PROFINET從站模塊開發（二）
2 PROFINET應用板硬體設計
2.1應用板電路總設計
應用板是PROFINT從站模塊和底層設備通信的核心部分，整個應用板以NXP的LCP 1788為核心進行相關應用的開發。整個硬體除了包含最小系統所含的功能塊外（諸如系統電源、晶振和複位電路、JTAG、（LPC 1788））核心應用晶元等），還應含有PROFINET從站模塊通訊所需要的RS232通信模塊、外擴MEM主介面模塊。為預防設計中可能存在的缺陷還應含有預留引腳模塊。各部分的功能簡介如下：
1）電源電路分別為RS232通信電路、JTAG電路、核也應用晶元及NETX51提供3.3V電壓。
2）RS232通信模塊提供信號通道連接及電平轉換。
3）JTAG程序下載調試模塊主要負責應用程序的下載與在線調試。
4）複位電路模塊主要負責當CPU發生非致命故障時對其進行複位使其恢復到初始狀態。
5）核心應用晶元模塊配合外圍的其他模塊完成應用功能。
6）LED燈模塊主要用於電源工作狀態指示與CPU簡單調試。
7）晶振電路模塊為LPC1788晶元提供外設時鐘。
8）外擴MEM主介面模塊與網路通信模塊DPM連接，實現網路通信板與應用板的數據交互。這塊是應用板的關鍵部分，它關係到應用程序的相關數據是否能接入PROFINET網路中。
2.2外擴MEM介面電路
由於應用板與網路通信板的數據交互是通過DPM來實現，所以對於應用板的LPC1788核心晶元來說，獲取PROFINET側的網路數據就如同讀取它的外部RAM數據一樣。因此電路介面設計只需要將LPC 1788相應的地址線、狀態線、數據線、片選線、讀寫控制線等分配到外擴MEM介面電路相應的引腳上即可通過排線與DPM通信。
2.3 RS232介面電路
現在大多數智能設備都是通過RS232或者RS485介面實現數據通信，所以在本應用板上要想實現與外設設備的通信需要使用9針的串列介面。由於硬體上沒有實現RS485，如需RS485（一般2線）通信，可利用相應的轉換設備即可實現。眾所周知，對於LPC 1788晶元來說，UART輸出是TTL（，5）信號，而標準的串口使用RS232信號。二者無法兼容，故需要採用相應晶元進行轉換才能夠實現信號兼容。而晶元MAX232就起到此作用，它完全能夠將RS232信號電平和單片機UART輸出的TTL電平實現相互之間的轉換。圖2-1為RS232介面原理圖。
圖2-1 RS232介面電路原理圖
2.4 JTAG電路
採用JTAG電路的好處在於它既能夠下載應用程序又能在線調試，這樣就可以通過KELL軟體實時監控程序的運行狀態，方便查找程序中的邏輯錯誤。JTAG目前被廣泛使用的有10針、14針和20針的接曰電路，儘管這幾種方式所使用的引腳數量多多少少都有差別，但是它們都包含TCK/TDI/TDO/TMS這４個引腳。本次選用的是20針的JTAG介面。如圖2-2所示
圖2-2 JTAG介面電路
2.5複位電路
在使用的嵌入式系統中複位電路的類型有很多種，例如RC、比較型等。在開發中選擇使用的是比較常規的RC複位電路，圖2-3給出了其所使用的元件以及大小阻值等。在給應用板上電的瞬間，3.3V電壓會經過電阻R10給電容C11充電，此時複位引腳被拉到低電壓值即為所謂的上電複位。在應用板正常工作的時候，按下複位按鈕K1後，電容C11放電此時使得複位引腳為低電平，從而實現晶元的複位。
圖2-3 RC複位電路
2.6電源模塊電路
在本次設計中，各個模塊的電壓採用德國西口子公司的SITOP模塊來提供。而在本設計使用的LPC 1788和NETX 51等晶元的電壓為3.3V和1.5V，故需要進行電壓的相應轉換。轉換晶元採用了MIC 2198、LM2576、LM1117。對於每一個電源電路由於其負載是一定的，加之從站模塊中有許多模塊需要供電，為防止電源電路過載，就多設計了幾個電源模塊。電源轉換模塊如圖2-4所示。
圖2-4電源模塊電路
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（原文轉載自：《中國知網》，作者：劉振傑，北方工業大學）
