基于ARM7的RTU微控制器的设计

　　引言

　　随着我国在水情数据采集系统的信息化和现代化步伐的加快，需要采集的数据种类增多，采集的站点数增加，对数据采集的速度和质量都提出了新的要求，传统的水情数据测报系统的RTU(远端数据采集器)已不能适应新的要求，亟需开发新的产品。

　　新开发的RTU，其处理能力要比较强，可扩展性要比较好，运行的软件系统具有可移植性，可以移植到不同的硬件平台，可以根据需要配置不同的传感器。为此技术上选用成熟可靠的RTOS 和层次化、构件化的设计思想构建平台软件，保证软件稳定、可靠，扩充新业务功能时软件结构体系保持不变。

　　RTU 对外有各种类型的传感器接口及通信接口，平时处于守侯状态，当有外部事件或定时处理事件时，由中断信号唤醒CPU 进行相应的处理，处理完及时返回低功耗守侯状态。

　　功耗设计是一个很重要的问题。因为RTU 是靠电池工作的，这就要求RTU 低功耗工作，考虑到RTU 大部分时间处于低功耗守候状态，守候时仅CPU 在工作，其它部分已关电，因此CPU 的功耗是设计的关键。

　　1 硬件设计

　　1.1 CPU 选型

　　早期的远端采集单元 RTU 一般选择单片机，最主要的原因是实现简单。但也带来了一个问题，功能扩充性特别差，稍作改变，软硬件就要重新设计。另外由于处理能力不强，功能的实现也受到限制。为此，我们选择近期上市的嵌入式CPU。

　　我们选择的原则是性价比好，功耗低。ARM7 系列处理器能较好满足需要，目前生产厂商也较多，有ATEMEL 的AT91SAM7X256; 恩智浦NXP 的LPC2214 ;ST 微电子的ST710FZ2;TI 的MSP430 等，通过综合比较我们认为，ST 微电子的ST710FZ2 比较好，该CPU 为32 位ARM7 内核的RISC 处理器，具有三级流水线指令结构，是一种高性能、低成本的方案。该CPU 具备多种省电模式，最小待机电流为30μA。

　　1.2 RTU 微控制核设计

　　STR710FZ2T6 是一颗基于ARM7TDMI 内核的32 位处理器，片上有丰富的资源：256+16K 片上 FLASH，64K 片内 RAM，4 路12 位AD，4 路硬件串行收发接口， 5 个16 位定时器，1 个硬件CAN 接口，1 个RTC 时钟，1 个WDT 看门狗。片上和外部扩展资源共同占据4GB 地址空间，可方便实现外部存储器和其它资源的扩充。

　　为了构建一个通用的硬件平台，对FLASH 和RAM 作适当扩展，保证RTU 模块将来的功能升级不受限制。FLASH 程序空间扩展为4MB，RAM 扩展为512KB。FLASH 选用SST 公司的SST39VF3201，容量为32Mb/16 位、低功耗模式典型3μA。RAM 选用ISSI 公司的IS61WV51216，容量为4Mb/16 位、低功耗待机工作9μW。由此构成一个非常紧凑的微控制器核，如图1 所示。整个处理机核的待机功耗小于50μA。