现场总线的开关量 I/O 模块的总体方案设计

3.1远程IO产品简介

随着信息技术的发展，智能化、信息化、网络化成为现代工业控制的发展潮流。20世纪80年代以来，开放的工业控制总线迅速发展，在此基础上通过网络连接的分散控制和嵌入式设备的控制技术逐步发展成熟，远程I/O就是在这种条件下发展的一类产品，开放和通用是其主要特征。符合开放的总线规约，如Modbus、Device Net、Profibus-DP、Ethernet/IP等，能直接接入相应的网络，可与其他制造商提供的可编程控制器、上位机协同工作。可分散配置在现场，连接当地的输入/输出信号，可通过网络连接到控制器，实现要求的控制。规约的开放性使它可连接到任何其他制造商符合规范的各种控制器。

正是这种通用性使远程I/O产品成为独立的产品而得到迅速的发展，成为工业控制领域重要的基础件。远程I/O模块主要应用于工业自动化控制系统，可用于连接工业控制系统中的各种现场装置数字量、模拟量输入/输出信号。

20世纪80年代出现的IO产品，只作为PLC的专用附件，用于IO模块的远程分散配置，使用专用的通信规约与主机连接。随着现场总线的发展，通过开放总线连接的远程IO模块才成为可独立使用的产品。近年来逐渐出现了可配置远程I/O模块。可配置是指一个远程I/O节点所连接的输入/输出的模块数和规格(输入或输出、信号电平、数字量或模拟量等)可在规定范围内自由组合，以适应不同现场的要求，同时还可通过选择接入的总线通信适配器适应不同的总线规约。可配置远程I /O模块非常适合多总线的产品系列，在应用于不同的总线类型时，无需更换整个模块，只需更换相应的总线通信适配器即可。

3.2 IO模块的需求分析

飞速发展的无线通信技术对电子设备的现场快速测试提出越来越高的要求，这必须依靠自动测试系统来完成。微波自动测试的目标和步骤千差万别，为提高测试效率，需要将微波开关矩阵融入到自动测试系统中。微波开关矩阵主要实现自动测试设备与被测电路单元之间的信息交换，以及为被测单元提供必要的负载，是微波自动测试系统的重要组成部分。

本论文提出了一种基于MODBUS现场总线的开关量IO模块设计，开关量的输出和采集就是基于微波开关矩阵控制系统而设计的，采用RS485接口应用MODBUS协议与上位机通信，可同时进行16路开关量的控制和采集，通过上位机界面可灵活配置。

3.3系统硬件方案设计

本方案采用的核心处理器S3C2440是一款由Samsung公司设计的低功耗、高度集成的16/32位RISC处理器，它采用289脚FBGA封装，为手持设备和一般类型应用提供了低价格、低功耗、高性能小型微控制器的解决方案。

系统硬件主要包括：S3C2440处理器，存储单元( Flash和SDRAM )、电源模块、时钟模块、复位模块、JTAG调试模块、网络模块、RS485模块、IO模块、键盘模块。

S3C2440处理器负责对单元的控制、运算和处理等功能;存储单元为Flash和SDRAM;电源模块采用220V交流电，经过电压转换模块得到内核、IO等的工作电压;时钟模块采用12M的无源晶振作为系统外部时钟源，和一个32.768kHz的无源晶振作为RTC时钟源;复位模块防止程序跑飞，进行及时复位;JTAG用来对bootloader的烧写;网络模块用来快速更新内核、文件系统及应用程序;RS485模块用于基于MODBUS协议的串口通信;IO模块用来对开关量的控制和采集;键盘模块用来对本地进行操作、测试。

3.4系统软件方案设计

软件设计主要包括嵌入式操作系统以及用户应用程序，即嵌入式Linux操作系统环境的建立以及在此系统下进行应用程序的开发。

●嵌入式Linux软件设计开发流程

第一，建立开发环境

操作系统一般使用RedHatLinux，版本从7到9都可以，选择定制安装或全部安装，通过网络下载相应的GCC交叉编译器机型安装(例如arm - Linux-gcc、arm-uclibc-gcc)，或者安装产品厂家提供的交叉编译器。

