本发明专利技术提供一种强扩展性的嵌入式开发板，包括四部分组件：系统电源，包括USB供电接口、外部电源供电接口、自恢复保险丝、稳压器、电源自锁开关、电源指示灯；处理器最小系统，包括51单片机、AVR单片机、ARM处理器；板载基础资源，包括发光二极管、串行移位寄存器、4位8段共阴数码管、无源蜂鸣器、矩阵键盘、独立中断按键、串口电路、温度传感器、键盘鼠标接口、红外接收电路、EEPROM存储器、实时时钟、PWM/DA转换、ADC采样电路、USB接口、USB转串口芯片、1602点阵液晶模块接口、12864点阵液晶模块接口；扩展功能模块，包括SD/MMC卡接口电路、TFT彩色液晶触摸屏、音频模块、无线通信模块、网络模块。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种嵌入式实验开发设备，特别涉及一种具有强扩展性、支持多种单片机和ARM处理器的多功能嵌入式实验开发板。用于嵌入式实验、教学、研究、产品开发领域。
技术介绍
传统的嵌入式开发板只支持同一类型单片机或ARM处理器，而且板载资源固定不变。这种实验开发板存在下述明显的缺点1、只能使用指定的处理器，开发板无法升级；2、开发板资源固定，扩展性受到极大的限制；3、仅含有简单的功能，无法满足嵌入式的高级应用；4、由于处理器及资源固定，适用范围较小；5、没有集成下载电路，需要购买专门的下载器；6、下载程序、串行通信需要用标准9针RS232串口，给开发人员，特别是笔记本电脑用户带来很大的不便(目前很多电脑尤其笔记本电脑都不带标准9针RS232串口)；7、传统的学习过程单调枯燥，缺少趣味性和娱乐性；8、只能用于简单的实验开发，实用性较差；9、不具备以太网、无线通信等能力，使得开发过程仅仅局限于单机功能上；10、仅局限于对板上硬件的控制，把重点放在了硬件上，缺少数字信号处理、上位机通信、图像处理、文件系统等软件方向的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服传统单片机开发板的缺点和不足，设计一种支持多种单片机和ARM处理器的嵌入开发板，并充分利用各种接口来最大限度地扩展开发板的功能。将嵌入式处理器技术、微电子技术、自动控制技术、液晶触摸屏技术、数字信号处理技术、无线通信技术、上位机通信技术、图像处理技术、音频解码技术、TCP/IP和网络编程等技术融入到同一块嵌入式开发板中，使得嵌入式开发板具有支持多处理器、扩展能力强、功能丰富、 使用方便、适用范围广、知识面综合、娱乐趣味性强、升级方便、实用性强等优点，同时可根据用户需要，利用扩展接口自行增加或裁减功能。该专利技术能够适用于广大师生、研究工作者或其他嵌入式爱好者的教学、研究或产品开发之中。本专利技术采用以下技术方案来实现一种强扩展性的嵌入式开发板，其硬件组成分为四部分(1)系统电源，包括USB 5V供电接口、外部电源5V供电接口、500mA USB自恢复保险丝、3. 3V集成稳压器AMSl 117-3. 3、电源自锁开关、电源指示灯；(2)处理器最小系统，包括传统8位51单片机最小系统、8位RISC 指令的AVR单片机最小系统，32位ARM处理器STM32最小系统；(3)板载基础资源，包括8 位发光二极管、74HC595串行移位寄存器、4位8段共阴数码管、无源蜂鸣器、4X4矩阵键盘、3独立中断按键、MAX232串口电路、LM35或DS18B20温度传感器、PS2键盘鼠标接口、红外接收电路、EEPROM存储器、DS1302实时时钟、PWM/DA转换、ADC采样电路、USB接口、PL2303 USB 转串口、1602点阵液晶模块接口、1观64点阵液晶模块接口 ；(4)扩展功能模块，包括SD/MMC 卡接口电路、TFT彩色液晶触摸屏、VS1003音频模块、NRF24L01无线通信模块、EN(^8J60网络模块。所述处理器最小系统可以自行更换，本专利技术提供51单片机、AVR单片机、ARM处理器STM32三种处理器最小系统，实际应用中可以根据需要选择最小系统，还可以自行设计其他处理器的最小系统。所述扩展功能模块可以自行更换，本专利技术提供SD/MMC卡接口、TFT彩色液晶触摸屏、VS1003音频模块、NRF24L01无线通信模块、ENC28J60网络模块，共5种扩展模块，但实际应用并不限于使用这几种扩展模块，用户还可根据需要增加更多的功能模块。所述TFT彩色液晶触摸屏像素为M0X320，尺寸可选择2. 4寸、2. 8寸或3. 2寸，并可选择不同的驱动ic。彩屏模块上带有串行FlASH存储器，可用于保存液晶字库文件或其他信息。另外还带有一个触摸板和一个触摸屏控制器。本专利技术的作用原理如下使用USB接口或者外部电源为开发板提供5V电源，再通过AMS1117 - 3. 