專利名稱：基于arm的lxi接口電路的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種基于ARM的LXI接口電路，尤其能夠為髙頻地波雷達的LXI模件及其 它LXI模件提供一種髙速網絡總線接入方式。
背景技術：
LXI(LAN extensions for Instrumentation)是一種新型儀器接口規(guī)范。LXI集合了以 太網的優(yōu)勢，為高性能的儀器提供了一個自動測試系統(tǒng)的LAN模式平臺，以替代傳統(tǒng)的測 試總線技術，如VXI、 PXI、 GPIB等。目前LXI正在被絕大多數儀器行業(yè)的領先廠商采用。 Linux操作系統(tǒng)擁有完善的TCP/IP協(xié)議棧，同時容易移植?；贏RM的LXI接口電路充分 利用了 ARM處理器易擴展網絡接口、執(zhí)行速度快、體積小、功耗小等特點，結合高速雙口 RAM,并采用嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)，實現(xiàn)全雙工雙向中斷方式的數據傳送。
發(fā)明內容
本實用新型提供的一種基于ARM的LXI接口電路，為高頻地波雷達中的LXI模件以及其它 系統(tǒng)中的LXI模件提供了一種靈活的髙速網絡總線接入方式，該接口電路構造精簡、功耗小、 易擴充。
本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是基于ARM的LXI接口電路，其特征 在于包括ARM9系列處理器AT91RM9200、高速雙口 RAM芯片IDT7027L20PF、以太網控制 器DM9161和所采用的嵌入式Linux操作系統(tǒng)及控制程序，所述高速雙口RAM芯片、處理器 AT91RM9200、以太網控制器DM9161依次電連接。
如上所述的基于ARM的LXI接口電路，其特征在于所述控制程序分為服務器進程和 客戶機進程；服務器進程用來接收來自網絡的數據，將這些數據解包并判斷之后，將數據 寫入雙口 RAM,服務器進程又可以分為數據解包、指令判斷、執(zhí)行具體功能程序，客戶機 進程用來從雙口 RAM中讀取數據，將這些數據打包之后通過網絡發(fā)向目的機器，客戶機 進程通過捕捉信號來執(zhí)行數據上傳程序，同時兩個進程之間通過信號來通信。
采用基于ARM9核的AT91RM9200處理器，配有32M SDRAM, 4M FLASH (可完全加載嵌入式 Linux內核)，32KB高速雙口RAM(IDT7027L20PF), RS232串口 (用于串口調試)、10M/100M網 絡接口。 AT91RM9200作為一款工業(yè)級別的ARM芯片工作于180朋z時性能高達200MIPS，并配 有10/100 Base-T型以太網卡接口。本實用新型能夠為所有LXI模件提供一種高速網絡接入 方式。此基于ARM的LXI接口電路提供的資源主要包括IO口、系統(tǒng)中斷、髙速雙口RAM。
所述LXI接口板I0口即由處理器AT91RM9200引出的I0口，其不僅能夠單獨控制LED、蜂鳴器等指示器件，而且能夠設置為中斷信號輸入線，為系統(tǒng)的有效執(zhí)行提供了硬件基礎。對 于I0口的操作，包括lirmx系統(tǒng)底層驅動程序和應用程序兩個部分。
所述系統(tǒng)中斷即根據AT91RM9200處理器的硬件資源，本實用新型為測試系統(tǒng)穩(wěn)定性以及 間接測試網絡接入速率而提供的一種系統(tǒng)資源。整個系統(tǒng)中斷的使用包括中斷信號輸入 線寄存器的設置、lirmx系統(tǒng)中斷的調用、中斷服務程序、信號與進程之間的通信、應用程 序五個主要部分。