第二，配置开发主机

在Linux下，配置串口通讯工具minicom，其作用是作为调试嵌入式开发板的信息输出的监视器和键盘输入的工具。配置网络，主要是配置网络文件系统NFS，需要关闭防火墙，简化嵌入式网络调试设置过程。

第三，建立引导装载程序Bootloader

从网站上下载一些公开源代码的bootloader，如U-boot、blob、vivi等，根据自己具体的芯片进行移植修改。例如三星公司的ARM7、ARM9系列的芯片，这样就需要修改开发板上Flash的烧写程序，网络上有免费下载的Windows下通过JTAG并口简易仿真器烧写ARM外围Flash芯片的烧写程序，也有Linux下的公开源代码的J-Flash程序。

第四，下载裁减编译好的Linux操作系统

根据硬件平台从网上下载适当的Linux源码，下载后根据应用再添加特定硬件的驱动程序，进行调试修改，对于带MMU的CPU可以使用模块方式调试驱动。

第五，建立根文件系统

使用busybox软件进行根文件系统功能裁减，产生一个最基本的根文件系统，再根据自己的应用需要添加其他程序，需要使用mkcramfs、genromfs等工具产生烧写镜像文件。

第六，开发应用程序

应用程序可以放入根文件系统中，也可以放入YAFFS、JFFS2文件系统中，有的应用不使用根文件系统，直接将应用程序和内核设计在一起。

第七，烧写内核、根文件系统、应用程序

●应用程序设计

本论文的应用程序设计主要是针对基于MODBUS协议的串口编程。FreeMODBUS是针对通用的Modbus协议栈在嵌入式系统中应用的一个实现，便于移植到linux内核中。

MODBUS协议的串口编程分为上位机和下位机两部分;上位机以Windows XP为开发平台，采用VC++软件设计界面，利用MSComm控件进行MODBUS串口编程，具有操作简单，配置灵活的特点;下位机以嵌入式Linux为核心平台，用C语言实现了基于RS485接口的MODBUS串口编程。

4开关量I/O模块硬件结构设计

4.1硬件系统整体设计

硬件的设计首先应该考虑它的性能及市场前景，其次还要顾及到它的成本和开发时间，力求它的性价比及开发时间等指标达到最优。

整个装置的硬件包含两块电路板：ARM9S3C2440核心板和外围电路板。选用protel99SE来绘制电路原理图和PCB，系统硬件结构如图4.1所示：

4.2核心处理器芯片的选择

4.2.1 ARM简介

ARM (Advanced RISC Machine )公司是一家专门从事芯片IP设计与授权业务的英国公司，其产品有ARM内核以及外围接口。ARM内核是一种32位RISC微处理器，具有功耗低、性价比高和代码密度高等特点。

1991年ARM公司成立于英国剑桥，ARM公司是专门从事基于RISC技术芯目前片设计开发的公司，作为知识产权供应商，本身不直接从事芯片生产，靠转让设计许可由合作公司生产各具特色的芯片，世界各大半导体生产商从ARM公司购买其设计的ARM微处理器核，根据各自不同的应用领域，加入适当的外围电路，从而形成自己的ARM微处理器芯片进入市场。目前，全世界有几十家大的半导体公司都使用ARM公司的授权，因此既使得AR M技术获得更多的第三方工具、制造、软件的支持，又使整个系统成本降低，使产品更容易进入市场被消费者所接受，更具有竞争力。

