【正文】 的一種新型總線標(biāo)準(zhǔn)。CAN支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術(shù)，通過設(shè)置優(yōu)先級來避免沖突，通訊距離最遠(yuǎn)可達(dá)10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達(dá)40M /1Mbp/s，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)實際可達(dá)110個。應(yīng)用RS485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。RS485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。但無論是處理器自帶的AD還是專有AD芯片都要對輸入的模擬量信號進(jìn)行預(yù)處理，完成輸入信號的的濾波與放大 [47] 。 數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)采集是監(jiān)控設(shè)備運行狀況必不可少的重要環(huán)節(jié)，能夠?qū)⒛M量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并且輸人到CPU，這也是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能.。 基于ARM微處理器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)目前，常用的數(shù)據(jù)采集裝置，系統(tǒng)硬件多采用單片機(jī)進(jìn)行控制，軟件多采用單任務(wù)順序機(jī)制。要對污染排放進(jìn)行控制，先需要對各污染源的污染物排放情況進(jìn)行在線監(jiān)測?！昂喴u語”欄缺填無效。2. 任課教師填寫后與試卷一起送院系研究生秘書處。環(huán)保在線監(jiān)測儀在國外已有成套的技術(shù)方法和標(biāo)準(zhǔn)化的儀器。這樣，系統(tǒng)不僅處理能力有限，而且存在系統(tǒng)安全性差的問題。在一些ARM單片機(jī)中自帶了AD轉(zhuǎn)化器，比如PHILIPS公司的LPC2210，它是基于一個支持實時仿真和嵌人式跟蹤的16/32位ARM7TDMI CPU的微控制器，帶有8路10位ADC。 數(shù)據(jù)采集板卡與主控模塊的通信數(shù)據(jù)采集板卡與主控模塊之間必定需要一定的確定的形式進(jìn)行數(shù)據(jù)的傳輸與通信，而總線技術(shù)很好的解決了工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。 CAN最早由德國BOSCH公司推出，它廣泛用于離散控制領(lǐng)域，其總線規(guī)范已被ISO國際標(biāo)準(zhǔn)組織制定為國際標(biāo)準(zhǔn)，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。目前已有多家公司開發(fā)了符合CAN協(xié)議的通信芯片。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡化，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點。這已逐漸成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的一個發(fā)展方向。μC/OS和μC/OSII是專門為計算機(jī)的嵌入式應(yīng)用設(shè)計的，絕大部分代碼是用C語言編寫的。 μC/OS具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實時性能優(yōu)良和可擴(kuò)展性能等特點，最小內(nèi)核可編譯至2KB。 主控模塊對主控模塊進(jìn)行硬件電路設(shè)計時，處理器的選擇是關(guān)鍵的問題。主控模塊主要任務(wù)如下：（1）要對采集模塊傳輸來的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理后存儲。電流輸入：20mA ~20mA，光電隔離；電壓輸入：5~5V，光電隔離，模擬量輸入通道數(shù)應(yīng)為8路及以上；A/D轉(zhuǎn)換分辨率應(yīng)至少為12bit或以上?，F(xiàn)場儀器，動作模塊，上位機(jī)都要與主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互。為此，需要設(shè)計相應(yīng)的電源轉(zhuǎn)換電路，以獲得所需要的5V、和+12V電壓。根據(jù)軟件功能的不同，我們又可以將主控模塊軟件劃分為以下五個子模塊來進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。2．?dāng)?shù)據(jù)存儲模塊：對數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)儀器的不同，進(jìn)行分類存儲，便于以后上位機(jī)對數(shù)據(jù)的查詢與讀取。5．通信模塊：此模塊主要負(fù)責(zé)與上位機(jī)的通信與系統(tǒng)的測試。圖 21 硬件架構(gòu)圖 軟件架構(gòu)圖軟件工作流程如圖22根據(jù)項目的要求，系統(tǒng)應(yīng)具有兩種命令發(fā)送方式：第一種為了隨時觀測水質(zhì)的需要，可以通過按鍵，手工輸入采集命令，通知儀器進(jìn)行采集，獲得相關(guān)水質(zhì)數(shù)據(jù)。對于儀器傳回的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)要進(jìn)行一定的處理后再進(jìn)行處理。圖 22 軟件架構(gòu)圖3. 水污染采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計在進(jìn)行系統(tǒng)硬件設(shè)計時，將整個系統(tǒng)分為多個模塊進(jìn)行設(shè)計，這樣可以使設(shè)計時，任務(wù)更明確，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更清晰。LPC2294 含有76（使用了外部存儲器）到112個（單片）可用GPIO口。在我們的使用中將兩個串口作為RS232的信號源。地址線為24位再加上四個片選端，所能控制的地址范圍為64M。