【導(dǎo)讀】數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)本專業(yè)的培養(yǎng)目標(biāo)。數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及數(shù)據(jù)傳輸。對(duì)上述四個(gè)部分分別進(jìn)行模塊。對(duì)智能家居數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)測(cè)試，查看和分析智能家居數(shù)據(jù)采集。構(gòu)緊湊，層次分明，圖表清晰，格式規(guī)范，文字流暢，字跡工整，結(jié)論正確。2．畢業(yè)論文中所使用的度量單位一律采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)單位。3．對(duì)論文中的圖或表要給予解釋，統(tǒng)一標(biāo)上編號(hào)和圖題，安排于相應(yīng)位置。然后貼附于論文適當(dāng)位置或附錄中，要求圖面整潔、比例適當(dāng)。5．畢業(yè)論文篇幅：6000字以上。6．畢業(yè)論文一律按學(xué)校要求統(tǒng)一用A4紙打印。7．參考文獻(xiàn)著錄格式要符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。監(jiān)控報(bào)警，并且能夠?yàn)樽籼峁┌踩孢m、高效便利的學(xué)習(xí)生活及工作環(huán)境。據(jù)采集，是指從傳感器和其它待測(cè)設(shè)備等模擬和數(shù)字被測(cè)單元中自動(dòng)采集信息的過程。能的消費(fèi)電子產(chǎn)品。智能家居不僅具備傳統(tǒng)的居住功能，提供舒適溫馨，高效安全的高品

　　

【正文】 保證采集到的數(shù)據(jù)安全 、 可靠 、 有效地 傳輸?shù)娇刂浦行?， 用于整個(gè)系統(tǒng)協(xié)調(diào)控制和管理。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì) 在 S3C2410 處理器豐富資源的基礎(chǔ)上， 進(jìn)行了相關(guān)的配置和擴(kuò)展， 如 平臺(tái)配置了 16 MB 16 位的 FLASH 和 64 MB 32 位的 SDRAM，通過以太網(wǎng)控制器芯片 DM9161 擴(kuò)展了一個(gè)網(wǎng)口，另外 還 引出了一個(gè) HOSTUSB接口。硬件平臺(tái)如圖 所示。 9 圖 系統(tǒng)的硬件 框 圖 由以上各部分的分析可知，系統(tǒng)的硬件電路的連接圖如圖 所示。 —C S E X T C K / P C K 2S C L K M C C D B / E T X E NM O S I M C D B 0 / E T X 0M I S O M C D B 1 / E T X 1 M C D B 2 / E R X D V M C D B 3 / E R X 0 T C L K 0 / E R X 1 T C L K 1 / E R X E R T C L K 2 / E M D C I R Q 6 / E M D I O B F O E N T R S Tn F R E n F W E A L E n F C E V C L KC L E V L I N E R n B V F R A M E D A T A [ 7 . . 0 ] V M V D [ 3 . . 0 ] V D [ 7 . . 0 ] S 3 C 2 4 1 0—C SS C L KD I ND O U T—R E—W EA L E—C EC L ER n BI / O [ 7 . . 0 ]X T 2T X E NT X D [ 0 ]T X D [ 1 ]R X D VR X D [ 0 ]R X D [ 1 ]R X E RM D CM D I OM D I N T RR E S E TX C KL PY DD I S PD [ 3 . . 0 ]D [ 7 . . 4 ]A T T 7 0 2 6 AD M 9 1 6 1L M 0 5 7 Q C 1 T 0 1圖 系統(tǒng)的 電路連接圖 3 智能家居數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì) 智能家居數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的操作系統(tǒng)采用 Linux 操作系統(tǒng)， Linux 內(nèi)核是一種源碼開放的操 作系統(tǒng)，采用模塊化的設(shè)計(jì) [11]。在此只保留了必需的功能模塊，刪除了冗余的功能模塊，并對(duì)內(nèi)核重新編譯，從而使系統(tǒng)運(yùn)行所需的硬件資源顯著減少。最重要的一點(diǎn)是， Linux 自誕生之日起就與網(wǎng)絡(luò)密不可分， Linux 系統(tǒng)內(nèi)傳感器 攝像機(jī) LCD 鍵盤 RS232/UART USB 接口 JTAG S3C2410CPU DM9161 以太網(wǎng)控制器 PC FLASH SDRAM PC 10 核集成了大量的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序，支持全部的標(biāo)準(zhǔn)因特網(wǎng)協(xié)議和幾乎所有的聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，這使 Linux 很適合基于網(wǎng)絡(luò)的應(yīng)用開發(fā)，用戶編寫的程序代碼可以直接建立在這些網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序的基礎(chǔ)之上，從而大大縮短開發(fā)周期。