4.2.2 S3C2440简介

在工业控制领域有核心处理芯片品种多，技术都比较成熟，稳定性好，给我们的选择余地比较大。8位单片机以51内核单片机为代表，16位单片机以TIMSP430为代表，32位单片机以ARM7、ARM9内核嵌入式处理器为代表。51内核单片机是目前应用最广泛，工程师涉足人数最多的单片机，工业控制的产品大多数是基于51内核单片机开发的，它的最大优点是技术成熟，电磁兼容性好，价格便宜，开发成本低，开发的人数比较多。它的最大的缺点是寄存器位数少、可寻址空间范围小，不利于做一些比较复杂的算法运算，或者一些外围设备比较多的应用;ARM7处理器采用3级流水线结构，且主频较低，目前已逐渐退出主流应用场合。ARM9处理器，采用了更多的晶体管，能够达到两倍以上于ARM7处理器的处理能力。这种处理能力的提高是通过增加时钟频率和减少指令执行周期实现的。最后选用了市场上比较流行的基于ARM9内核的S3C2440微处理器，它是工业级芯片，具有非常丰富的片上功能。

S3C2440微处理器采用289-FPGA封装，为手持设备和通用嵌入式应用提供了丰富的片上集成系统解决方案， 16/32位RISC体系结构和ARM920T内核强大的指令集，主频为400MHz，其ARM920T核由ARM9TDMI、存储器管理单元(MMU)和高速缓存三部分组成。

其中，MMU可以管理虚拟内存，高速缓存有独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。ARM9 20T有两个内部协处理器：CP14和CP15.CP14用于调试控制，CP15用于存储系统控制以及测试控制。它的内部结构如图4 .2所示：

S3C2440X芯片集成了大量的功能单元，包括：

(1) 内核采用1.2 V供电，存储器采用3.3V独立供电，外部IO采用3.3 V独立供电，16KB数据Cache，16KB指令Cache，MMU;

(2) 内置外部存储器控制器(SDRAM控制和芯片选择逻辑);

(3) LCD控制器(最高4K色STN和256K彩色TFT)，一个LCD专用DMA;

(4) 4路带外部请求线的DMA;

(5) 三个通用异步串行端口(IrDA1.0 ， 16-Byte TxFIFO ， and 16-Byte RxFIFO)， 2通道SPI;

(6) 一个多主IIC总线，一个IIS总线控制器;

(7) SD主接口版本1.0和多媒体卡协议版本2.11兼容;

(8) 2个USB Host接口，一个USB Device(VER1.1)接口;

(9) 4个PWM定时器和一个内部定时器;

(10)看门狗定时器;

(11)130个通用I/O;

(12)24个外部中断;

(13)电源控制模式：标准、慢速、休眠、掉电;

(14)8通道10位ADC和触摸屏接口;

(15)带日历功能的实时时钟;

(16)芯片内置PLL;

(17)数码相机接口;

(18)设计用于手持设备和通用嵌入式系统;

(19)16/32位RISC体系结构，使用ARM920TCPU核的强大指令集;

(20)ARM带MMU的先进的体系结构支持Windows CE、EPOC32、Linux;

(21)指令缓存(Cache)、数据缓存、写缓冲和物理地址TAGRAM，减小了对主存储器带宽和性能的影响;

(22)ARM920TCPU核支持ARM调试的体系结构;

(23)内部先进的位控制器总线( AMB A2.0 ，AHB/APB)。

4.3存储器模块

存储器模块包含：64M的FLASH和2片32M的SDRAM.

存储器模块：FLASH存储器是一种在系统可编程器件，存储的信息在系统掉电后不会丢失。它具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分区编程(烧写)和擦出等特点，并且可由内部潜入的算法完成对芯片的操作，因而在各种嵌入式系统中得到了广泛的应用。作为一种非易失性存储器，FLASH在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电以后需要保存的用户数据等。主要的生产厂商为Intel、ATMEL、AMD、SAMSUNG等，他们生产的同型器件一般具有相同的电气特性和封装形式，可以通用。常用的FALSH为8位或16位的数据宽度，编程电压为3.3V.本系统中使用的是三星K9F1208的一款Nand flash，数据存储容量为64MB，采用块页式存储管理。8个I/O引脚充当数据、地址、命令的复用端口。如图4.3所示为S3C2440和K9F1208的连接电路原理图。

