基于ARM智能交通信号机控制板开发

程序代码存储器和信号机运行时的永久数据存储器。FLASH存储器在系统中主要用于存放引导程序bootloader、操作系统内核镜像和应用程序代码等，系统上电或者复位后从FLASH中运行bootloader，由bootloader初始化硬件并将操作系统拷贝到SDRAM中去执行。所以将FLASH存储器分配到AT91RM9200的BANK0（存储区域1）地址空间，即将AT91RM9200的NCSO连接到FLASH的片选端CE0。FLASH输出使能端OE接AT91RM9200的NOE；写使能端WE接AT91RM9200的NWE；模式选择端BYTE上接高电平，使FLASH工作在16位数据模块，16位模块FLASH与AT91RM9200的基本连接如图3所示。


（2）为了提高系统运行的效果，系统启动后将FLASH中代码拷贝到SDRAM中，由SDRAM作系统程序运行场所。为了发挥AT91RM9200处理器32位数据处理性能，本设计选用2片4BANK×4M×16b（32MB）SDRAM，并联组成32b的RAM，总共64MB空间，完全可以满足嵌入式操作系统及各种复杂功能的运行要求。

如图4为用2片SDRAM并联构建32位SDRAM存储系统的简图，其中一片作为高16位，另一片作为低16位，他们的数据线分别接AT91RM9200数据总线的D[16..31]和D[0..15]。SDRAM是被分配到AT91RM9200的BANK1（存储区域2）地址空间的，即将AT91RM9200的NCS1端分别接到2片DSRAM的CS片选端。因为SDRAM的第10位地址线A10还有给SDRAM预充电的作用，所以AT91RM9200提供给SDRAM专用的地址线--SDA10，来代替通用地址线MA10，并且因为32位数据读写是4字节对齐的，所以AT91RM9200的地址线MA[2..11，13，14]接SDRAM地址线A[0..9，11，12]。

2.2.2 10/100 Mb/s以太网模块

传统的RS 232和RS 485通信方式已经不适应远距离、大信息量的数据传输，而充分利用现有发达的网络系统，实现信号机联网的功能，也是智能交通发展的要求，AT91RM9200芯片本身集成有网络控制器件和28B的FIFOs栈和专用数据控制器（DMA）的接收和发送通道，硬件实现了OSI网络参考模型中介于物体层和逻辑链路层之间的介质访问MAC子层，但是没有提供物理层接口，因此需要外接一个物体层传输控制器来提供接入以太网的通道。用Intel的LXT972快速以太网PHY传输控制芯片进行数据的网络收发。

LXT972和AT91RM9200网络控制器通过介质无关接口（MII）可以很方便地连接。在LXT972和RJ45接口之间需要用网络隔离变压器来连接，网络隔离变压器起信号传输、阻抗匹配、波形修复、杂波抑制以及高电压隔离等作用，以保护系统的安全。LXT972的RX＋/RX－、TX＋/TX－接到网络隔离变压器上，再由变压器引出相应信号连接到RJ45接口上，网络模块以标准RJ45接口与以太网相连。其网络模块连接方式如图5所示。


2.2.3 系统总线扩展模块

考虑到信号机的体积、靠靠性及提高信号机的模块化程度，方便设备的升级、扩展、控制板上并不直接实现控制参数输入、车流量检测等功能，信号机从控制板引出数据总线、地址总线和必要的控制信号，设计统一的系统总线，控制板通过总线来操作各个功能板，如信号灯驱动板、车辆检测板以及操作面板的键盘输入和LED显示输出，控制板和各个功能板都卡装在插槽接口。由于信号机的系统总线设计使用ISA总线标准，因此总线时序同ARM的读写时序不同，所以首先需要对ARM时序和ISA时序做转化。底板总线需要的数据、地址、读写等控制信号等都先由CPLD进行时序转换后再发送到总线上去。底板总线使用16位数据总线，7位地址总线，分配给底板总线的地址空间是AT91RM9200的BANK2区（存储区域3），片选信号端NCS2。对底板总线的读写操作由AT91RM9200的EBI（外部总线接口）来控制，嵌入式操作系统以I/O内存的方式来对他们进行管理。AT91RM9200的可编程时钟输出端PCK0用来给底板总线提供时钟信号，由CPLD对他进行分频处理，产生需要的多个时钟频率。

信号机使用操作面板的小键盘进行参数设置和方案设定，并用LED模块显示信号灯闪烁。操作面板的键盘、LED设计采用"串行"操作，即面板的键盘信号先进行"并/串"转换后，以两线同步串行方式传输到控制板的CPLD，作"串/并"转换后再发送给AT91RM9200。在操作面板自己的CPLD内，模块"8279"的工作方式，采集键盘信号，同样AT91RM9200发送给LED显示的命令数据先在CPLD中实现"并/串"转换，以两线同步串行方式，传输给操作面板，由操作面板的CPLD处理后控制LED。这种方案大大减少控制主板与操作面板之间的联线，模块化程度更好。系统总线扩展模块如图6所示。


3 嵌入式Linux系统

信号机功能比较简单时并不需要使用操作系统，而只是运行一个控制循环程序，利用中断来处理发生的事件，这样程序结构比较凌乱