超大型多功能吊装装备的嵌入式智能前端硬件设计(7)
（3）时钟模块
时钟源是单片机系统的脉搏，是整个嵌入式单元的驱动源，任何外设与主控制器之间连接都需要有相应的时钟。一般需要外接一个高速振荡器和一个低速外部时钟，。高速振荡器一般要求能够倍频到指定频率的高速时钟，用于作为片内特定接口模块的内部时钟；低速外部时钟要求精确，用于实时时钟。
（4）调试模块
任何单片机系统都需要将编写好的程序烧写进芯片后才能正常的实现所需的功能。JTAG模块作为一款通用的PCB 和IC 测试标准，适合可编程芯片的在线编程，传统生产流程中先对芯片进行预编程再装到板上因此而改变，简化的流程为先固定器件到电路板上，再用JTAG编程，从而大大加快工程进度。
（5）存储模块
在设备运行时，需要随时记录装备器械的状态信息，包括系统的配置信息、临时存储信息、控制器运算信息、传感器数据等其他信息。存储模块时刻记录着整个系统的各种信息，辅助主控制器。并且在特殊情况下存储信息有利于保护数据，文护系统安全。本文中的嵌入式单元功能模块较多，存储数据的方式也各不相同。本系统中主要采取3种存储方式：第一种是FLASH ROM芯片，适用于高速数据运算场合；第二种是EEPROM芯片，该存储器主要用于非易失性数据存储，可多次重复擦写；第三种是MicroSD芯片，用于对外设SD卡进行大量数据存储的场合。
（6）显示模块
嵌入式模块单元需要与用户在现场实现交互，嵌入式单元需要在现场向用户显示监控数据的变化，同时用户也要能够通过嵌入式单元对现场设备操控，因此触摸式显示屏可以同时解决这两个问题。显示屏可以将嵌入式单元采集处理后的数据通过图表曲线形式直观的展示给用户，而用户也可以通过触摸屏向嵌入式单元发出操作命令从而起到操控现场的作用。
（7）通讯接口模块
通讯接口是各个独立设备与嵌入式单元进行交流的通道与桥梁。在上文中已经介绍过在本文中的嵌入式单元模块需要有RS232接口实现计算机与设备的点对点的串口通信；RS485接口和CAN接口实现各个设备通过RS485总线和CAN总线与嵌入式单元的通信；以太网接口实现嵌入式单元接入工业以太网与远程控制端通信；USB接口实现嵌入式单元与各种USB设备的通信。
2.3 本章小结
本章首先针对海上风电吊装船的嵌入式智能监控与知识服务进行需求分析，之后结合设备的技术参数以及监控单元的作用提出了嵌入式单元的功能要求，并依此作出总体架构。最后根据所提出的功能要求和总体架构作出嵌入式单元的系统方案设计。制定出系统的总体方案设计之后，将方便之后的总体硬件设计。
3. 硬件设计
在上一章我们确定了系统的总体方案设计，明确了嵌入式单元的各种功能模块。接下来在本章，我们将根据功能模块进行具体的硬件设计，包括电源模块、时钟源模块、调试接口模块、显示模块、接口模块等。
3.1 硬件设计原则
在具体的硬件模块设计中，为了使硬件功能设计合理，同时确保系统的精确度与稳定性，以获得最佳的设计效果，我们应该注意以下几点原则：
（1）使用性能成熟且功能更完善的芯片
功能强大且全面的芯片具有较高的精度和处理能力，但同时市场上产品更新换代速度快，许多产品未经过大批量的验证，所以考虑到稳定性和可靠性，应该选择成熟的芯片系列。其次还要考虑芯片的兼容性，并且尽量选择同一家公司的芯片系列，便于设计以及后继的扩展。最后还需要考虑芯片的性价比，选择最合适价位的芯片型号。