与FLASH存储器相比较，SDRAM不具有掉电保持数据的特性，但其存取速度大大高于FLASH存储器，且具有读、写属性。因此，SDRAM在系统中主要用做程序的运行空间、数据及堆栈区。当系统启动时，CPU首先从复位地址0X0处读取启动代码，在完成系统的初始化后，程序代码一般调入SDRAM中运行，以提高系统的运行速度;同时，系统及用户堆栈、运行数据也都放在SDRAM中。SDRAM具有单位空间存储容量大、价格便宜的优点，已广泛应用在各种嵌入式系统中。SDRAM的存储单元可以理解为一个电容，总是倾向于放电，为避免数据丢失，必须定时刷新(充电)。因此，要在系统中使用SDRAM，就要求微处理器具有刷新控制逻辑，或在系统中另外加入刷新控制逻辑电路。S3C2440微处理器片内具有独立的SDRAM刷新控制逻辑，可方便地与SDRAM接口相连。目前常用的SDRAM为16位数据宽度，工作电压一般为3.3 V.本系统中使用HY57V561620作为SDRAM，其基本特性为：工作电压为3.3 V，按4Bank *4M *16 Bit方式组织，单片存储容量为32 MB，支持自动刷新( Auto-Refresh )和自刷新(Self-Refresh )功能，16位数据宽度。如图4.4所示为S3C2440和HY57V561620的连接电路原理图。

 

 

4.4电源模块

供电单元在本系统中起着很重要的作用，电源模块结构如图4.5所示：

本系统采用220V交流电，经过开关电源产生28V的直流电给光耦继电器供电，经过电压转换模块产生5V直流电给AZ1117、MAX485供电，经过AZ1117产生3.3 V给存储器和IO接口供电，经过MIC5219产生1.3V给S3C2440内核供电。另外，本系统电源模块设计中增加了许多电容，可以起到储能、滤波的作用，当外界电压因干扰而波动时，电容会释放或吸收电量，维持电压稳定。

4.5 IO模块

4.5.1 GPIO接口介绍

GPIO，英文全称为General-Purpose I/O ports，即通用I/O口。在嵌入式系统中常常有数量众多，但是结构却比较简单的外部设备/电路，对这些设备/电路有的需要CPU为之提供控制手段，有的则需要被CPU用作输入信号。而且，许多这样的设备/电路只要求一位控制，即只要有开/关两种状态就够了，比如灯亮与灭。对这些设备/电路的控制，使用传统的串行口或并行口都不合适。所以在微控制器芯片上一般都会提供一个“通用可编程I/O接口”，即GPIO.接口至少有两个寄存器，即“通用IO控制寄存器”与“通用IO数据寄存器”。数据寄存器的各位都直接引到芯片外部，而对这种寄存器中每一位的作用，即每一位的信号流通方向，则可以通过控制寄存器中对应位独立的加以设置。这样，有无GPIO接口也就成为微控制器区别于微处理器的一个特征。

在实际的MCU中，GPIO是有多种形式的。比如，有的数据寄存器可以按照位寻址，有些却不能按照位寻址，编程时就要较大区别了。比如传统的8051系列，就区分成可位寻址和不可位寻址两种寄存器。另外，为了使用的方便，很多MCU把glue logic等集成到芯片内部，增强了系统的稳定性能，比如GPIO接口除去两个标准寄存器必须具备外，还提供上拉寄存器，可以设置IO的输出模式是高阻，还是带上拉的电平输出，或者不带上拉的电平输出。这在电路设计中，可以简化外围电路。

