基于LM3S101的数字采控器设计

　　0 引言

　　随着科学技术的发展和社会的进步，现场监控系统已越来越广泛地应用于金融、交通、商业、工农业生产等领域。数字采控器作为现场监控系统中数字量采集和控制的主要设备，其性能对整个系统的现场监控工作的稳定性具有十分重要的作用。因此，研制结构简单、性能稳定、可靠性高且成本低廉的新型数字采控器具有十分重要的意义。

　　本文介绍了一种以Luminary公司新推出的、采用ARM Cortex-M3内核的LM3S101微控制器为控制核心，并采用RS-485通信专用器件SP3485进行通信接口的设计，由串行输入/并行输出8位移位寄存器74HC164和并行输入/串行输出8位移位寄存器74HC165来进行并行数字输入/输出扩展的数字采控器的设计方法。该数字采控器具有性价比高、设计新颖、实用、抗干扰能力强等特点，可广泛应用于各种现场监控系统，而且经改造后，还可应用于远程控制系统。

　　1 系统整体工作原理

　　本数字采控器硬件以LM3S101 ARM微控制器为控制核心，主要实现RS485通信、波特率设置、本机地址设置、8路数字量采集和8路数字量控制等功能。其系统的硬件组成如图1所示。

　　数字采控器的主要功能是根据远程监控中心发出的现场监控数字量传感器(如：玻璃破碎监测、远红外监测等)状态监控命令来进行8路传感器数字量的状态采集，然后将采集到的数字量结果发送给监控中心;同时接收来自远程监控中心发送的数字量开关控制命令，进行数字量输出控制，以控制监控现场的监控辅助设备，如：灯光、报警器等。

　　2 硬件结构

　　本系统主要由LM3S101 ARM微控制器主控系统、RS485通信接口、通信波特率和本机地址设置电路、8路数字量输入电路、8路数字量输出电路等组成。

　　2.1 LM3S101主控系统

　　LM3S101 ARM微控制器是Luminary公司推出的一款结构简单、性能出众且带有ARM Codex-M3处理器内核的32位微控制器。Codex-M3处理器是首个基于ARMv7M架构，主要针对汽车车身系统、工业控制系统以及无线网络等对成本和功耗极端敏感的嵌入式应用领域，是以实现高系统性能为目的而专门设计的ARM内核。

　　LM3S101的最大特点是成本低，性价比高。通常在大多数人脑海中的印象是32位微控制器价格较高，因此在设计低成本嵌入式应用系统时，常会自觉或不自觉地首选8/16位的微控制器，而LM3S101微控制器芯片的面世彻底改变了这种状况。因为它的销售价格在1美元以下，这就使得在构建同等性能价格比的应用系统时，选用32位的LM3S101芯片比选用其它8/16位芯片的成本更低。

　　LM3S101内部集成了8 KB单周期的FlashROM和2KB的单周期SRAM，并含有两个32位定时器，一个同步串行接口(SSI)，一个看门狗定时器，一个UART，两个模拟比较器以及18个GPIO (通用输入/输出)等。芯片采用6 MHz的晶振，并可通过片内软件PLL来将工作时钟频率设置为20 MHz。