一個嵌入式處理器自己是不能獨立工作的，必須給它供電、加上時鐘信號、提供復(fù)位信號，如果芯片沒有片內(nèi)程序存儲器，則還要加上存儲器系統(tǒng)，然后嵌入式處理器芯片才可能工作。而大多數(shù)基于ARM7處理器核的微控制器都有調(diào)試接口，這部分在芯片實際工作時不是必需的，但因為這部分在開發(fā)時很重要，所以也把這部分也歸入最小系統(tǒng)中。LPC可以通過內(nèi)部的PLL電路將傳到芯片內(nèi)核的工作頻率提高。2. 復(fù)位電路微控制器在上電時狀態(tài)并不確定，這造成微控制器不能正確工作。這個信號的穩(wěn)定性和可靠性對微控制器的正常工作有重大影響。在此系統(tǒng)中我們選擇了CATALYST公司的CAT1023。LPC2194有一個內(nèi)置JTAG調(diào)試接口，通過這個接口可以控制芯片的運行并獲取內(nèi)部信息。4. ARM其他需配置的管腳BOOT1 與BOOT0 一同控制引導(dǎo)和內(nèi)部操作。BOOT1:0=10 選擇引導(dǎo)CS0 控制的32 位存儲器。 數(shù)據(jù)采集模塊電路在我們的采集模塊中采用兩塊AD78651構(gòu)成一個八通道的模擬量采集系統(tǒng)。(1) 如果引腳H/S輸人低電平，則通過引腳SLlSL4進(jìn)行硬件通道選擇。相應(yīng)數(shù)據(jù)線寫1時，對應(yīng)通道被選通，寫0時該通道被屏蔽。此時，BUSY管腳的輸出變成高電平，以標(biāo)志轉(zhuǎn)換正在進(jìn)行。其時序圖如下：圖 32 AD7865 BUSY啟動圖第一種方案對ARM的數(shù)據(jù)接受速度有一定的要求，經(jīng)過比較我們選擇了第二種方案，通過將BUSY信號接到ARM芯片的中斷管腳，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成以后我們可以通過中斷的方式快速的讀取轉(zhuǎn)化值。使用的時鐘不同所用的轉(zhuǎn)換時間也不同。假如所有的AD7865都使用同一個外部時鐘就會解決這個問題。另外，但也可以工作在外部基準(zhǔn)電壓源下。整個帶寬內(nèi)的噪聲要滿足14比特ADC的要求，而且模擬信號中還要濾掉影響采集的高次諧波。 數(shù)據(jù)通信模塊電路數(shù)據(jù)通信模塊分為兩個部分：一個是利用ARM芯片本身所具有的兩個UART設(shè)計出兩個RS232接口；另一個是利用ARM外部數(shù)據(jù)總線加TL16C554擴(kuò)展出四個標(biāo)準(zhǔn)UART，在通過MAX3485擴(kuò)展出四個485接口。在此系統(tǒng)中我們使用SP3232E作為電平轉(zhuǎn)化芯片。TL16C554內(nèi)部共有12個寄存器，這些寄存器分別用于實現(xiàn)通信參數(shù)的設(shè)置、對線路及MODEM的狀態(tài)訪問、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以及中斷管理等。* D0 一 D7 :雙向8位數(shù)據(jù)線。* XT A L1 ,X TAL2晶振或外部時鐘輸人輸出端，該腳可接外部晶振。TXRDYx:發(fā)送準(zhǔn)備好信號。* RX A ,RXB,RXC,RXD:串行數(shù)據(jù)輸人引腳與MAX3485相連。3. MAX3485接口電路我們利用TL16C554只是擴(kuò)展了四個UART，但是我們需要的是四個485串口，所以需要四組MAX3485電路進(jìn)行信號轉(zhuǎn)化。在本系統(tǒng)中分別使用四個IO作為輸入口，四個IO作為輸出口。最后用輸出信號經(jīng)過繼電器進(jìn)行驅(qū)動。其中12V、+12V信號由外部輸入，而+5V、+、+。 對于低頻模擬電路，除了加粗和縮短地線之外，電路各部分采用一點接地是抑制地線干擾的最佳選擇，主要可以防止由于地線公共阻抗而導(dǎo)致的部件之間的互相干擾。該芯片是美國ISSI公司的高速SRAM器件，采用CMOS技術(shù)，存儲容量為512K字節(jié)，16位數(shù)據(jù)寬度。ARM ADS使用CodeWarrior IDE集成開發(fā)環(huán)境，使用AXD作為調(diào)試工具。從μC/OS算起，該內(nèi)核已有10多年應(yīng)用史，在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 μC/OSII移植1． （C語言頭文件）μCOSII不使用C語言中的short、int、long等數(shù)據(jù)類型的定義，因為它們與處理器類型有關(guān)，隱含著不可移植性。μCOSII使用結(jié)構(gòu)常量OS_STK_GROWTH中指定堆棧的生長方式：置OS_STK_GROWTH為0表示堆棧從下往上長。后面5個函數(shù)為鉤子函數(shù)，主要用來擴(kuò)展μCOSII的功能。OSStartHighRdy函數(shù)，此函數(shù)負(fù)責(zé)獲取新任務(wù)的堆棧指針，并從堆棧指針中恢復(fù)新任務(wù)的所有處理器寄存器。[2021] 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計 軟件功能詳述1． 采集命令控制根據(jù)項目的要求，系統(tǒng)應(yīng)具有兩種命令發(fā)送方式：第一種為了隨時觀測水質(zhì)的需要，可以通過按鍵，手工輸入采集命令，通知儀器進(jìn)行采集，獲得相關(guān)水質(zhì)數(shù)據(jù)。3． 采集數(shù)據(jù)處理對于儀器傳回的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)要進(jìn)行一定的處理后再進(jìn)行處理。 系統(tǒng)各模塊軟件設(shè)計主控模塊是整個軟件的核心部分，它安排了整個系統(tǒng)的工作流程，決定了各個模塊是否被調(diào)用。主控模塊還決定了，定時采集的配置文件的輸入。主控模塊根據(jù)手工輸入的按鍵的不同，確定不同的采集模式；還可以通過定時采集形式下，命令的不同，確定不同的采集模式。包尾為十六進(jìn)制數(shù)0DH，當(dāng)程序收到0DH后，組包模式結(jié)束，說明以收到了一個完整的數(shù)據(jù)包。E．?dāng)?shù)據(jù)傳輸：根據(jù)需要將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)傳輸給上位機(jī)。C．包類型判斷：通過讀取包中的設(shè)備地址號、寄存器的首址、寄存器的數(shù)量和包的功能號，判斷包的類型。圖 44 模擬量采集流程圖1．通道選擇：根據(jù)采集