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家庭自动化体系规划(3):使用片上体系技能完成

第2部分中,我们介绍了基于星形拓扑结构的家庭自动化系统的架构。在第3部分,我们将展示如何利用片上系统技术设计基本的家庭自动化系统。So

第2部分中,咱们介绍了根据星形拓扑结构的家庭自动化体系的架构。在第3部分,咱们将展现怎么运用片上体系技术规划根本的家庭自动化体系
SoC架构能将体系的大部分功用集成到单个芯片中,以缩短上市进程和削减资料清单本钱。因为这种集成办法将完成计划躲藏在芯片中,因而对体系进行反向工程的难度加大。
除了加快规划外,SoC还可供给几种有助于OEM厂商在嵌入式商场中取得成功的事务优势:
1.更低的本钱:集成组件的总本钱明显高于单个SoC的本钱。
2.更快的上市进程:考虑到规划人员能运用更少的外部组件完成更小的体系,因而SoC能缩短产品上市所需的时刻。
3.简化的体系可变性:SoC具有不同的接口和功用,因而可根据相同SoC规划多个家庭自动化体系。这样更利于在体系中运用SoC并坚持架构不变,使规划作业更趋近于即插即用方法。运用单个器材能削减组件数量,然后完成更小型的解决计划。
SoC供给不同等级的集成度。例如,赛普拉斯的PSoC系列MCU集成了家庭自动化体系所需的大部分组件,只需外部传感器和有限数量的无源组件即可。此外,PSoC架构内的通用数字模块(UDB)供给可编程硬件逻辑,使规划人员可以在可编程逻辑模块 (PLD)中集成定制数字逻辑,以完成更高的集成度。
体系要求:
1.采样多个传感器的ADC
2.衔接各种外设的SPI通讯接口
3.衔接RTC 的I2C通讯接口
4.十六进制键盘接口
5.面向红外遥控器的IrDA接口
6.用于驱动驱动器电路的输出引脚
体系级规划
为帮忙用户选用SoC架构进行开发,芯片制造商供给了专用东西。这些东西有助于办理通讯使命和经过SoC的数据流,便于树立牢靠的固件并装备可编程逻辑资源。例如,赛普拉斯的PSoC Creator供给图形化规划界面,答应开发人员快速运用经过预先验证的出产安排妥当型组件,且组件具有简化的装备和易于运用的API等。


图1:PSoC Creator 中显现的家庭自动化体系架构

图1给出了完好的家庭自动化体系规划。所用的各种组件包含:
A.ADC:ADC可用来从温度和气体传感器中获取读数,对传感器进行采样,并供给数字值以供CPU拟定智能操控决议计划。
B.热敏电阻:该组件供给一个API,用以将与温度传感器对应的数字读数转换为温度。
C.SPI:SPI组件可与NFC、以太网等各种外设直接衔接。该接口运用一个额定的解复用器来衔接选用单个主机的多个通讯模块。
D.I2C:I2C组件衔接到RTC,并且可方便地进行扩展以衔接恣意I2C从设备。
E.十六进制键盘:这是一个在规划环境内部完成的定制组件。该组件选用由UDB规划的状态机,读取4×4键盘中检测到的按键输入。
F.IrDA解码器:该组件接纳来自IrDA接纳器的信号,对信号进行解码,并将译码成果供给给CPU进行评价和处理。

【系列文章】
家庭自动化体系规划(1):一般规划考虑要素
家庭自动化体系规划(2):根据星形拓扑结构的体系架构

定制组件的内部电路:SoC规划东西使开发人员可以灵敏性地运用常见体系模块规划定制组件,并经过易于运用的模块躲藏杂乱电路。以上规划选用两种定制组件:
A.IrDA解码器:该模块能解码由RC5协议编码的红外信号。RC5数据包一般有14位,以曼彻斯特编码格局发送。


图2:曼彻斯特编码长途输出

Bit Extractor模块依照以下方法从来自TSOP IrDA接纳器的输入信号康复位和时钟。第一个XOR门电路从信号中康复埋时钟。该信号以串行时钟3/4的周期触发PWM组件。当PWM抵达终究计数时会触发第二个DFF,用以采样回转信号。回转的DFF输出信号在传送到移位寄存器之前被再次回转。运用查找表 (LUT) 来核算接纳到的位数,当收到第14个位时触发一个中止。在该中止内,CPU读取存储在移位寄存器中的接纳数据。


图3:IrDA解码器电路图

B.十六进制键盘:十六进制键盘为16按键输入,分为四行和四列以供给 (4 x 4 =) 16个仅有按键。在给定组件中,其间一个列引脚被置成低电平,一起读取行。假如未检测到按键动作,那么下个列引脚置为低电平,并将前一个引脚置为高电平。当相应的列引脚置为低电平时假如有一个行引脚变为低电平,那么此刻检测到按键动作。按键动作检测会让“有用”行变为高电平。这个有用终端可用来发生中止。在中止内,CPU会读取“Key_Reg”寄存器以获取关于该按键的信息。


图4:十六进制键盘解码器电路图

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