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关硬件设计 本次网关设计的硬件层主要采用嵌入式的arm9开发平台。嵌入式arm处理器具有体积小,功耗低,成本低,性能高等特点,是十分优秀的risc处理器。其中三星公司的s3c2440是一款优秀的arm9核心处理器,具有400 mhz的主频,内部集成多个功能模块,支持nand-flash启动等特点,是目前市场上最常见的嵌入式处理器芯片。因此,本系统拟采用s3c2440处理器为核心处理器。 考虑主控制器扩展出来的串行接口数量有线,程序的调试,烧写,传感器节点等都需要串行接口。所以,选择了au9254这款usb pub芯片来实现usb串行口的扩展。以太网控制器和配合扩展的rj 45接口主要用于与internet网络互联。射频收发模块和gsm无线模块拟采用标准的串口集成到网关上。人机接口打算使用lcd触摸屏,可以方便地观察节点的配置以及检测环境的变化。jtag接口将引导加载程序烧写在网关中。具体的硬件架构图如图3所示。 图3 网关硬件架构图 4 家庭网关软件设计 4.1 构建网关嵌入式linux操作系统 网关系统硬件平台与功能应用之间,需要专门的负责管理存储器分配,中断
ilips公司的isp1761和cypress公司的cy7c67200进行比较分析。这三款芯片都是usb otg 主机/设备控制器。表1是典型usb主控制器芯片特性的比较。 2.usb集线器芯片 usb集线器芯片负责将一个usb上行端口转化为多个下行端口,它是构成usb集线器不可或缺的核心部件。它所需要关心的性能指标与usb主机的要求不完全相同,它所支持的下行端口的数目是一个很重要的指标。 我们选取cypress公司的cy7c66113、alcor micro公司的au9254 a21和philips公司的isp1251进行比较分析。典型usb集线器芯片的特性如表2所示。 3.usb功能设备芯片 usb功能设备芯片负责实现功能设备和usb主机间的物理数据传输,它是构成usb功能设备的必需部件。通常这些usb芯片都含有多个驱动外围电路的i/o口,以实现usb设备的特殊功能。在这里,我们只考虑单一功能的usb设备芯片,不考虑org-usb和主机/设备usb芯片。 我们选取cypress公司的cy7c68013a、netchip公司的net228
xxxx00x1;端口功能选择器p0sel=xxxx111. 4 传输接口 传输接口安装在地面监测站和无线传感网络汇聚节点之间,将汇聚节点传输来的煤矿顶板的地址数据和顶板压力数据通过usb口传输至上位管理主机中。由于传输接口与地面监测站之间距离较远,因此为了确保传输数据的正确性,需要对usb通信加中继,提高其传输能力。同时,传输接口对接收到数据进行处理,当接收到某一地址的顶板压力数据接近或超过预先设置的数据时,发出声光报警。因此,从汇聚节点传输的usb信号需进行增强和分路,如图5所示。au9254可实现usb 1路到4路的分路,同时可以从rj-45口实现远距离传输。 传输接口采用c8051f320为主控芯片对接收到的数据进行处理。c8051f320系列器件使用silicon labs的专利cip-51微控制器内核。cip-51与mcs-51指令集完全兼容,可以使用标准803x/805x的汇编器和编译器进行软件开发,cip-51内核具有标准8052的所有外设部件,片内调试电路提供全速、非侵入式的在系统调试。c8051f320的usb接口符合usb2.0版规范,可以实现全速(12 mb
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