设计实现方法。
【关键词】硬件平台 嵌入式 ARM
1 概述
在边境巡逻中，鉴于边境的特殊性，往往使用机动巡逻车来进行边境监视。机动巡逻车车载系统需要接入雷达、光电传感器、GPS以及无线电台，雷达、光电传感器等设备将探测的数据传到车载监视系统，经系统处理后通过无线电台报上级系统进一步处理。这些传感器的通信接口也是各种各样，有的使用CAN总线，有的使用RS485总线，还有的使用RS232总线。如何将这些不同通信协议的数据接入到车载监视巡逻系统中？这就需要一种专用的协议处理设备来统一处理，将各种不同通信协议的数据统一转换成系统高速IP协议。本文介绍了一种基于嵌入式ARM的专用协议处理设备的硬件平台设计。
2 ARM
ARM（Advanced RISC Machines），既可认为是一个公司的名字，也可认为是对一类微处理器的统称。ARM公司是专门从事基于RISC技术芯片设计开发的公司，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微處理器芯片。ARM处理器具有三大特点：耗电少功能强、16位/32位双指令集和众多合作伙伴。
3 CAN、RS485及RS232总线
CAN是Controller Area Network的缩写，属于现场总线范畴，它是一种有效支持分布式控制或实时控制的串行通信网络。现场总线是当今自动化领域技术发展的热点之一，被誉为自动化领域的计算机局域网。它的出现为分布式控制系统实现各节点之间实时、可靠的数据通信提供了强有力的技术支持。RS485采用平衡发送和差分方式实现通信：发送端将串行口的ttl电平信号转换成差分信号a，b两路输出，经过线缆传输之后在接收到端将差分信号还原成ttl电平信号。由于传输线缆通常采用双绞线，又是差分传输，所以具有极强的抗共模干扰的能力，总线收发器灵敏度很高，可以检测到低至2000mv电压，故传输信号在千米之外都可以恢复。RS485在工业环境下得到广泛的应用。RS232是美国电子工业协会制定的一种串行物理接口标准，其总线标准设有25条信号线，包括一个主通道和一个辅助通道，在多数情况下主要使用主通道，而对于一般双工通信，仅需要几条信号线即可实现。RS232采取不平衡传输方式，即单端通讯，传输距离较短。
4 平台设计
4.1 设备在系统中的连接
设备在系统中，作为承上启下的重要节点，承担着将具有各种通信协议的数据转换成系统高速IP数据的功能，同时还要降本地监视系统处理后的数据通过无线电台上报给上级系统，其在系统中的功能如图1所示。
4.2 硬件平台总体设计
协议处理设备硬件平台总体设计为以ARM处理器为核心，集成CAN总线接口、RS485接口、RS232接口，同时提供USB、LCD和以太网接口，同时提供指示灯指示设备状态功能。如图2所示。
4.3 ARM处理器
协议处理设备核心采用TI公司的AM3352处理器，800MHz主频的Cortex-A8内核远强于ARM9，可以提供快速的数据处理和流畅的界面切换。本身包含有多路UART、CAN、USB以及以太网，具有强大的通讯功能。其主要技术指标如下：
（1）ARM CPU：Cortex-A8，主频800MHz；
（2）内存：支持DDR2/DDR3；
（3）SD卡接口：支持1路SD接口；
（4）显示接口：支持1路显示接口（LCD）；
（5）通信接口：支持2路以太网接口；
（6）应用接口：支持CAN、UART等接口；
（7）其它接口：支持USB接口；
（8）扩展接口：支持GPMC总线接口。
4.4 网络接口电路
AM3352处理器本身支持2路以太网接口，在主控处理板上加入以太网收发器实现网络通讯的功能。百兆以太网收发器选用TI公司的DP83848K以太网收发器，同时将网络信号接口与网络变压器合理连接，网络变压器选用THCOM公司的HS16-102CS工业级百兆以太网变压器。千兆以太网收发器选用Micrel公司的KSZ9031RNXIA以太网收发器，同时将网络信号与变压器合理连接，千兆网变压器选用HANRUN公司的HY682405千兆以太网变压器。
4.5 CAN接口电路
AM3352处理器本身支持2路CAN总线接口，将CAN总线信号与CAN收发器合理连接，再连接到CAN接口插座。CAN收发器选用ZLG公司的CTM8251AT，该芯片是一款带隔离的通用CAN收发器芯片，芯片内部集成了所有必需的CAN隔离及CAN收、发器件。芯片的主要功能是将CAN控制器的逻辑电平转换为CAN总线的差分电平并且具有DC 2500V的隔离功能。
4.6 RS485接口电路
AM3352本身支持UART总线接口，将UART总线与RS485接口芯片进行相连接，实现RS485接口的设计。RS485接口芯片选用ZLG公司的RSM485ECHT隔离收发器模块，该芯片集成电源隔离、电气隔离、RS485接口芯片和总线保护器件于一身。
4.7 RS232接口电路
AM3352本身支持UART总线接口，将UART总线与RS232接口芯片进行相连接，实现RS232接口的设计。RS232接口芯片选用Sipex公司的SP3232EEY芯片。
4.8 LCD显示接口电路
将AM3352的TFT显示总线信号跟总线收发器连接，实现LCD显示接口电路的设计，总线收发器选用TI公司的SN74LVCC3245ADBR芯片，该芯片为8通道总线收发器。
5 其他组成部分设计
协议处理设备运行Linux-3.2.0，操作系統安装在NAND Flash或SD卡中，通过QT交叉编译工具，实现应用程序的开发。协议处理设备所需的电源采用+12V输入，其他+5V和+3.3V电源通过电源转换芯片实现。设备整机选用的芯片温度指标都满足工业级要求，环境适应性较强，可靠性较高，可满足各种环境的需求。
6 结语
以嵌入式处理器模块为核心的嵌入式开发正变得越来越广泛，尤其对恶劣环境的适应性，使其在工业控制、军事装备等领域得到极大的应用。本文以嵌入式ARM处理器为核心，设计了通用控制处理板作为基础平台，给出了协议处理设备硬件平台的主要设计方法。在满足协议处理设备的同时，还能够提高设备模块化开发周期，为其它相关设备的开发提供借鉴作用。
作者单位
中国电子科技集团公司第二十八研究所 江苏省南京市 210007