因此將其應(yīng)用于智能家居控制器的設(shè)計(jì)，具有代碼量小 、 運(yùn)行消耗系統(tǒng)資源少 、 可靠性高 、 開發(fā)周期短等優(yōu)點(diǎn)， 能夠 適 應(yīng)智能 家居 數(shù)據(jù)采集控制器對(duì)于操作系統(tǒng)的要求。 系統(tǒng)軟件的總體架構(gòu) 智能家居數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì) 由模塊化的程序構(gòu) 成， 包括初始化程序 、 軟件校表子程序 、 讀取 ATT7026A 子程序 、 參數(shù)處理子程序 、 顯示子程序。初始化子程序主要有對(duì) I/O 管腳設(shè)置 、 SPI 口初始化等；軟件校表子程序完成對(duì) ATT7026A的校正，校正主要包括對(duì)電流互感器的比差及相差校正等；顯示子程序主要顯示實(shí)時(shí)參數(shù)如電流 、 電壓 、 功率等。 其采集 程序結(jié)構(gòu)框 圖如圖 所示。 軟件校表子程序讀取 A T T 7026 A 子程序參數(shù)處理子程序顯示子程序初始化 圖 采集 程序結(jié)構(gòu)框 圖 S3C2410 與 ATT7026A 的 SPI 通訊 SPI，即串行外圍設(shè)備接口，是 Motorola 公司推出的一種環(huán)形總線結(jié)構(gòu) ， 是一種高速的 、 全雙工 的 、 同步串行的通信總線方式，可收發(fā)獨(dú)立， 可同步進(jìn)行。它可以使 MCU 與各種外圍設(shè)備以串行方式進(jìn) 行通信以交換信息，可與各個(gè)廠家 11 生產(chǎn)的多種標(biāo)準(zhǔn)外圍器 直接接口。這些外圍設(shè)置可以是串行 EEPROM、 移位寄存器 、 網(wǎng)絡(luò)控制器 、 LCD 顯示驅(qū)動(dòng)器 、 A/D 轉(zhuǎn)換器和 MCU等。 S3C2410 具有兩個(gè) SPI 口模塊， S3C2410 通過其 SPI 接口可以同時(shí)對(duì)外圍器件發(fā)送和接收 8 位的數(shù)據(jù)， ATT7026A 內(nèi)部集成了一個(gè) SPI 串行通訊接口 ， 從而它們之間可實(shí)現(xiàn)通信。 物業(yè)管理 中心 數(shù)據(jù)的采集主要是將各業(yè)主的水表 、 電表 、 煤氣表等原始數(shù)據(jù)通過各類檢測(cè)器送到節(jié)點(diǎn)進(jìn)行預(yù)處理。常用傳感器包括干簧管傳感器 、 霍爾傳感器 、 紅外線傳感器 、 IC 卡控制器和電子傳感器等。 本系統(tǒng)采用電子傳感器，在普通水表 、 氣表的計(jì)數(shù)機(jī)構(gòu)中對(duì)應(yīng)于刻度盤的下面安裝電子傳感器，使傳感器與計(jì)數(shù)齒輪同步轉(zhuǎn)動(dòng)，電子傳感器得到的電子信息與機(jī)械讀數(shù)完全同步 ， 形成一定的函數(shù)關(guān)系，經(jīng) A/ D 轉(zhuǎn)換后，分別得到水表 、 煤氣表讀數(shù)的數(shù)字信息，電表的讀數(shù)則 可以采用電子式智能電表得到， 通過 RS232 接口傳送到微處理器中。攝像頭數(shù)據(jù)通過 USB 接口與處理器通信 ， 主要用于業(yè)主外出 (特別是在外出度假 ) 時(shí)， 只要 開啟攝像設(shè)備，可以對(duì)客廳或其他重要地方進(jìn)行監(jiān)控。電量參數(shù)的測(cè)量可由 ATT7026A 完成。 ATT7026A 采用 16 位 A/D 轉(zhuǎn)換器及 24 位 DSP 數(shù)字信號(hào)處理器，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)參數(shù)的高精度和實(shí)時(shí)性轉(zhuǎn)換測(cè)量 [15]。 S3C2410 與 ATT7026A 的 SPI 通訊的 編程流程如下： （ 1） 設(shè)置 SPI 波特率預(yù)分頻寄存器 SPPREn； （ 2） 設(shè)置 SPI 控制寄存器 SPCONn； （ 3） 向 SPI 數(shù)據(jù)寄存器 SPTDATn 中寫入數(shù)據(jù) 0xFF 對(duì) ATT7026A 進(jìn)行初始化； （ 4） 設(shè)置 S3C2410A 的 CS— ，作為 nSS 信號(hào)，使之成為低電平來激活A(yù)TT7026A； （ 5） 發(fā)送數(shù)據(jù)， 檢查發(fā)送準(zhǔn)備好標(biāo)志位的狀態(tài)是否為“ 1”， 然后向 SPTDATn中寫入數(shù)據(jù)； （ 6） 接收數(shù)據(jù)，檢查接收準(zhǔn)備好標(biāo)志位的狀態(tài)是否為“ 1”，然后從 SPRDATn中讀取數(shù)據(jù)； （ 7）設(shè)置 S3C2410A 的 CS— ，作為 nSS 信號(hào)，使之成為高電平來停止ATT7026A 工作。 