引言

在當今高速實時數字信號處理系統中，涉及的數據對象趨于多樣化，這些數據通常采用不同的電氣接口，具有不同的傳輸速率、傳輸方向。現代機電一體化控制設備中，如工業加注機、設備清洗機控制系統基本是ＰＬＣ與顯示屏加儀表等構成的小型計算機控制系統。但現在工業已經進入了數字化、智能化時代，進入物聯網領域，要求信息共享，生產過程信息化、網絡化管理，提高生產效率，降低人員勞動強度。所以要滿足上述需求，保留原有設備及控制系統，進行新老交替，則需要在原有控制柜基礎上增加數據交換接口模塊，如圖１所示。基于此，我們以數字信號處理器STM32為核心，設計了適于多種標準接口數據傳輸接口器，以實現系統的數據交互。

圖１具有數據傳輸交換接口器的控制系統框架

１、接口器原理

該接口器以STM32Ｆ微控制器為核心，配一ＲＳ－２３２電平轉換芯片，ＲＳ－４８５轉換芯片，以太網控制芯片，ＥＰ－ＰＲＯＭ存儲芯片、ＳＤ卡以及時鐘控制芯片來實現各種數據的轉換以及存儲。

系統主要分了５個部分：電源管理模塊，實時時鐘模塊，大批量數據存儲模塊，標準數據轉換接口模塊和輸入輸出模塊，如圖２所示。

圖２數據交換接口器原理框架

２、硬件設計

２．１、接口器控制核心

該接口器核心是ＳＴ系列的工業級單片機芯片STM32Ｆ１０７ＶＣＴ６。該芯片是ＡＲＭＣｏｒｔｅｘ－Ｍ３內核的３２位微控制器，具有極強的抗干擾能力，寬電壓２－３．５Ｖ使用范圍，硬件集成了乘除算法，便于進行復雜的浮點運算，該芯片的升級版具有ＤＳＰ功能，運算能力強，速度快；可嵌入操作系統，其運算能力較工業控制機強的多。控制器外圍電路選用２個外部晶體諧振器，頻率分別是２５ＭＨｚ和３２．７６８ｋＨｚ。一個單獨的２５ＭＨｚ晶體可以為整個系統和所有包括以太網和全速ＵＳＢＯＴＧ的外設提供時鐘。一個單獨３２．７６８ｋＨｚ的低速外部晶體諧振器為實時時鐘或者其它定時功能提供一個低功耗且精確的時鐘源。用戶可以通過多個分頻器來配置ＡＨＢ和ＡＰＢ，從而使得系統的各個外設都能獲得合適的時鐘。