一个基本的嵌入式系统有:(1)处理器----控制中心硬件;(2)I/O口-----控制具体实现的端口;(3)存储器-----存储数据;(4)软件------控制中心软件。
2.2 AVR单片机模块的选型与设计
微处理器是嵌入式系统的控制核心,随着微型处理器的问世,嵌入式系统得到了飞速的发展,高可靠性、功能强、高速度、低功耗和低价位,一直是衡量单片机性能的重要指标,也是单片机占领市场、赖以生存的必要条件[17]。与其他8-BIT MCU相比,AVR 8-BIT MCU最大的特点是:
(1)使用了哈佛结构,具备1MIPS/MHZ的高速运行处理能力;
(2)RISC单片机,具有32个通用工作寄存器,克服了早期单片机(如51)使用单一ACC处理造成的拥挤现象[18];
(3) 快速的存取寄存器组和单周期的指令系统,极大的缩小了目标代码的体积、运行速度,部分AVR单片机具有极大的FLASH空间,非常适合使用高级语言开发;
(4) I/O口配置为输出时,可输出40mA(单一输出),配置为输入时可设置为三态高阻抗输入或带上拉电阻输入,具备10mA-20mA灌电流的能力;
(5) 片内集成多种频率的RC振荡器、上电自动复位、看门狗、启动延时等功能,外围电路更加简单,系统更加稳定可靠[19]。
本次毕业设计使用的就是ATMEL公司生产的AVR 8-BIT 单片机ATEMGA48,它具有一个SPI接口以及一个USART接口,包括PB0-PB7、PC0-PC6、PD0-PD7共3组通用I/O接口。选择它为本次毕业设计中作为控制核心的处理器是很明智的,下面是它完成相应工作的方式:
1)与PC机完成通信(PC机一般通过USART进行串口通信),接收并解析接收到的命令;
2)与射频模块的RC522完成通信(RC522一般通过SPI进行串口通,并作为从机使用;
3)完成LCD的控制显示;(PC0-PC5、PD6-PD7及PB0、PB6、PB7)
4)其他可能的功能,比如LED灯控制,蜂鸣器等。(PB1、PD2-PD5)
AVR单片机模块与其他模块的连接是通过连接对应管脚来实现的,上位机在通过串口转换电路后连接AVR单片机的USART相应接口来完成通信,射频通讯模块的MFRC522模块通过连接AVR单片机的SPI相应接口来完成通信。LCD通过连接PC0-PC5、PD6-PD7作为数据线,PB0、PB6、PB7作为控制线连接,按照上述连接方式,可以实现相关功能的硬件部分搭建,图2.2是本次使用的ATMEGA48单片机的引脚图。
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