所述高速雙口RAM (IDT7027L20PF)為基于ARM的LXI接口板與具體功能電路的數據交換 提供了硬件基礎。IDT7027L20PF的最短處理時間僅需要20ns。 一方面，當數據上傳時，具 體功能電路將待傳數據按照規(guī)定格式打包之后，送入雙口RAM的一端，同時處理器 AT91RM9200從雙口RAM的另一端讀出數據，并將數據按照LXI協(xié)議將數據通過網絡接口上傳 到計算機；另一方面，當數據下傳時，計算機將數據按照LXI協(xié)議通過以太網發(fā)送給處理器 AT91RM9200,處理器通過判斷后，將有效數據寫入雙口RAM的一端，具體功能電路可將數據 從雙口RAM的另一端讀出。同時，此接口板能夠檢測數據傳輸過程中的錯誤，提高了系統(tǒng)的 穩(wěn)定性。
本實用新型的特點是
1. 采用ARM處理器AT91RM9200作為系統(tǒng)的核心處理單元。
2. 釆用嵌入式Limix作為其操作系統(tǒng)，充分利用了Linux完善的TCP/IP協(xié)議棧。
3. 采用髙速雙口RAM (IDT7027L20PF),實現(xiàn)了數據的髙速全雙工傳輸。
4. 具有構造精簡、功耗小、易擴充等優(yōu)點。
以下結合附圖
和實施例對本實用新型進一步說明。
圖l是本實用新型實施例的系統(tǒng)硬件框圖。
圖2是本實用新型實施例的網絡接口部分電路原理圖。
圖3是本實用新型實施例的雙口RAM部分電路原理圖。
圖4是本實用新型實施例的I0口操作流程圖。
圖5是本實用新型實施例的系統(tǒng)中斷流程圖。
圖6是本實用新型實施例的軟件框架圖。
圖7是本實用新型實施例的數據傳輸格式。
具體實施方式
如圖l所示，本實用新型實施例主要由ATMEL公司ARM9系列芯片AT91RM9200、 IDT公司的 髙速雙口RAM芯片IDT7027L20PF以及臺灣聯(lián)杰國際生產的以太網控制器DM9161所構成。其中 AT91RM9200是本實用新型的控制核心。 一方面它能夠高速讀寫雙口RAM中的數據；另一方面， 它與以太網控制器DM9161之間的擴展十分容易。本實用新型充分利用了嵌入式Linux系統(tǒng)可移植性強、所占空間小、網絡功能強大、系統(tǒng)精簡可靠等特點，使得整個LXI接口電路穩(wěn)定 可靠。IDT公司的髙速雙口RAM芯片IDT7027L20PF最短讀寫時間僅20ns,它的物理地址為 30000000-3000ffff。同時為了進一步提高數據傳輸的穩(wěn)定性和通用性，將雙口RAM劃分為 兩個緩沖區(qū)發(fā)送和接收緩沖區(qū)。發(fā)送緩沖區(qū)用于暫時存放由網絡傳輸而來，并傳向功能 電路的數據；接收緩沖區(qū)用于暫時存放由功能電路傳輸而來，并要通過LXI接口電路以及網 絡傳向目的機器的數據。DM9161是一個10/100Mbps髙速以太網物理層收發(fā)芯片，它擁有MII 和RMII兩種接口方式，在本實施例中，AT91RM9200和DM9161之間的連接采用的是RMII方式。
如圖2所示，本實用新型實施例采用DM9161的RMII連接方式，其與MII最大的區(qū)別在于數 據傳輸位的位數上。RMII方式僅使用了RXDO、 RXD1、 TXDO、 TXD1作為與AT91RM9200的數據 傳輸線。另外RMII方式需要使用50MHz的時鐘信號。在DM9161初始化過程中，需要讀取FDX、 SPEED、 LINK三個引腳的電平來設置網絡工作的模式。本實用新型在這三個引腳的輸入處都 加上了上拉電阻，使DM9161工作在自適應模式。
如圖3所示，地址片選線NCS2與雙口RAM的CE0R相連，即表明雙口RAM的物理地址是 0x30000000~0x3000ffff。
如圖4所示，操作本實用新型實施例的IO口，需要編寫相對應的底層驅動程序。 AT91RM9200擁有122個可編程I/0口，有四個32位PI0控制器，各線均有輸入變化中斷。為使 IO工作在GPIO模式，則首先要使能PIO控制器。
如果將I/0用做輸出口，則首先需要設置輸出實能寄存器，同時輸出1時，設置輸出置位 寄存器為l;輸出0時，設置數據清零寄存器為l。
