现场总线的开关量 I/O 模块的总体方案设计

4.4电源模块

供电单元在本系统中起着很重要的作用，电源模块结构如图4.5所示：

本系统采用220V交流电，经过开关电源产生28V的直流电给光耦继电器供电，经过电压转换模块产生5V直流电给AZ1117、MAX485供电，经过AZ1117产生3.3 V给存储器和IO接口供电，经过MIC5219产生1.3V给S3C2440内核供电。另外，本系统电源模块设计中增加了许多电容，可以起到储能、滤波的作用，当外界电压因干扰而波动时，电容会释放或吸收电量，维持电压稳定。

4.5 IO模块

4.5.1 GPIO接口介绍

GPIO，英文全称为General-Purpose I/O ports，即通用I/O口。在嵌入式系统中常常有数量众多，但是结构却比较简单的外部设备/电路，对这些设备/电路有的需要CPU为之提供控制手段，有的则需要被CPU用作输入信号。而且，许多这样的设备/电路只要求一位控制，即只要有开/关两种状态就够了，比如灯亮与灭。对这些设备/电路的控制，使用传统的串行口或并行口都不合适。所以在微控制器芯片上一般都会提供一个“通用可编程I/O接口”，即GPIO.接口至少有两个寄存器，即“通用IO控制寄存器”与“通用IO数据寄存器”。数据寄存器的各位都直接引到芯片外部，而对这种寄存器中每一位的作用，即每一位的信号流通方向，则可以通过控制寄存器中对应位独立的加以设置。这样，有无GPIO接口也就成为微控制器区别于微处理器的一个特征。

在实际的MCU中，GPIO是有多种形式的。比如，有的数据寄存器可以按照位寻址，有些却不能按照位寻址，编程时就要较大区别了。比如传统的8051系列，就区分成可位寻址和不可位寻址两种寄存器。另外，为了使用的方便，很多MCU把glue logic等集成到芯片内部，增强了系统的稳定性能，比如GPIO接口除去两个标准寄存器必须具备外，还提供上拉寄存器，可以设置IO的输出模式是高阻，还是带上拉的电平输出，或者不带上拉的电平输出。这在电路设计中，可以简化外围电路。

S3C2440的GPIO有130pin，通过下面9个寄存器控制和设置。

PortA (GPA)： 25-input/output port

PortB (GPB) ： 11-input/output port

PortC (GPC) ： 16-input/output port

PortD (GPD)： 16-input/output port

PortE (GPE)： 16-input/output port

PortF (GPF)： 8-input/output port

PortG (GPG)： 16-input/output port

PortH (GPH) ： 9-input/output port

PortJ (GPJ)： 13 -input/output port

S3C2440的I/O口，很多是复合功能的接口，既可以作为普通的I/O口使用，也可以作为特殊外设接口。在程序设计时，要对整体的资源有所规划，初始化时就应该把所有资源安排合理。避免应用时出现问题。

S3C2440的9个端口，其寄存器是相似的。除了两个通用寄存器GPxCON、GPxDAT外，还提供了GPxUP用于确定是否使用内部上拉电阻(其中x为A-J，需要注意的是没有GPAUP)。应用的主要步骤就是：

设置GPIO控制寄存器GPxCON

设置GPIO上拉寄存器GPxUP

初始化完成后，就可以通过对GPxDAT的操作来实现相应的应用。其中，PORTA与PORTB-J在功能选择方面有所不同，GPACON的每一位对应一根引脚(共23pin有效)。当某位设为0，相应引脚为输出引脚，此时往GPADAT中写0/1，可以让引脚输出低电平/高电平;当某位设为1，则相应引脚为地址线，或者用于地址控制，此时GPADAT没有用。一般而言，GPACON通常全设为1，以便访问外部存储器件。PORTB-H在寄存器操作方面完全相同。GPxCON中每两位控制一根引脚：00表示输入，01表示输出，10表示特殊功能，11保留。GPxDAT用于读/写引脚：当引脚设为输入时，读此寄存器可知相应引脚状态是高/低;当引脚设为输出时，写此寄存器相应位可以使相应引脚输出低电平或高电平。GPxUP：某位设为1，相应引脚无内部上拉;为0，相应引脚使用内部上拉。关于特殊功能，那需要结合特殊外设来进行设置。

4.5.2开关量输入输出部分电路设计

开关量输入输出电路是基于SSA12183_33系列的同轴机械式微波开关。此系列开关具有频率范围宽，插损小，驻波比低，隔离度高，可靠性高，寿命长等优点，并具有极佳的电器性能和机械性能，可应用于航天，航空，雷达，通信等微波通信系统和地面测试系统。其相关技术指标如下：

(1)直流指标

工作电压：DC28V(24-32V )开关速率：≤20ms

工作电流:120mA/DC28V 工作温度: -35℃～70℃

存储温度:-55℃～90℃ 工作寿命: >=106

(2)射频指标：

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