S3C2440的GPIO有130pin，通过下面9个寄存器控制和设置。

PortA (GPA)： 25-input/output port

PortB (GPB) ： 11-input/output port

PortC (GPC) ： 16-input/output port

PortD (GPD)： 16-input/output port

PortE (GPE)： 16-input/output port

PortF (GPF)： 8-input/output port

PortG (GPG)： 16-input/output port

PortH (GPH) ： 9-input/output port

PortJ (GPJ)： 13 -input/output port

S3C2440的I/O口，很多是复合功能的接口，既可以作为普通的I/O口使用，也可以作为特殊外设接口。在程序设计时，要对整体的资源有所规划，初始化时就应该把所有资源安排合理。避免应用时出现问题。

S3C2440的9个端口，其寄存器是相似的。除了两个通用寄存器GPxCON、GPxDAT外，还提供了GPxUP用于确定是否使用内部上拉电阻(其中x为A-J，需要注意的是没有GPAUP)。应用的主要步骤就是：

设置GPIO控制寄存器GPxCON

设置GPIO上拉寄存器GPxUP

初始化完成后，就可以通过对GPxDAT的操作来实现相应的应用。其中，PORTA与PORTB-J在功能选择方面有所不同，GPACON的每一位对应一根引脚(共23pin有效)。当某位设为0，相应引脚为输出引脚，此时往GPADAT中写0/1，可以让引脚输出低电平/高电平;当某位设为1，则相应引脚为地址线，或者用于地址控制，此时GPADAT没有用。一般而言，GPACON通常全设为1，以便访问外部存储器件。PORTB-H在寄存器操作方面完全相同。GPxCON中每两位控制一根引脚：00表示输入，01表示输出，10表示特殊功能，11保留。GPxDAT用于读/写引脚：当引脚设为输入时，读此寄存器可知相应引脚状态是高/低;当引脚设为输出时，写此寄存器相应位可以使相应引脚输出低电平或高电平。GPxUP：某位设为1，相应引脚无内部上拉;为0，相应引脚使用内部上拉。关于特殊功能，那需要结合特殊外设来进行设置。

4.5.2开关量输入输出部分电路设计

开关量输入输出电路是基于SSA12183_33系列的同轴机械式微波开关。此系列开关具有频率范围宽，插损小，驻波比低，隔离度高，可靠性高，寿命长等优点，并具有极佳的电器性能和机械性能，可应用于航天，航空，雷达，通信等微波通信系统和地面测试系统。其相关技术指标如下：

(1)直流指标

工作电压：DC28V(24-32V )开关速率：≤20ms

工作电流:120mA/DC28V 工作温度: -35℃～70℃

存储温度:-55℃～90℃ 工作寿命: >=106

(2)射频指标：

 

 

(3)工作原理：SSA12183_33系列同轴机械式微波开关具有遥测功能，其原理如图4.6所示：

图中J1,J2,J3为射频接口,SMA(F)接头。

+1,+2，-C为控制端，1，2，C为遥测端

开关切换信号为+28V/280mA(100ms)脉冲，端子-C接地，当脉冲加于+1接口，射频通道J1-J3连通，遥测脚C-1连通;当脉冲加于+2接口，射频通道J2-J3连通，遥测脚C-2连通。

开关量输入电路如图4.7所示，主要完成数字量信号的输入，由2片74HC151(8选1的数据选择器)组成，真值表如图4.8所示，作数字遥测信号的采集，并用10K电阻上拉到3.3 V，形成16个开关量信号的输入。

开关量输出电路如图4.9所示，主要完成数字量信号的输出，由2片74LVCH244和5片欧姆龙生产的光耦继电器G3VM-402J组成，形成16个开关量输出。其中74lvch244不仅实现了数据的缓冲隔离，也在一定程度上实现了对CPU的I/O接口的保护，它有8个输入端，8个输出端，使用较为简单。光耦继电器用于低电压逻辑电路驱动大电流负载，输出可承受28V、120mA的直流电流，作为微波开关的控制端输入。

