（文章來源：EEPW）

工業(yè)控制中往往需要完成多通道故障檢測及多通道命令控制(這種多任務(wù)設(shè)置非常普遍)，單獨的CPU芯片由于其外部控制接口數(shù)量有限而難以直接完成多路檢控任務(wù)，故利用ARM芯片與FPGA相結(jié)合來擴展檢控通道是一個非常好的選擇。這里介紹用Atmel公司ARM7處理器(AT91FR40162)和ALTERA公司的低成本FPGA芯片(cyclone2)結(jié)合使用完成多通道檢控任務(wù)的一種實現(xiàn)方法。

故障檢測：檢測通道的故障(正常)信號以高(低)電平方式指示，其一旦有故障產(chǎn)生就會保持高電平不變直到故障排除。針對這種特征，在ARM控制器端采用定時中斷循環(huán)查詢方式來判斷故障通道的狀態(tài)。定時中斷程序通過對ARM 地址總線在FPGA中進行譯碼而順序鎖定被檢測通道的電平值，然后再經(jīng)數(shù)據(jù)總線傳回ARM進行判斷，最后將判斷結(jié)果送至遠程終端。

采用主機查詢方式而不采用故障中斷方式出于兩個原因：一方面是通常控制芯片外部中斷源有限(多數(shù)為4個外部中斷源)，對于多目標(biāo)中斷信號檢測顯然是困難的;另一方面，由于檢測通道或設(shè)備受到短時干擾而產(chǎn)生電平隨機反轉(zhuǎn)，造成故障中斷觸發(fā)，而中斷觸發(fā)后又無法在通道電平恢復(fù)正常時撤銷故障信號，故而形成虛假報警。

命令控制：ARM芯片先判斷主控端發(fā)來的控制命令，然后通過地址總線和數(shù)據(jù)總線將命令狀態(tài)發(fā)送至經(jīng)FPGA地址譯碼鎖定的控制通道上。

由于只存在命令和故障狀態(tài)信號的收發(fā)，所以利用ARM的串口實現(xiàn)與遠程PC的通信，通信標(biāo)準(zhǔn)選為RS232標(biāo)準(zhǔn)。不過，在ARM芯片上要先將TTL電平通過MAX232芯片轉(zhuǎn)換為RS232電平標(biāo)準(zhǔn)，對于距離超過15m的全雙工通信，在發(fā)送接收兩端還要各加一對RS232轉(zhuǎn)RS422電平的轉(zhuǎn)換模塊，以增加通信距離。

ARM芯片的ADDR2～0位地址線和片選使能信號一同進入譯碼器decode1進行地址譯碼后產(chǎn)生8路輸出(FPGA內(nèi)部可設(shè)置一個最大輸出為256路的譯碼模塊，所以在實際應(yīng)用中可擴展為更多通道)，低4路用于命令發(fā)送通道，高4路用于故障檢測通道，讀寫使能信號控制數(shù)據(jù)總線。

ARM芯片接收到發(fā)送信號編碼命令時，立即在串口接收中斷服務(wù)子程序中并送相應(yīng)地址(通道編號)和數(shù)據(jù)(命令狀態(tài))到FPGA中。譯碼器有效輸出作為相應(yīng)通道D觸發(fā)器的鎖存時鐘，而數(shù)據(jù)狀態(tài)則被觸發(fā)器鎖定后作為所選通道的輸出完成相應(yīng)控制。

ARM芯片在定時中斷產(chǎn)生進入服務(wù)程序后對所有檢測通道輪流查詢，查詢到有通道故障時，故障信號結(jié)合選中通路信號經(jīng)與非運算送往數(shù)據(jù)端口被讀取。