基于ARM7的LPC21XX系列微控制器在BAS中的應用
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樓宇自動化系統(tǒng)（Building Automation System,簡稱BAS），實際上是一套中央監(jiān)控系統(tǒng)。它通過對建筑物（或建筑群）內的各種電力設備、空調設備、冷熱源設備、防火、防盜設備等進行集中監(jiān)控，達到在確保建筑內環(huán)境舒適、充分考慮能源節(jié)約和環(huán)境保護的條件下，使建筑內的各種設備狀態(tài)及利用率均達到最佳的目的。
圖1 BAS的組成
圖1是BAS的組成示意圖，其中的中央控制室（數(shù)據(jù)中心）主要包括中央處理機（一臺微型計算機、存儲器、磁帶機和接口裝置）、外圍設備（顯示終端、鍵盤、打印機）和不間斷電源三部分。
傳感器是指裝設在現(xiàn)場的各種敏感元件、觸點和限位開關、以及變送器，用來檢測現(xiàn)場設備的各種參數(shù)（溫度、濕度、壓力、液位等），并發(fā)出信號送到控制器（分站、數(shù)據(jù)中心等）。
執(zhí)行機構是指裝設在現(xiàn)場接受分站控制器的輸出指令信號，控制現(xiàn)場運行設備的機構，如電動閥、執(zhí)行機構和調節(jié)機構。
分站控制器是以微處理器為基礎的直接數(shù)字控制器（DDC），它接收來自傳感器的信號，進行數(shù)字運算，邏輯判斷，處理后自動輸出控制信號，至執(zhí)行機構。分站控制器是整個控制系統(tǒng)的核心，它具有AI、AO、DI、DO四種輸入/輸出接口。
2.ARM及LPC21XX系列微控制器概述
我們在這里采用的是基于ARM7內核的PHILIPS公司的LPC21XX微控制器。ARM的文字含義是Advanced RISC Microprocessor(高級RISC微處理器)。ARM系列是32位微處理器RISC微控制器方案，在便攜式通訊、數(shù)字化多媒體和工業(yè)控制中，使用ARM正成為一種標準的趨勢。根據(jù)有關報告，2001年，在眾多RISC微處理器的銷售量中，74.6%是ARM微處理器。ARM將其技術授權給世界上許多著名的半導體、計算機和OEM廠商，提供 ARM相關技術及服務。利用這種合伙關系，ARM很快成多全球性RISC標準產品的締造者。目前，總共有超過70家公司與ARM簽訂了硬件技術使用許可協(xié)議，其中包括INTEL、IBM、LG、NEC、SONY、PHILIPS等大公司。
ARM7處理器是ARM通用32 位微處理器家族的成員之一。ARM 處理器具有優(yōu)異的性能，但功耗卻很低。ARM 結構是基于精簡指令集計算機Reduce Instruction-Set Computer（RISC）原理而設計的，指令集和相關的譯碼機制比復雜指令集計算機Complex Instruction Set Computer（CISC）要簡單得多；ARM7處理器使用3級流水線來增加處理器指令流的速度，可使幾個操作同時進行，并使處理和存儲器系統(tǒng)連續(xù)操作；ARM7處理器使用了馮.諾依曼結構，指令和數(shù)據(jù)共用一條32 位總線，只有裝載、存儲和交換指令可以對存儲器中的數(shù)據(jù)進行訪問。
PHILIPS公司的LPC21XX系列微控制器是一個基于含ARM7TDMI-S內核的CPU，并帶有嵌入的Flash存儲器的MCU，同時它還帶有兩個CAN通道。128位寬度的存儲器接口和獨特的加速結構使32位代碼能夠在高達60MHZ的工作頻率下運行。由于LPC21XX系列采用非常小的LQFP或HVQFN封裝、極低的功耗、多個32位定時器、4路10位ADC、PWM輸出以及多達9個外部中斷。該系列部分工業(yè)級微控制器的工作溫度范圍可以從－40到85 ℃，這使它特別適用于樓宇自控系統(tǒng)這樣的應用領域。
下面表中列出已經應用在樓宇自動化系統(tǒng)作為控制器的兩種產品比較，包括8位MCU，和運用ARM7內核的16/32位微控制器LPL21XX，由于現(xiàn)在設計生產8位MCU的廠商眾多，根據(jù)應用的范圍不同，片內資源也有很大的區(qū)別，而筆者只選擇了一種有代表性的芯片來比較。
表一：應用在BAS中的控制器的資源性能比較
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