4.6 RS485模块

4.6.1串口基本类型介绍

(1).RS-232串行接口标准

目前RS-232是PC机与通信工业中应用最广泛的一种串行接口。RS-232被定义为一种在低速率串行通讯中增加通讯距离的单端标准。RS-232采取非平衡传输方式，即所谓单端通讯。由于其发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右，所以其共模抑制能力差，再加上双绞线上的分布电容，其传送距离最大为约15米，最高速率为20kb/s. RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的，其驱动器负载为3～7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。

(2).RS-422与RS-485串行接口标准

2.1).平衡传输

RS-422、RS-485与RS-232不一样，数据信号采用差分传输方式，也称作平衡传输，使用一对双绞线，将其中一线定义为A，另一线定义为B，通常情况下，发送驱动器A、B之间的正电平在+2～+6V，是一个逻辑状态，负电平在-2～-6V，是另一个逻辑状态。另有一个信号地C，在RS485中还有一“使能”端，而在RS-422中这是可用可不用的。“使能”端是用于控制发送驱动器与传输线的切断与连接。当“使能”端起作用时，发送驱动器处于高阻状态，称作“第三态”，即它是有别于逻辑“1”与“0”的第三态。

接收器也作与发送端相同的规定，收、发端通过平衡双绞线将AA与BB对应相连，当在收端AB之间有大于+200mV的电平时，输出正逻辑电平，小于-200mV时，输出负逻辑电平。接收器接收平衡线上的电平范围通常在200mV至6V之间。

2.2). RS-422电气规定RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”，它定义了接口电路的特性。典型的RS-422是四线接口。实际上还有一根信号地线，共5根线。其DB9连接器引脚定义。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力，故允许在相同传输线上连接多个接收节点，最多可接10个节点。即一个主设备(Master)，其余为从设备(Salve)，从设备之间不能通信，所以RS-422支持点对多点的双向通信。接收器输入阻抗为4k，故发端最大负载能力是10×4k +100Ω(终接电阻)。RS-422四线接口由于采用单独的发送和接收通道，因此不必控制数据方向，各装置之间任何必须的信号交换均可以按软件方式(XON/XOFF握手)或硬件方式(一对单独的双绞线)实现。

RS-422的最大传输距离为1219米，最大传输速率为10Mb/s.其平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100kb/s速率以下，才可能达到最大传输距离。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长的双绞线上所能获得的最大传输速率仅为1Mb/s. RS-422需要一终接电阻，要求其阻值约等于传输电缆的特性阻抗。在短距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻。终接电阻接在传输电缆的最远端。

3.2).RS-485电气规定由于RS-485是从RS-422基础上发展而来的，所以RS-485许多电气规定与RS-422相仿。如都采用平衡传输方式、都需要在传输线上接终接电阻等。RS-485可以采用二线与四线方式，二线制可实现真正的多点双向通信，而采用四线连接时，与RS-422一样只能实现点对多点的通信，即只能有一个主(Master)设备，其余为从设备，但它比RS-422有改进，无论四线还是二线连接方式总线上可多接到32个设备。

RS-485与RS-422的不同还在于其共模输出电压是不同的，RS-485是-7V至+12V之间，而RS-422在-7V至+7V之间，RS-485接收器最小输入阻抗为12k ，而RS-422是4k，RS-485满足所有RS-422的规范，所以RS-485的驱动器可以用在RS-422网络中应用。

4.2).RS-485有关电气规定。

RS-485与RS-422一样，其最大传输距离约为1219米，最大传输速率为10Mb/s.平衡双绞线的长度与传输速率成反比，在100 kb/s速率以下，才可能使用规定最长的电缆长度。只有在很短的距离下才能获得最高速率传输。一般100米长双绞线最大传输速率仅为1Mb/s

RS-485需要2个终接电阻，其阻值要求等于传输电缆的特性阻抗。在矩距离传输时可不需终接电阻，即一般在300米以下不需终接电阻，终接电阻接在传输总线的两端。

4.6.2串口电路设计

S3C2440带有三个通道的UART，可以通过TTL到RS485的电平转换实现RS485接口，实现RS485通信。如图4.10所示为S3C2440和MAX485的连接电路原理图。

