基于ARM微控制器LPC2138的分布式系统设计

　　引言

　　分布式控制系统(Distributed Control System，DCS)是应用计算机技术对生产过程进行集中监测、管理和分散控制的综合性网络系统。目前，采用微控制器作为分布控制核心，通过RS485网络构建的分布式控制系统在工业、农业、医疗等领域获得了广泛的应用，例如，分布式温室环境信息监测系统，分布式水下电脑灯控制系统等等。

　　LPC2138是飞利浦公司推出的基于ARM7TDMI-S 内核的微控制器，它具有非常丰富的外围模块，强大的处理和控制功能，非常易于构建嵌入式系统。用它构建的分布式控制系统，不仅体积小，性价比高，而且还具有稳定可靠、功能强大、开发周期短等特点。

　　LPC2138微控制器介绍

　　LPC2138内嵌512KB的高速Flash存储器和32KB的RAM，具有丰富的外设资源：2个32位定时器(带捕获、比较通道);2个10位8路ADC;1个10位DAC;PWM 通道;47路GPIO;9个边沿或电平触发的外部中断;具有独立电源和时钟的

　　RTC;多个串行接口(UART、I2C、SPI、SSP)。它内含向量中断控制器，可配置中断优先级和向量地址，片内Boot装载程序可以实现在系统/在应用编程(ISP/IAP)，通过片内PLL可实现60MHz的CPU操作频率，具有空闲和掉电2种低功耗模式，并且可通过外部中断唤醒。

　　控制系统设计

　　在分布式的控制系统中一般采用通用的单片机作为控制处理的核心，不仅速度慢信息处理能力弱，而且一般需要附加许多外围电路，例如RAM、ROM、ADC、DAC、看门狗等等。采用ARM微控制器LPC2138为核心的分布式控制系统，通过扩展简单的外围电路(显示模块、中断键盘、RS485模块)，开发相应的嵌入式程序即可实现功能强大的系统，不仅具有较高的系统集成度和稳定性，而且开发周期比较短。本文所设计系统总体框图如图1所示，包含了OLED显示、中断键盘、RS485接口和EXT_CON接口(用来功能扩展的预留接口)。

图1 系统总体设计框图

　　显示系统设计

　　系统显示模块采用OLED显示模块VGS12864E，它是64×128矩阵式单色图形字符显示模块，由于采用有机发光技术，无需背光源，所以与传统LCD相比在阳光照射下更能呈现清晰的图像和数据。另外它还具有高亮度、高对比度、宽视角、低驱动电压和高发光效率等优越的特性，较宽的温度范围(存储温度：-30℃~80℃，工作温度： -20℃~70℃)也能适应更恶劣的环境。

　　VGS12864E使用两片列驱动控制器，内嵌64×64显示数据RAM，RAM中每位数据对应屏上一个点的亮、暗，每个半屏都被分成了按行的八页，因为每个字节的数据按低位(LSB)在上，高位(MSB)在下的结构排列，所以在提取字库的时候，需要设置取字模的方式为：纵向取模，字节倒序。它与LPC2138的连接如图2所示。ARM和OLED之间需要加电平转换芯片，本设计采用16位双向电平转换芯片IDT74FCT164245，另外进行电平转换时需要进行方向控制(图2中DIR即为方向控制脚)。