CN201134819Y

CN201134819Y - 基于arm的lxi接口电路

Info

Publication number: CN201134819Y
Application number: CNU2007200878670U
Authority: CN
Inventors: 赵晨; 陈泽宗; 徐超; 郑瑞
Original assignee: Wuhan University WHU
Current assignee: Wuhan University WHU
Priority date: 2007-10-31
Filing date: 2007-10-31
Publication date: 2008-10-15
Anticipated expiration: 2017-10-31

Abstract

基于ARM的LXI接口电路，其特征在于：包括ARM9系列处理器AT91RM9200、高速双口RAM芯片IDT7027L20PF、以太网控制器DM9161和所采用的嵌入式Linux操作系统及控制程序，所述高速双口RAM芯片、处理器AT91RM9200、以太网控制器DM9161依次电连接。本实用新型充分利用ARM处理器易扩展网络接口、执行速度较快、体积小、功耗小等特点，并采用嵌入式Linux作为操作系统，为高频地波雷达中的LXI模件以及其它系统中的LXI模件提供了一种灵活、高速接入网络总线的方式，接口电路构造精简、功耗小、易扩充。

Description

基于ARM的LXI接口电路

技术领域

本实用新型涉及一种基于ARM的LXI接口电路，尤其能够为高频地波雷达的LXI模件及其它LXI模件提供一种高速网络总线接入方式。

背景技术

LXI(LAN eXtensions for Instrumentation)是一种新型仪器接口规范。LXI集合了以太网的优势，为高性能的仪器提供了一个自动测试系统的LAN模式平台，以替代传统的测试总线技术，如VXI、PXI、GPIB等。目前LXI正在被绝大多数仪器行业的领先厂商采用。Linux操作系统拥有完善的TCP/IP协议栈，同时容易移植。基于ARM的LXI接口电路充分利用了ARM处理器易扩展网络接口、执行速度快、体积小、功耗小等特点，结合高速双口RAM，并采用嵌入式Linux作为操作系统，实现全双工双向中断方式的数据传送。

发明内容

本实用新型提供的一种基于ARM的LXI接口电路，为高频地波雷达中的LXI模件以及其它系统中的LXI模件提供了一种灵活的高速网络总线接入方式，该接口电路构造精简、功耗小、易扩充。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：基于ARM的LXI接口电路，其特征在于：包括ARM9系列处理器AT91RM9200、高速双口RAM芯片IDT7027L20PF、以太网控制器DM9161和所采用的嵌入式Linux操作系统及控制程序，所述高速双口RAM芯片、处理器AT91RM9200、以太网控制器DM9161依次电连接。

如上所述的基于ARM的LXI接口电路，其特征在于：所述控制程序分为服务器进程和客户机进程；服务器进程用来接收来自网络的数据，将这些数据解包并判断之后，将数据写入双口RAM，服务器进程又可以分为数据解包、指令判断、执行具体功能程序，客户机进程用来从双口RAM中读取数据，将这些数据打包之后通过网络发向目的机器，客户机进程通过捕捉信号来执行数据上传程序，同时两个进程之间通过信号来通信。

采用基于ARM9核的AT91RM9200处理器，配有32M SDRAM，4M FLASH(可完全加载嵌入式Linux内核)，32KB高速双口RAM(IDT7027L20PF)，RS232串口(用于串口调试)、10M/100M网络接口。AT91RM9200作为一款工业级别的ARM芯片工作于180MHz时性能高达200MIPS，并配有10/100Base-T型以太网卡接口。本实用新型能够为所有LXI模件提供一种高速网络接入方式。此基于ARM的LXI接口电路提供的资源主要包括：IO口、系统中断、高速双口RAM。

所述LXI接口板IO口即由处理器AT91RM9200引出的IO口，其不仅能够单独控制LED、蜂鸣器等指示器件，而且能够设置为中断信号输入线，为系统的有效执行提供了硬件基础。对于IO口的操作，包括linux系统底层驱动程序和应用程序两个部分。

所述系统中断即根据AT91RM9200处理器的硬件资源，本实用新型为测试系统稳定性以及间接测试网络接入速率而提供的一种系统资源。整个系统中断的使用包括：中断信号输入线寄存器的设置、linux系统中断的调用、中断服务程序、信号与进程之间的通信、应用程序五个主要部分。

所述高速双口RAM(IDT7027L20PF)为基于ARM的LXI接口板与具体功能电路的数据交换提供了硬件基础。IDT7027L20PF的最短处理时间仅需要20ns。一方面，当数据上传时，具体功能电路将待传数据按照规定格式打包之后，送入双口RAM的一端，同时处理器AT91RM9200从双口RAM的另一端读出数据，并将数据按照LXI协议将数据通过网络接口上传到计算机；另一方面，当数据下传时，计算机将数据按照LXI协议通过以太网发送给处理器AT91RM9200，处理器通过判断后，将有效数据写入双口RAM的一端，具体功能电路可将数据从双口RAM的另一端读出。同时，此接口板能够检测数据传输过程中的错误，提高了系统的稳定性。

