产品线：配电终端
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触摸屏手机 | 作者 | |
完成日期 | |
编制部门 | 硬件开发部 |
| | |
批准：
审核：
初审：头笼
编写：
1. 引言 4
1.1. 前言 4
1.2. 文档术语 4
1.3. 参考文档 4
2. 开发环境 4
3. 硬件详细设计 5
3.1. 系统架构 5
3.2. 主板 5
主板硬件框图 6
模块1：CPU核心板 6
模块2：时钟模块 18
模块3：无线通讯 19
SD卡模块电路 27
直流量采集模块 28
USBHOST接口 30
3.3. 遥控遥信板 32
硬件框图 32
遥信电路模块 32
遥控电路模块 33
3.4. 遥测板 34
遥测板框图 34
遥测电路模块 35
电源模块 39
41
元器件总成本： 41
3.5. 硬件测试方法 41
4. FPGA逻辑设计 42
4.1. 子板逻辑 42
架构概述 42
4.2. 主板逻辑 45
5. 结构工艺设计 45
5.1. 外观设计 45
外形结构 45
铭牌 46
终端内部结构 46
5.2. 组屏方案 46
5.3. 其他 46
5.4. 46
1. 引言
1.1. 前言
1.2. 文档术语
1.3. 参考文档
2. 开发环境
硬件设施：普通个人PC
软件：protel99se
Cadence16.3
3. 硬件详细设计
3.1. 系统架构
3.2. 主板
3.2.1. 主板硬件框图
3.2.2. CPU核心板
3.2.2.1. 功能：
保存各种数据，参数设置等其他需要保存的数据及给各功能模块提供逻辑接口。
3.2.2.2. 接口描述：
32位RISC嵌入式ARM9+DSP内核CPU：
OMAPL138ZWT，通过内置DDR2/mDDR控制器接口外扩1片32M/16位或64M/16位DDR2SDRAM：MT47H32M16HR/MT47H64M16HR； 通过内置外部存储器接口（EMIFA）外扩1片128MBytesNandFLASH：MT29F1G08ABAEAWP-IT和一片FPGA:ALTERAEP3C25F256;
通过内部集成的网络接口控制一片网络芯片：LAN8720A； CPU通过一个PWM口作为看门狗的定时喂狗信号来控制CPU的复位脚；
此外，CPU核心板把CPU内部集成的外设接口（例如USB、UART、IIC、SPI、MMC/SD等）和GPIO口及FPGA的LVDS口引出到核心板接口上供其他功能模块接口使用。
3.2.2.3. 设计原理：
1）DDR2
因OMAPL138ZWT内部集成的RAM较小，需外扩一片RAM，可利用芯片内置的DDR2/mDDR控制器接口外扩一片32M或64 M容量的DDR2SDRAM：MT47H32M16HR或MT47H64M16HR接口如Figure15-19所示，引脚定义如Table15-1所示；
为满足信号完整性要求，需要在信号线进行端接处理。因只接了一片DDR芯片所以采用串行端接，原理图如下：
2）NANDFLASH
因OMAPL138ZWT内部集成的ROM较小，需外扩一片NANDFLASH，可利用芯片内置的EMIFA接口外扩一片1Gb或2Gb容量的NANDFLASH：MT29F1G08ABAEAWP-IT或MT29F2G08ABAEAWP-IT。外部存储器接口如Figure20-1所示，引脚定义如Table20-1、Table20-2、Table20-3所示；
外扩NANDFLASH如Figure20-14所示
为了减少R/B#脚的延时时间，R/B#脚上接1K的上拉电阻。原理图如下：
3）FPGA
因FTU需要采集的交流信号及遥信信号和控制的遥控信号众多，可利用EMIFA接口接一片FPGA进行预处理。核心板上的FPGA与功能板上的FPGA通过LVDS进行点对点通讯，将得到数据存放在各功能板相对应的存储区里供CPU读取。从而提高系统的实时性和简化电路设计。将FPGA作为SRAM存储器挂在CPU的EMIFA接口上，其接口示意图如Figure20-18跳跳鞋的红圈部分所示；
LVDS接口需外加端接电阻，参数见FPGA数据手册，其原理图如下。
注：因所用FPGA芯片的真实的LVDS口不足，需使用一路仿真LVDS口。其端接电阻与真实的LVDS接口的不同。
4）以太网
墙体切割开门洞以太网芯片采用RMII接口的LAN8720A，CPU通过内部集成的EMAC（RMII）和MDIO与LAN8720A相连，来建立以太网的物理层连接，其接口示意图如Figure19-3所示，引脚定义如Table19-2所示
外围电路见数据手册，其原理图如下：
5）看门狗
看门狗电路选用的是Sipex公司的SP706REN-L，复位周期1.6S,持续时间200mS,采用软硬件控制，软件方式：CPU通过控制PWM口的输出来控制看门狗电路；硬件方式：通过按键控制/MR的电平来控制看门狗电路，原理图如下：
6）供电电路
smartthreads为了防止输入电压过高保护后级的电源管理芯片，在+5V电源输入端加一保护电路，当输入高于5.8V是输出关断，外加一个LED用以指示。当5V_IN>5.8V时，LED亮。
a) CPU供电：
CPU供电为一多电源供电系统，其供电电流和上电顺序要求如下：
电源管理芯片采用TI公司的TPS650250RHBR，通过控制DC-DC使能端来控制各电平的上电顺序。外围电路参数见数据手册。原理图如下：
上电顺序逻辑电路如下，上电逻辑，+5V输入时_DCDC3拉高→VDCDC3输出VCC_1V3D→拉高EN_DCDC2→VDCDC2输出VCC_1V8D→拉高EN_DCDC1→VDCDC1输出VCC_3V3D.
豫公网安备41160202000603
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