12 數(shù)據(jù) 采集部分 的 程序 設(shè)計(jì) S3C2410 與 ATT7026A 接口的驅(qū)動(dòng)程序?qū)儆谧址O(shè)備的驅(qū)動(dòng) ， 字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不需要緩沖且不以規(guī)定大小進(jìn)行操作，它 直接從用戶進(jìn)程傳輸數(shù)據(jù)，或傳輸數(shù)據(jù)到用戶進(jìn)程；對(duì)字符設(shè)備的訪問可 通過文件系統(tǒng)內(nèi)的設(shè)備名稱 進(jìn)行 。 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是操作系統(tǒng)內(nèi)核和及其硬件之間的 接口，設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序?yàn)閼?yīng)用程序屏蔽了硬件的細(xì)節(jié)，這樣在應(yīng)用程序看來，硬件設(shè)備只是一個(gè)設(shè)備文件，應(yīng)用程序可以像操作普通文件一樣對(duì)硬件設(shè)備進(jìn)行操作。同時(shí)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序作為內(nèi)核的一部分，完成以下功能：對(duì)設(shè)備初始化和釋放；把數(shù)據(jù)從內(nèi)核傳送到硬件和從硬件讀取數(shù)據(jù)；讀取應(yīng)用程序傳送給設(shè)備文件的數(shù)據(jù)和回送應(yīng)用程序請(qǐng)求的數(shù)據(jù)；檢測(cè)和處理設(shè)備出現(xiàn)的錯(cuò)誤。 Linux 下應(yīng)用程序的開發(fā)一般包括以下幾個(gè)步驟：編寫程序、編寫 makefile 文件、編譯程序、運(yùn)行程序和將生成的可執(zhí)行文件加入文件系統(tǒng)。 本系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集程序完成 8 路數(shù)據(jù)的采集功能 ， 其程序流程圖如圖 所示。 開 始打 開 A T T 7 0 2 6 A 設(shè) 備讀 A T T 7 0 2 6 A 設(shè) 備 寫 A T T 7 0 2 6 A 設(shè) 備設(shè) 置 A T T 7 0 2 6 A 設(shè) 備關(guān) 閉 A T T 7 0 2 6 A 設(shè) 備結(jié) 束 圖 采集程序流程圖 用戶首先使用 open 函數(shù)打開 ATT7026A 設(shè)備， ATT7026A 打開后就會(huì)獲得一 個(gè)全局的唯一的文件描述符，在以后的操作中就可以直接使用這個(gè)操作符 對(duì) 13 ATT7026A 設(shè)備進(jìn)行操作了。然后通過 ioctl 函數(shù)對(duì) ATT7026A 進(jìn)行設(shè)置 ， ATT7026A 設(shè)置好以后，就可以通過 read 和 write 函數(shù)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換。在使用完ATT7026A 設(shè)備以后，可以使 用 close 函數(shù)關(guān)閉 ATT7026A 設(shè)備， 系統(tǒng)會(huì)自動(dòng)釋放資源，注銷 ATT7026A 設(shè)備。程序的主要部分是驅(qū)動(dòng)程序的使用，驅(qū)動(dòng)程序采用靜態(tài)編譯模式，驅(qū)動(dòng)編譯到內(nèi)核中，用戶使用時(shí)只需要把 ATT7026A 作為 Linux的標(biāo)準(zhǔn)就可以了。數(shù)據(jù)采集應(yīng)用程序的主要代碼如下： include include includesys/ include {int fd。 if ((fd=open”/dev/cyatt7026”,0)0) {printf（“ cannot open /dev/cyatt7026\n ”） 。 exit(0)。 } for(。 。) ioctl(fd,0,0)。 ?? close(fd)。 } 假設(shè)接口驅(qū)動(dòng)程序?yàn)?， 該驅(qū)動(dòng)程序功能的實(shí)現(xiàn)主要由以下幾個(gè)主要子函數(shù)完成。 （ 1） Init_SPI（） 函數(shù)完成 SPI 的初始化 void Init_SPI(void) { int i； rSPPRE0=0x32； rSPCON0=0x1e； for(i=0； i10； i++) 14 rSPTDAT0=0xff； rGPECON |=0x0a800000； rGPECONamp。=(~0x05400000)； rGPEUP |=0x3800； //set SPI function //GPH5CS ?? rGPHCON |=0x0400； rGPHCONamp。=(~0x0800)； rGPHUPamp。=(~0x20)； rGPHDAT |=0x20； （ 2） ad_convert（） 完成 A/D 轉(zhuǎn)換 void ad_convert(void) { rGPHDATamp。=(~0x20)； udelay(100000)； spi_tx_data(ADTXdata[0])； ADRXdata[0]=rSPRDATO； spi_tx_data(0xff)； ADRXdata [1 ]=rSPRDATO； rGPHDAT |=0x20； } （ 3） spi_tx_data（） 完成發(fā)送數(shù)據(jù) void spi_tx_data(unsigned char data) { spi_poll_done()； rSPTDAT0=data； spi_poll_done()； } （ 4） spi_poll_