本实用新型的特点是：

1.采用ARM处理器AT91RM9200作为系统的核心处理单元。

2.采用嵌入式Linux作为其操作系统，充分利用了Linux完善的TCP/IP协议栈。

3.采用高速双口RAM(IDT7027L20PF)，实现了数据的高速全双工传输。

4.具有构造精简、功耗小、易扩充等优点。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

图1是本实用新型实施例的系统硬件框图。

图2是本实用新型实施例的网络接口部分电路原理图。

图3是本实用新型实施例的双口RAM部分电路原理图。

图4是本实用新型实施例的IO口操作流程图。

图5是本实用新型实施例的系统中断流程图。

图6是本实用新型实施例的软件框架图。

图7是本实用新型实施例的数据传输格式。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型实施例主要由ATMEL公司ARM9系列芯片AT91RM9200、IDT公司的高速双口RAM芯片IDT7027L20PF以及台湾联杰国际生产的以太网控制器DM9161所构成。其中AT91RM9200是本实用新型的控制核心。一方面它能够高速读写双口RAM中的数据；另一方面，它与以太网控制器DM9161之间的扩展十分容易。本实用新型充分利用了嵌入式Linux系统可移植性强、所占空间小、网络功能强大、系统精简可靠等特点，使得整个LXI接口电路稳定可靠。IDT公司的高速双口RAM芯片IDT7027L20PF最短读写时间仅20ns，它的物理地址为30000000-3000ffff。同时为了进一步提高数据传输的稳定性和通用性，将双口RAM划分为两个缓冲区：发送和接收缓冲区。发送缓冲区用于暂时存放由网络传输而来，并传向功能电路的数据；接收缓冲区用于暂时存放由功能电路传输而来，并要通过LXI接口电路以及网络传向目的机器的数据。DM9161是一个10/100Mbps高速以太网物理层收发芯片，它拥有MII和RMII两种接口方式，在本实施例中，AT91RM9200和DM9161之间的连接采用的是RMII方式。

如图2所示，本实用新型实施例采用DM9161的RMII连接方式，其与MII最大的区别在于数据传输位的位数上。RMII方式仅使用了RXD0、RXD1、TXD0、TXD1作为与AT91RM9200的数据传输线。另外RMII方式需要使用50MHz的时钟信号。在DM9161初始化过程中，需要读取FDX、SPEED、LINK三个引脚的电平来设置网络工作的模式。本实用新型在这三个引脚的输入处都加上了上拉电阻，使DM9161工作在自适应模式。

如图3所示，地址片选线NCS2与双口RAM的CE0R相连，即表明双口RAM的物理地址是0x300000000-x3000ffff。

如图4所示，操作本实用新型实施例的IO口，需要编写相对应的底层驱动程序。AT91RM9200拥有122个可编程I/O口，有四个32位PIO控制器，各线均有输入变化中断。为使IOI作在GPIO模式，则首先要使能PIO控制器。

如果将I/O用做输出口，则首先需要设置输出实能寄存器，同时输出1时，设置输出置位寄存器为1；输出0时，设置数据清零寄存器为1。

如果将I/O用做输入口，则首先需要设置外设时钟寄存器。若只用做输入口，可将输出禁用寄存器设置为1。从数据状态寄存器中读取数据。

同时，每条I/O线通过设置，可以当作中断输入线来使用。

如图5所示，本实用新型实施例系统中断的执行可以分为五个步骤，分别是输入线寄存器设置、linux系统中断调用、中断服务程序、信号通信、应用程序。

设置输入线寄存器是将I/O口设置为GPIO输入模式之后，再将其中断使能寄存器设置为1。AT91RM9200的I/O口中断都为输入变化中断。当对应I/O口上有输入变化时，linux系统产生中断，程序直接跳入中断服务程序。中断服务程序执行在内核态，中断产生是为了触发相应的应用程序，本实用新型使用信号的方式实现了中断服务程序和应用程序之间的通信。

如图6所示，本实用新型实施例的控制程序分为两个进程。一个是服务器进程，它用来接收来自网络的数据，将这些数据解包并判断之后，将数据写入双口RAM；另一个是客户机进程，它用来从双口RAM中读取数据，将这些数据打包之后通过网络发向目的机器。服务器进程又可以分为数据解包、指令判断、执行具体功能程序。客户机进程通过捕捉信号来执行数据上传程序。同时两个进程之间通过信号来通信。

图7所示的是本实用新型实施例的数据传输格式。该格式即数据通过TCP/IP协议在网络中传输的格式。而双口RAM中的数据格式与TCP段中有效数据格式完全一致。数据传输通过TCP/IP协议实现，主要采取应答式主从查询块传送方式和中断块传送方式。应答式主从查询块传送方式，用于模块初始化、动态设置工作参数、工作方式等关键数据的传送。从主机发向LXI接口电路的数据都是通过这种方式完成。中断块传送方式，主要用于大块数据的传输。

SOH是报头，固定为01H，其长度为一个字。

主命令包括下传到LXI接口板的命令、下传到功能电路的命令和上传到PC机的命令三种，长度为一个字。

应答符长度为一个字，应答符与所接收到的命令相对应。

辅助段长度为一个字，用来表明一些命令的具体操作方式。

顺序号长度为两个字，用来区分上传数据的长度。

数据长度即有效数据的字数。

有效数据与双口RAM中的数据完全一致，长度为若干字。

XOR是XOR校验位。

EOT是报尾，固定为04H，长度为一个字。

Claims

1、基于ARM的LXI接口电路，其特征在于：包括ARM9系列处理器AT91RM9200、高速双口RAM芯片IDT7027L20PF、以太网控制器DM9161和所采用的嵌入式Linux操作系统及控制程序，所述高速双口RAM芯片、处理器AT91RM9200、以太网控制器DM9161依次电连接。