基于ARM的扩散/氧化控制系统的设计
随着信息化、智能化、网络化的发展,嵌入式系统得到了前所未有的发展。由于嵌入式系统具有体积小、性能强、可靠性高等特点,目前广泛应用于工业控制、控制仪表、通信等各个领域。扩散/氧化控制系统是为扩散氧化炉设计的控制系统。扩散/氧化炉是集成电路制造的重要的工艺设备之一。本系统主要由高精度的温度控制系统、推拉舟控制系统、气路控制系统组成。本系统为扩散/氧化炉提供高精度的扩散氧化环境,以生产出高质量的半导体产品。
本文引用地址://m.amcfsurvey.com/article/151347.htm本文采用的是ARM处理器S3C2440,它具有工作频率高、片上资源丰富等特点,可以良好地应用于本系统。且系统设计中移植了嵌入式WinCE,使得控制系统具有实时性强、编程方便、可扩展性强等特点。
1 扩散/氧化控制系统的总体设计
如图1所示,系统的CPU及扩展模块是以S3C2440为核心的开发板。在系统中有温度控制子系统、推拉舟控制子系统、气路控制子系统。上述3个子系统为闭环系统,分别完成对温度、步进电机、气体质量流量计的检测和控制。触摸显示屏作为人机界面,用于控制和监视系统的运行。
图1 系统结构框图
2 控制系统的硬件设计
2.1ARM微处理器S3C2440
本设计采用三星S3C2440处理器。它的主频为400 MHz,外扩存储器NAND Flash为128 MB、SDRAM为64 MB,完全满足控制系统运行的要求。该处理器片内资源有1个LCD控制器(支持TFT带有触摸屏的液晶显示屏)、SDRAM控制器、117位通用I/O口和24位外部中断源等。本系统触摸屏为3.5英寸,分辨率240×320,满足系统要求。
2.2 温度控制子系统硬件设计
温度控制子系统要求4路温度采集,其中一路测量环境温度,另外3路测量扩散/氧化炉的温度。系统要求温度测量范围为0~1 700℃,全量程分辨率为0.1℃。
为满足系统要求,测量扩散/氧化炉的传感器可以选用热电偶。为满足系统测量精度的要求,同时系统A/D转换的速度要求不是很快,所以采用双积分型A/D转换器ILC7135。ILC7135精度高、抗干扰性能好、价格低,应用十分广泛。ICL7135其转换数字范围为-19 999~+19 999,即分辨率为1/40 000。为了增加测量精度,需要对热电偶输入的信号进行滤波。因为本系统主要受工频信号的干扰,所以滤波过程主要滤掉工频信号。信号放大时根据系统的要求可以选用OP07、OP27等高精度的放大器。图2为ILC7135的A/D转换原理图。因为S3C2440的引脚高电平为3.3 V,所以此电路与CPU连接时可以使用电平转换芯片SN74ALVCl64245或74LVC4254等。
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