0P7200嵌入式多功能控制器從原理到應(yīng)用全解析

1 0P7200多功能控制器簡介

1.1 外觀

0P7200具有9個薄膜按鍵，1/4 VGA(320×240像素)帶程控開關(guān)的白色背光LCD和409* 096模擬量觸摸屏，如圖1所示。0P7200外形尺寸為144 mm×112 mm×43 mm，已通過CE認(rèn)證，可在惡劣的工作環(huán)境中穩(wěn)定工作。

1.2 內(nèi)部結(jié)構(gòu)

0P7200多功能控制器的內(nèi)核是Rabbit 2000微處理器，它以CPLD作為譯碼單元，同時擴(kuò)充片外Flash存儲器和SRAM存儲器。在接口方面，微處理器Rabbit 2000直接控制RS485、RS232、以太網(wǎng)等接口，同時利用CPLD可實現(xiàn)對其他接口的控制，如數(shù)字輸入/輸出接口、模數(shù)轉(zhuǎn)換控制接口，LCD顯示控制接口、鍵盤控制接口、觸摸屏控制接口等。其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖2所示。

1.3 引腳功能描述

0P7200的引腳配置如圖3所示，各引腳功能描述如下：1)19路開關(guān)量輸入通道，輸入電壓范同為±36 V且?guī)в羞^壓保護(hù)功能;2)8路開關(guān)量輸出通道，每路可以用軟件進(jìn)行單獨(dú)配置，且每個通道在有源時最大可輸出電壓40V、電流350 mA，無源時最大可輸出電壓40V、電流250 mA，三態(tài)時最大輸出電壓40V;3)模擬量采集通道，單端輸入時提供8路11位分辨率的模擬輸入通道，差分輸入時提供4路12位分辨率的模擬輸入通道，且輸入信號可用軟件設(shè)定增益，單端輸入時在0～20.0 V范圍內(nèi)有8種選擇，差分輸入時在0～±20.0 V范圍內(nèi)也有8種選擇;4)10Base T以太網(wǎng)接口，帶RJ-45接口;5)3個串口，其中包括1個RS485接口，2個3線的RS232接口;6)復(fù)位引腳，低電平有效;7)2個外部電源接口，可使用9～40 V的直流電源或24 V的交流電源，且內(nèi)部具有穩(wěn)壓電路。同時，OP7200內(nèi)部有可更換的3V硬幣型鋰電池，用于保持實時時鐘和SRAM。

1.4 軟件開發(fā)環(huán)境

OP7200的編程使用Z-World工業(yè)級的Dynamic C(或動態(tài)C)軟件開發(fā)平臺，它是一套用于編寫嵌入式應(yīng)用軟件的開發(fā)系統(tǒng)，專為Z-World控制器和基于Rabbit微處理器的控制器而設(shè)計的。

Dynamic C開發(fā)平臺集成了編輯、編譯、鏈接、裝載和調(diào)試等功能，還帶有許多函數(shù)庫，用來支持實時編程、芯片級I/O，支持國際字符、位圖圖像以及圓、線、矩形等圖形結(jié)構(gòu)的顯示。它還具有以下功能：1)函數(shù)串，這是一個動態(tài)C特有的概念，它允許在一個或多個函數(shù)中包含特殊的代碼塊。當(dāng)程序執(zhí)行到指定的函數(shù)串時，將執(zhí)行該串中所有的代碼塊。函數(shù)串支持軟件初始化、數(shù)據(jù)恢復(fù)以及其他多種任務(wù)的請求;2)互聯(lián)語句，它可以實現(xiàn)在一個程序中模擬多個并發(fā)事件;3)公有函數(shù)，允許在一個程序中模擬協(xié)作事件;4)部分聲明支持單個程序中的搶先事件;5)中斷關(guān)鍵字允許程序員使用標(biāo)準(zhǔn)C來編寫中斷服務(wù)程序;6)共享和保護(hù)關(guān)鍵字，主要用于實現(xiàn)受保護(hù)的數(shù)據(jù)在不同區(qū)域的實現(xiàn)共享或?qū)⑵浯鎯υ陔姵毓╇姷拇鎯ζ髦?7)動態(tài)C的特征之一，允許程序員最大限度地使用擴(kuò)展內(nèi)存。

Dynamic C還支持協(xié)作多任務(wù)處理和搶先多任務(wù)處理。協(xié)作多任務(wù)處理是一種同時執(zhí)行多種不同任務(wù)的方法，當(dāng)不需執(zhí)行任何立即任務(wù)時，每一個單獨(dú)任務(wù)都會自動遵守其運(yùn)行時間。搶先多任務(wù)處理是一種優(yōu)先處理優(yōu)先級較高的任務(wù)，一般程序通過中斷，強(qiáng)制執(zhí)行優(yōu)先級較高的任務(wù)。

2 0P7200在應(yīng)答機(jī)自動測試系統(tǒng)中的應(yīng)用

空中交通管制機(jī)載應(yīng)答機(jī)(簡稱應(yīng)答機(jī))是一種重要機(jī)載導(dǎo)航設(shè)備，它配合地面二次雷達(dá)工作，為空中交通管制系統(tǒng)提供應(yīng)答機(jī)載機(jī)平臺的各種信息，從而實現(xiàn)對飛機(jī)的管理和監(jiān)督，維護(hù)空中交通秩序。針對某型應(yīng)答機(jī)的測試要求，采用OP7200構(gòu)建應(yīng)答機(jī)自動測試系統(tǒng)。

2.1 OP7200接口應(yīng)用

OP7200作為應(yīng)答機(jī)自動測試系統(tǒng)的控制和顯示單元，負(fù)責(zé)整個系統(tǒng)測試任務(wù)的調(diào)度，數(shù)據(jù)處理、接口控制、結(jié)果顯示等多種任務(wù)，其接口如圖4所示。它完成的任務(wù)包括以下幾種：1)界面顯示，由LCD顯示屏完成;2)界面切換、工作模式選擇與控制、參數(shù)輸入等，由觸摸屏完成;3)測試界面的切換，由9個按鍵(其功能可被觸摸屏代替)完成;4)繼電器開關(guān)電路中的通道選擇，由8路數(shù)字輸出完成;5)測量檢波器輸出的電壓，判斷收發(fā)機(jī)是否工作，由1路A/D轉(zhuǎn)換完成;6)收發(fā)機(jī)檢測電路的通信和射頻模塊控制電路的通信，分別由2個3線RS232接口完成;7)控制盒模擬電路的通信，由RS485接口完成;8)信息交互由以太網(wǎng)接口完成。同時，0P7200采用27V直流供電。