MAX485是用于支持RS-485/RS-422通信的低功耗收发器，内含一个独立的驱动器和接收器，支持半双工收发。它完成将TTL电平转换为RS-485电平的功能。RO和DI端分别为接收器的输出和驱动器的输入端，与S3C2440连接RXD和TXD即可;RE和DE端分别为接收和发送的使能端，由GPH1来控制使能端，当/RE为逻辑0时，器件处于接收状态;当DE为逻辑1时，器件处于发送状态，因为MAX485工作在半双工状态，所以只需用S3C2440的一个管脚控制这两个引脚即可;A端和B端分别为接收和发送的差分信号端，当A引脚的电平高于B端时，代表发送的数据为1;当A引脚的电平低于B端时，代表发送的数据为0.在与S3C2440连接时接线非常简单，只需要一个信号控制MAX485的接收和发送即可。同时将A和B端之间加匹配电阻，本电路选用120Ω的电阻。

4.7其他外围模块

4.7.1时钟模块

S3C2440需要一个12M的无源晶振作为系统外部时钟源，和一个32.768kHz的无源晶振作为RTC时钟源。其中12M的无源晶振经CPU内部PLL电路倍频后作为CPU基总线的工作时钟和片内功能模块的工作时钟。片内的PLL电路兼有频率放大和信号提纯的功能，因此，系统可以以较低的外部时钟信号获得较高的工作频率，以降低因高速开关时钟所造成的高频噪声，这是基于ARM微处理器系统常采用的一种手段。晶振电路原理图如图4.11所示。

4.7.2复位模块

MAX811T是一款连接比较简单的手动复位芯片，nMR引脚接开关，nRESET引脚接CPU的复位引脚。复位电路原理图如图4.1 2所示。

4.7.3 JTAG调试模块

JTAG是在开发过程中十分常用的接口，由于S3C2440处理器内部已提供了对JTAG的支持，因此只需要按照电气规范进行直接连接即可。该模块用来对首次boot loader的下载，操作简便。JTAG电路原理图如图4.13所示。

4.7.4网络模块

CS8900A是由美国CIRRUSLOGIC公司生产的以太网控制器。其性能优良，功耗低，价格低廉。传输速率为10 Mb/s.该接口电路中CS8900A工作在16位模式下，网卡芯片复位默认工作方式为I/O连接，寄存器的默认基址是300H.S3C2440的片选线nGCS3作为CS8900A的片选信号。由74HC14和74HC32两种门电路组成复位电路，为新片提供复位信号。RJ45接头选择HR911103A，该接头集成网络变压器的，可提高稳定性和可靠性，且减小体积。该模块用来快速更新操作系统内核和文件系统.

4.7.5键盘模块

键盘模块由两片74HC151组成，并接10K上拉电阻，每个按键集成LED灯，用来指示开关通路状态。其原理图如图4.14：

A-B端驱动LED用于表示按键状态，C端接地，D端为“读”端，按键在自由状态下，由于上拉作用，D为高电平，按下按键，1-2导通，D端为低电平，由D端高低电平的变化即可实现对按键操作的识别。

4.7.6 RS232转RS485模块

HTD-RS232/RS485的特点：先进的串口窃电技术，效率高达90%以上，只用TX、RX、GND三线;独立的串口保护电路，具有抗静电、抗雷击、突波抑制功能;可带电插拔;通信距离在115200bps可达500米，19.2Kbps可达1.2公里，在1.2 Kbps时可达2公里，在30 0bps可达3公里;内置智能模块，自动识别RS-485信号流向，零延时自动转发技术;通信波特率0-150Kbps自适应;内置600W/ms抗雷击保护器和1500V抗静电保护器;RS-485线路保护，RS-485信号无需共地，网络成本低;工业级设计，工作温度范围：-45℃-85℃