還是不夠用，可以提高主頻。3.2.2 實時性實時性主要包括相應時間和相應時間是否固定兩個方面。首先，對于lcd的刷新問題，當時用dma方式時，在dma傳送過程中不能相應中斷，所以將不采用dma方式。又由于arm7tdmi的中斷系統(tǒng)復雜，所以中斷相應會比z180慢，但是肯定可以滿足

48、實時性的要求。但是，實際使用時是帶操作系統(tǒng)的，這樣就決定了是否實時很大程度上依賴于操作系統(tǒng)的實時性。uc/os2是專門用于控制領域的實時操作系統(tǒng)，他的中斷相應時間是固定的。因此，問題集中在響應時間上。當采用不同的軟件結構的時候，相應時間是不一樣的，這里不想過多討論軟件問題，僅從硬件上討論如何讓軟件有一個良好的運行基礎。本系統(tǒng)的實時性最強的任務就是電機的運動控制。在本系統(tǒng)中，使用fpga產(chǎn)生脈沖信號。這個方法與980t使用cpldmax7128產(chǎn)生信號的方法是一樣的，但是現(xiàn)在是使用acex系列fpga，其邏輯容量比max7128有很大的提高。利用大量的邏輯資源可以實現(xiàn)很多復雜的邏輯。首先就是實現(xiàn)

49、脈沖數(shù)據(jù)的緩沖。由于電機控制的實時性要求，當所需要發(fā)的脈沖發(fā)完以后再向cpu中斷，然后cpu再發(fā)送新一組數(shù)據(jù)，顯然不合理，而且如果cpu正在中斷處理之中，無法及時相應就更麻煩了。所以在fpga內(nèi)部添加一級緩沖，也就是當fpga在按照cpu給定的數(shù)據(jù)發(fā)送脈沖的時候，cpu可以向fpga寫入下一次要發(fā)送的脈沖的數(shù)據(jù)，這樣，當fpga發(fā)送完本次的數(shù)據(jù)后可以立即開始發(fā)送下一個數(shù)據(jù)，可以做到絕對的實時。由于有fpga的緩沖，cpu的實時性要求大大降低，對于軟件的規(guī)劃有很大方便之處。3.2.3 存儲能力32位的s3c44b0x與原先的16位cpu z180其數(shù)據(jù)、程序存儲器各64kb，相比程序、數(shù)據(jù)存儲能

50、力的擴充可以說非常非常大。s3c44b0x的程序、數(shù)據(jù)存儲范圍是256mb，但是由于某些地址被內(nèi)部占用，還有一些受地址總線的限制，實際所能擴充的可尋址范圍要小一些。而且s3c44b0x可以使用sdram，大大提高了存儲密度，降低了成本。sdram最多可以擴充到64mb。這對于高級一些的應用是足夠的了。同時，在系統(tǒng)中還有nand flash，這是類似電子盤的器件，容量為16mb，在pcb不變的情況下可以還用128mb容量。3.2.4 fpga的選擇和io擴展能力acex1k是altera公司的基于sram技術的，用于低端應用的高性價比fpga，分為1k10、1k30、1k50和1k100，容量分

51、別為1萬、3萬、5萬、10萬門，雖然容量不同，但是在相同封裝的情況下管腳兼容（個別情況出外）。根據(jù)需求，順序控制io需要72個，鍵盤需要20個，電機驅動器接口需要18個，主軸、手輪需要5個，共計115個。顯然s3c44b0x自身的io口線顯然不能滿足要求。本系統(tǒng)采用fpga來擴展io。采用acex的1k50或者1k100，208腳pgfp封裝的芯片，共有147個用戶可用io。其中，部分用于實現(xiàn)與s3c44b0x的通信，需要大約30個。這樣，剩余的io口可以滿足需要。為了調(diào)試需要，樣機會采用1k100，一旦電路成熟以后可以根據(jù)實際需要采用較小容量的芯片。3.2.5 實現(xiàn)方案根據(jù)需求，主要器件的選

52、擇方案如下：（1）cpu采用s3c44b0x，存儲系統(tǒng)包括2mb的flasham29lv160，用于存儲程序；32mb的sdramhy57v561620，用于存儲運行時的程序和數(shù)據(jù)；32kb的nvramds1230，兩片，用于實時保存數(shù)據(jù)；16mb的nand flashk9f2808u，用于實現(xiàn)文件系統(tǒng)；（3）fpga采用208腳的ep1k50，配置存儲器使用epc2。（4）da轉換器采用ad7243，010v輸出。（5）電源模塊采用兩片lm1085和一片lm2575，分別用于產(chǎn)生各種電壓。3.3 cpu子系統(tǒng)3.3.1 arm子系統(tǒng)arm子系統(tǒng)包括s3c44b0x型嵌入式cpu，時鐘、復位電

53、路，jtag接口和實時時鐘rtc（real time counter）電路。s3c44b0x除了具有arm7tdmi內(nèi)核以外，還具有多種片內(nèi)外圍設備，主要包括存儲器接口、lcd控制器、異步串口、同步串口、通用io等。時鐘采用的是6mhz外部晶體，利用arm片內(nèi)的pll模塊，可以將cpu的運行速度提高到66mhz。復位電路沒有使用普通的阻容復位，而是采用的復位專用芯片imp811t，該芯片具有電壓監(jiān)視和手動復位輸入功能。當供電電壓小于3.08v時輸出復位信號。jtag接口按照arm公司的建議電路設計。要特別說明的是由于arm7tdmi內(nèi)部jtag的設計不是實現(xiàn)通過jtag接口控制整個芯片的復位，

54、所以這里把系統(tǒng)的復位信號通過一個跳線與ntrst相連，這樣可以讓s3c44b0x里邊的jtag狀態(tài)機與其他部分同時復位。圖3.1 jtag接口rtc電路用于在掉電時維持s3c44b0x內(nèi)的實時時鐘電路的運行，經(jīng)過軟件的初始化以后，該電路可以為系統(tǒng)提供準確的絕對時間。rtc電路的電源部分比較重要，為了長久的使用rtc功能，必須要給在掉電的時候為rtc電路供電的電池充電。rtc電路的電源部分的電路如圖3.2所示，vdd33為3.3v，vddrtc為2.5，是rtc的電源，vdd5為5伏。圖3.2 rtc供電電路由于二極管的正向壓降與所通過的電流有關，在實際測試中發(fā)現(xiàn)，當電池處于電量滿的時候，上電前

55、dd2005和dd2003總共的壓降為0.8v左右，這樣vddrtc可以穩(wěn)定在2.8v。上電后每個dd2004和dd2000總共的壓降為0.2v左右，這樣vddrtc可以穩(wěn)定在2.9v。仍然處于s3c44b0x數(shù)據(jù)手冊上的說明的工作電壓范圍之內(nèi)。3.3.2 存儲器子系統(tǒng)1nor flash采用am29lv160b，2mbyte，用于存儲啟動代碼，該代碼完成對s3c44b0x的初始化，然后將主程序從自身復制到sdram里。實際存儲容量需要根據(jù)主程序存放的位置不同，相差較大，但是為了調(diào)試采用了較大的。由于s3c44b0x復位后自動從0x00000000開始之行，所以該flash使用了bank0。2sdram采用hy57v561620，32mbyte，用于存儲運行時的主程序和常量。由于s3c44b0x的限制，只有bank6和bank7可以使用sdram，所以，該芯片使用bank6，起始地址是0xc0000000。3nand flash采用k9f2808u，16mbyte，用于存儲文件和資源，使用bank1。由于非線性flash的特點，