ARM主控板控制使用说明书（TOP层）

第一章 ARM控制板PCB板TOP顶层板

1.1 TOP顶层板总述

图1-1 原理图PCB板TOP层外端子接线整体模块图

主控板总共分为个模块，如图所示，分别为主控模块、

仿真模式、电源模块、数字量输入模块、数字量输出模块、

数字量输入（出）

灯显示部分、

通信、

通信

模块、数模转换模块、模数转换模块等。下面分别加以介绍：1.2 主控CPU模块

本次试验采用

公司生产的以

为内核的

芯

片，该芯片运算速度快，可控引脚多，配置灵活，性价比高，功能强大，片上资源丰富，并且功耗低，节约资源，适宜高端产品的生产与研发，同时，为了顺应国家提出的科技创新型、环境友好型政策，将高新科技应用在现实生活中，特别

是城市公交大巴上，实现可靠性、智能化的目标，结合该项目的立项目的便是汽车尾气后处理装置的研发和控制，减少环境污染，更是利国利民，意义深远。

1.3 JTAG/SWD仿真模式

1.3.1 20针JTAG仿真模式

JTAG 是一种国际标准测试协议，主要用于芯片内部测试及对系统进行仿真、调试， JTAG 技术是一种嵌入式调试技术，它在芯片内部封装了专门的测试电路 TAP，通过专用的 JTAG 测试工具对内部节点进行测试。

目前大多数比较复杂的器件都支持 JTAG 协议，如 ARM、DSP、FPGA器件等。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO ，分别为测试模式选择、测试时钟、测试数据输入和测试数据输出。 目前 JTAG 接口的连接有两种标准，即14针接口和20针接口，本次试验使用20针仿真器。20针JTAG接口定义引脚名称描述，如表1所示

表1 JTAG引脚定义

针脚 1 2 3 4、6、8、10、12 14、16、18、20 5 7 9 11 13 15 17、19 TDI TMS TCK RTCK TDO nRESET NC 测试数据串行输入 测试模式选择 测试时钟 测试时钟返回信号 测试数据串行输出 目标系统复位信号 未连接 外接复位电路 信号 VTref VCC nTRST GND 定义 目标板参考电压，接电源 外接电源 测试系统复位信号 接地 外接3.3V 输入引脚，低电平有效 电源地 备注 1.3.2 SWD仿真模式

一般试验中，可以使用JTAG的场合一定可以使用SWD（Serial Debug）模式，试验中设计为

图1-2 MCU与外部模块连接示意图

这样设计可以节约引脚资源，进而可以节约PCB空间。

注：（1）试验中可采用ULINK2，因其非常好的支持SWD模式，而ULINK1不支持SWD模式；

（2）SWD在高速情况下，比JTAG模式更可靠，且需要引脚数较少，所以一般使用SWD模式较多。（串行线调试技术，只需要两个脚，比JTAG的五脚少多了，在某些处理器上是对 JTAG 的低引脚数和高性能的替代调试技术）

1.4 电源模块

试验中，为了保证用就是为了给

正常工作，需要板子内部提供能量来源。电源模块的作、检测电路、保护电路和其他一些控制电路提供

或

电源，保证其正常运行。

1.5 数字量输入模块/数字量输出模块

数字量输入模块(Din)：即开关量输入模块，只有两个状态即：0和1。数字量输入模块的作用有两个： 1.有良好的抗干扰的能力。2.能满足工业现场各类信号的匹配要求。

数字量输出(Dout)：本设计结合继电器，通过输出开关量控制继电器的电源供电开通关断进而控制其他设备的动作。

1.6 数字量输入（出）LED灯显示部分

本试验中，正常进行。通过

灯主要作用是检测输入量输出量的正常工作与否，确保试验的

控制（组态），通过灯的亮灭可判断出该对应引脚是否正常。

1.7 CAN通信

CAN-BUS(Controller Area Network)即控制器局域网，是国际上应用最广泛的开放式现场总线之一，作为一种技术先进、可靠性高、功能完善、成本合理的网

络通讯控制方式，CAN-BUS在汽车也已经得到了广泛的应用。汽车电子车身网络系统是由多个ECU之间采用高速CAN总线网络通信实现车辆动力与操作系统信息快速交互，低速CAN总线网络通信实现车辆车身操作控制信息交互，以及低成本的LIN总线对CAN网络进行必要的扩充。通过总线的连接，将多个ECU组成控制网络，实现相互间的信息互联互通，使汽车变得更加安全、可靠、智能，功能扩展更加便捷，车身更加轻便。 下面对CAN总线通信作以下几点说明：

（1）CAN总线采用差分电压来传输数据，有很强的错误检测能力，通信距离远，因此被用到一些特殊的场合，比如汽车，厂矿等干扰较强的地方。 （2）一般采用特性阻抗120Ω的双绞屏蔽总线电缆。 （）本设计中使用两个

接口，配合使用，控制

中

的监控。另外，通信是否正

对于故障处理，测试中一般采用常使用。

调试工具来监测

1.8 RS232/485通信模块

1.8.1 RS232模块

通信是电脑专用的

口通信，一般使用

针通信，常用于计算机标准是微机通用串口标

与计算机之间或计算机与开发板之间的连接接口。准。根据该通信标准，仅对（）数据传输距离短。因为扰。一般（）对于

以内通信。

常用接线方式，一般采用

接口作以下几点说明：

属于单端信号传送，存在共地噪声和共模干

针串口通信（针使用很少），

简易连接为三线，即数据发送线、数据接收线、地线。（）数据传输速率范围在1.8.2 RS485模块

针对

的以下不足，应运而生。本设计基于要具有联网通信，特设

总线通信的优点性能作以下说明：

通信还具有联网通信接口，可实

。

置了该接口。下面总结（）

通信仅可实现点对点通信，

现多机通信，便于汽车（）

局域网联控制与监控。

接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合，抗共模干扰能力

增强，即抗噪声干扰性好。（）

接口组成的半双工网络，一般是两线制（

），多采用屏蔽

双绞线传输。

（）本试验作为备用车载通信如

。

1.9 数模转换模块(DAC)

为了满足工业控制需要输出信号，

的模拟信号或三角波、锯齿波等特定

应运而生。数模转换器也就是将数字量转换成模拟量，单片机通过

，

就输出一个与数字量成比例的模拟电压信

数据总线将某个数字量送到

号或电流信号。最常见的数模转换器是将并行二进制的数字量转换为直流电压或直流电流，它常用作过程控制计算机系统的输出通道，与执行器相连，实现对生产过程的自动控制。

1.10 模数转换模块(ADC)

数据采集是各种智能仪表、工控系统或科学试验等工作必不可少的任务，它是将各种实时变化的物理量（本次试验采用如压力、温度、流量等）先经过传感器和变送器编程电压或电流信号，在经过行运算控制等处理。本实验中使用的模数转换器即

转换器，或简称

变成数字信号，送到单片机中进开发板内嵌有

，简化了硬件设计。

，通常是指一个将模拟信号转变为数

字信号的电子元件。通常的模数转换器是将一个输入电压信号转换为一个输出的数字信号。由于数字信号本身不具有实际意义，仅仅表示一个相对大小。故任何一个模数转换器都需要一个参考模拟量作为转换的标准，比较常见的参考标准为最大的可转换信号大小。而输出的数字量则表示输入信号相对于参考信号的大小。