3稳压器得到一个3. 3V的电源，根据不同的处理器，可以用跳线选择电源， 普通型51单片机和普通型AVR单片机使用5V供电，低耗型51单片机、低功耗型AVR单片机和ARM处理器使用3. 3V供电；500mA自恢复保险丝用于检测流过USB的电流，当大于500mA 时就断开，起到保护作用，直到电流稳定于500mA以下才自动恢复连通。开发板直接集成了 51单片机的最小系统，AVR和STM32的最小系统采用核心板的形式实现，并将其引脚重新排列成51单片机的形式，使得开发板能在同一位置使用不同的处理器，升级得以实现。开发板使用USB接口与电脑连接，板上集成USB转串口芯片PL2303，该芯片连接到处理器的 USART异步串行通信口，这就使得电脑可以通过USB接口向处理器下载程序，并可实现电脑和开发板之间的串行通信。本专利技术为了扩大开发板的适用范围，以及增强灵活性和扩展性，特别强调出基础资源和扩展资源。开发板上集成有LED、数码管、矩阵键盘等较多常用的基础资源，因此在不加入扩展功能模块的情况下，用户可以按需利用板上的基础资源来学习、研究和开发。对于嵌入式单片机的初学者、单片机课程教学、或者是相对较简单的开发应用，使用基础资源是最合适的。而对于深入学习、研究、开发或者是针对特定功能需要深入应用的用户，可以按各自需要来扩展各种的功能。例如要开发一个MP3播放器，可以扩展音频模块、SD卡模块、 TFT彩屏模块；要搭建嵌入式Web服务器，可以扩展网络模块；要进行两机之间的无线通信， 可扩展NRF24L01无线通信模块等等。本专利技术仅提供有限的扩展模块，用户还可根据自己需要设计出功能模块，实现按需扩展。本专利技术与现有技术相比具有如下的优点1、处理器灵活更换，升级能力强，可使8位传统型或增强型单片机，也可以方便地升级至32位ARM处理器。2、开发板资源不固定，可根据用户需要进行增加或裁减，使开发板的功能得到最大限度的扩展。3、基础资源简单易学，配有详细的教程文档、视频教程、应用实例，初学者能够快速高效地入门。4、特别配套开发板写出多个项目文档，引导用户进行项目开发，提高综合应用能力。5、不仅含有简单易学的基础资源，还可以按需扩展其他的功能模块，能够满足众多较高级的嵌入式应用。6、集成了下载电路，无需购买专门的下载器。7、使用USB接口下载程序和串行通信，无需用标准9针RS-232串口，方便开发人员，特别是笔记本电脑用户使用。8、加入TFT彩屏、音频模块、SD卡等，可制作MP3播放器、电子相框、计算器、电子钟、简易游戏机等，使开发板成为一个有声有色的系统，克服传统学习过程单调枯燥的缺点，增强了开发板的娱乐趣味性，同时用户体验和实用性也有较大的提高。9、通过扩展网络模块或无线通信模块，使开发板具备以太网、无线通信等能力，使得开发过程不单单局限于单机功能上。还可利用开发板制作嵌入式Web服务器、无线传输终端等产品模型，增加了开发板的实用价值。10、克服传统开发板偏硬件控制、缺少软件方向应用的不足，增加了数字信号处理、上位机通信、图像处理、文件系统、网络通信等信号处理与软件方向的应用。软硬件同步发展。11、由于处理器可更换或升级，而且板上资源可增加或裁减，特别强调基础资源和扩展资源，并融入嵌入式处理器技术、微电子技术、自动控制技术、液晶触摸屏技术、数字信号本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种强扩展性的嵌入式开发板，其特征在于包括如下四部分组件：系统电源，包括ＵＳＢ供电接口、外部电源供电接口、自恢复保险丝、稳压器、电源自锁开关、电源指示灯；处理器最小系统，包括５１单片机、ＡＶＲ单片机、ＡＲＭ处理器；板载基础资源，包括发光二极管、串行移位寄存器、４位８段共阴数码管、无源蜂鸣器、矩阵键盘、独立中断按键、串口电路、温度传感器、键盘鼠标接口、红外接收电路、ＥＥＰＲＯＭ存储器、实时时钟、ＰＷＭ／ＤＡ转换、ＡＤＣ采样电路、ＵＳＢ接口、ＵＳＢ转串口芯片、１６０２点阵液晶模块接口、１２８６４点阵液晶模块接口；扩展功能模块，包括ＳＤ／ＭＭＣ卡接口电路、ＴＦＴ彩色液晶触摸屏、音频模块、无线通信模块、网络模块；上述四部分组件安装在一块电路板上，且该电路板上用于安装处理器最小系统和扩展功能模块的接口设置有能供开发者更换不同元件的更换模块。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：冼启源，金连文，李天豪，麦松涛，梁康楠，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：81
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。