本文關(guān)鍵詞：基于Cortex-M4微功耗數(shù)據(jù)采集器的硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

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【摘要】：在電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)和應(yīng)用中,如何控制系統(tǒng)的功耗一直是一個(gè)重要的議題。近年來,ARM公司設(shè)計(jì)的32位Cortex-M內(nèi)核被越來越多的MCU原廠商采納,其中作為Cortex-M系列中的佼佼者,ARM Cortex-M4處理器是由ARM專門開發(fā)的最新嵌入式處理器,旨在滿足如今混合數(shù)字信號(hào)控制市場,對效率更高、使用更簡便的控制和信號(hào)處理功能的迫切需求。同時(shí),ARM Cortex-M4處理器為汽車系統(tǒng)、嵌入式音頻和電源管理、電機(jī)控制以及工業(yè)自動(dòng)化等領(lǐng)域,提供了一種更為靈活的、新興類別的解決方案。本文通過對Cortex-M4處理器的優(yōu)良性能和關(guān)鍵技術(shù)的深入研究,并與同類產(chǎn)品的性能進(jìn)行細(xì)致的對比,提出了一種以基于Cortex-M4的微控制器為核心,對外圍電路進(jìn)行重新設(shè)計(jì)和優(yōu)化,并加以實(shí)現(xiàn)。從而替代以MSP430為控制核心的數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)方案。主要用于在油田等工業(yè)生產(chǎn)環(huán)境中,對液位、溫度、壓力、流量等各種數(shù)據(jù)進(jìn)行采集。使其在不同的工作模式下,達(dá)到性能更強(qiáng)、功耗更低的目標(biāo)。最終系統(tǒng)測試的結(jié)果表明,本次設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)采集器系統(tǒng)在性能和功耗上,都有很大的優(yōu)越性�？梢灶A(yù)見,在應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)后,對于降低成本與功耗,將具備強(qiáng)有力的推動(dòng)作用。
【關(guān)鍵詞】：Cortex-M4 微功耗 數(shù)據(jù)采集器 硬件設(shè)計(jì)
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TP332
【目錄】：

• 摘要3-4
• abstract4-8
• 第一章 緒論8-13
• 1.1 課題研究背景及來源8
• 1.1.1 研究背景8
• 1.1.2 課題來源8
• 1.2 課題的目的和意義8-10
• 1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展前景10-11
• 1.3.1 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀10-11
• 1.3.2 發(fā)展前景11
• 1.4 論文的主要研究內(nèi)容11-12
• 1.5 論文的組織結(jié)構(gòu)安排12-13
• 第二章 ARM Cortex-M系列處理器功能簡介13-31
• 2.1 Cortex-M系列處理器概述13-21
• 2.1.1 Cortex-M系列處理器關(guān)鍵技術(shù)13-16
• 2.1.2 Cortex-M系列處理器規(guī)范16-20
• 2.1.3 Cortex-M系列處理器性能綜述20-21
• 2.2 Cortex-M4 處理器功能分析21-24
• 2.2.1 內(nèi)核結(jié)構(gòu)22-23
• 2.2.2 信號(hào)控制23
• 2.2.3 嵌入式應(yīng)用23-24
• 2.3 基于Cortex-M4 的ATSAM4L研究24-30
• 2.3.1 ATSAM4L概述24-25
• 2.3.2 ATSAM4L功能模塊簡介25-27
• 2.3.3 ATSAM4L的內(nèi)部存儲(chǔ)27-28
• 2.3.4 微功耗技術(shù)PicoPower28-30
• 2.4 本章小結(jié)30-31
• 第三章 數(shù)據(jù)采集器總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)31-38
• 3.1 數(shù)據(jù)采集器概述31-33
• 3.1.1 數(shù)據(jù)采集器的應(yīng)用分析31
• 3.1.2 一般數(shù)據(jù)采集器組成結(jié)構(gòu)31-33
• 3.2 基于MSP430 數(shù)據(jù)采集器概述33-36
• 3.2.1 MSP430 系列單片機(jī)簡介33-34
• 3.2.2 MSP430 數(shù)據(jù)采集器總體結(jié)構(gòu)34-36
• 3.3 基于Cortex-M4 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)36-37
• 3.3.1 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)36-37
• 3.3.2 數(shù)據(jù)采集單元設(shè)計(jì)37
• 3.3.3 主控板單元設(shè)計(jì)37
• 3.4 本章小結(jié)37-38
• 第四章 硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)38-55
• 4.1 低功耗設(shè)計(jì)38-42
• 4.1.1 內(nèi)部電路微功耗設(shè)計(jì)38-39
• 4.1.2 外部電路的微功耗設(shè)計(jì)39-40
• 4.1.3 SAM4L的低功耗模式及實(shí)現(xiàn)40-42
• 4.2 功能描述42-43
• 4.3 無線傳輸方案設(shè)計(jì)43-47
• 4.3.1 Zigbee技術(shù)簡介43-44
• 4.3.2 Zigbee功能特點(diǎn)44-45
• 4.3.3 Zigbee網(wǎng)絡(luò)層次設(shè)計(jì)45
• 4.3.4 基于Zigbee的低功耗設(shè)計(jì)45-46
• 4.3.5 低功耗路由算法分析46-47
• 4.4 器件選擇47-48
• 4.4.1 CPU芯片選擇47
• 4.4.2 其他功能模塊主要器件選型47-48
• 4.5 MCU及外圍電路設(shè)計(jì)48-54
• 4.5.1 MCU電路設(shè)計(jì)48-49
• 4.5.2 復(fù)位電路設(shè)計(jì)49-50
• 4.5.3 存儲(chǔ)系統(tǒng)改進(jìn)50-51
• 4.5.4 Zigbee模塊電路設(shè)計(jì)51
• 4.5.5 LCD顯示屏關(guān)鍵電路51-52
• 4.5.6 RS485 電路優(yōu)化52-53
• 4.5.7 電源模塊電路設(shè)計(jì)53
• 4.5.8 JTAG接口電路53-54
• 4.6 軟件總體設(shè)計(jì)方案54
• 4.7 本章小結(jié)54-55
• 第五章 硬件平臺(tái)測試55-62
• 5.1 硬件調(diào)試55-57
• 5.1.1 測試所需環(huán)境和設(shè)備55
• 5.1.2 上電前測試55
• 5.1.3 功能測試55-57
• 5.2 功耗測試57-61
• 5.2.1 現(xiàn)場實(shí)時(shí)功耗測試分析57-60
• 5.2.2 系統(tǒng)優(yōu)化前后功耗對比60-61
• 5.3 本章小結(jié)61-62
• 第六章 結(jié)束語62-63
• 6.1 論文完成的工作62
• 6.2 問題和展望62-63
• 致謝63-64
• 參考文獻(xiàn)64-66
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文66-67

【參考文獻(xiàn)】

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1 沈建華;;ARM處理器與嵌入式系統(tǒng)[J];單片機(jī)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用;2010年11期

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中國碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前8條

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7 陳彥明;微縮智能汽車控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[D];湖南大學(xué);2013年

8 陳濤;基于Cortex-M4內(nèi)核的AT91SAM4L32位處理器低功耗的研究[D];廈門大學(xué);2014年

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本文編號(hào)：1022892