如果將I/0用做輸入口，則首先需要設置外設時鐘寄存器。若只用做輸入口，可將輸出 禁用寄存器設置為l。從數據狀態(tài)寄存器中讀取數據。
同時，每條I/0線通過設置，可以當作中斷輸入線來使用。
如圖5所示，本實用新型實施例系統(tǒng)中斷的執(zhí)行可以分為五個步驟，分別是輸入線寄存 器設置、limix系統(tǒng)中斷調用、中斷服務程序、信號通信、應用程序。
設置輸入線寄存器是將I/0口設置為GPIO輸入模式之后，再將其中斷使能寄存器設置為 1。 AT91RM9200的I/0口中斷都為輸入變化中斷。當對應I/0口上有輸入變化時，linux系統(tǒng) 產生中斷，程序直接跳入中斷服務程序。中斷服務程序執(zhí)行在內核態(tài)，中斷產生是為了觸發(fā) 相應的應用程序，本實用新型使用信號的方式實現(xiàn)了中斷服務程序和應用程序之間的通信。
如圖6所示，本實用新型實施例的控制程序分為兩個進程。 一個是服務器進程，它用來 接收來自網絡的數據，將這些數據解包并判斷之后，將數據寫入雙口RAM;另一個是客戶機 進程，它用來從雙口RAM中讀取數據，將這些數據打包之后通過網絡發(fā)向目的機器。服務器 進程又可以分為數據解包、指令判斷、執(zhí)行具體功能程序?？蛻魴C進程通過捕捉信號來執(zhí) 行數據上傳程序。同時兩個進程之間通過信號來通信。圖7所示的是本實用新型實施例的數據傳輸格式。該格式即數據通過TCP/IP協(xié)議在網絡 中傳輸的格式。而雙口RAM中的數據格式與TCP段中有效數據格式完全一致。數據傳輸通過 TCP/IP協(xié)議實現(xiàn)，主要采取應答式主從査詢塊傳送方式和中斷塊傳送方式。應答式主從查 詢塊傳送方式，用于模塊初始化、動態(tài)設置工作參數、工作方式等關鍵數據的傳送。從主 機發(fā)向LXI接口電路的數據都是通過這種方式完成。中斷塊傳送方式，主要用于大塊數據的傳輸。S0H是報頭，固定為01H，其長度為一個字。主命令包括下傳到LXI接口板的命令、下傳到功能電路的命令和上傳到PC機的命令三 種，長度為一個字。應答符長度為一個字，應答符與所接收到的命令相對應。 輔助段長度為一個字，用來表明一些命令的具體操作方式。 順序號長度為兩個字，用來區(qū)分上傳數據的長度。 數據長度即有效數據的字數。有效數據與雙口RAM中的數據完全一致，長度為若干字。 X0R是X0R校驗位。 E0T是報尾，固定為04H，長度為一個字。
權利要求1、 基于ARM的LXI接口電路，其特征在于包括ARM9系列處理器AT91RM9200、高速雙口RAM芯片IDT7027L20PF、以太網控制器DM9161和所采用的嵌入式Linux操作系統(tǒng)及控制程序，所述高速雙口RAM芯片、處理器AT91RM9200、以太網控制器DM9161依次電連接。
專利摘要基于ARM的LXI接口電路，其特征在于包括ARM9系列處理器AT91RM9200、高速雙口RAM芯片IDT7027L20PF、以太網控制器DM9161和所采用的嵌入式Linux操作系統(tǒng)及控制程序，所述高速雙口RAM芯片、處理器AT91RM9200、以太網控制器DM9161依次電連接。本實用新型充分利用ARM處理器易擴展網絡接口、執(zhí)行速度較快、體積小、功耗小等特點，并采用嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)，為高頻地波雷達中的LXI模件以及其它系統(tǒng)中的LXI模件提供了一種靈活、高速接入網絡總線的方式，接口電路構造精簡、功耗小、易擴充。
文檔編號H04L12/40GK201134819SQ20072008786
公開日2008年10月15日 申請日期2007年10月31日 優(yōu)先權日2007年10月31日
發(fā)明者超 徐, 晨 趙, 瑞 鄭, 陳澤宗 申請人:武漢大學