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正文內(nèi)容

基于嵌入式系統(tǒng)的水污染數(shù)據(jù)采集終端的設(shè)計(jì)(參考版)

2025-06-21 18:53本頁面
  

【正文】 4. 設(shè)計(jì)的時(shí)候,在一定程度上忽略了人機(jī)界面對于終端設(shè)備的重要性,在本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中沒有顯示部分,所以在今后的完善中,考慮利用ARM系統(tǒng)的外部總線擴(kuò)展一塊LCD用于顯示。但是系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)必須要使用上層協(xié)議傳輸給上位機(jī),所以為了能更好的掌握整個(gè)系統(tǒng),了解上層協(xié)議是很重要的。2. 本項(xiàng)目是整個(gè)水污染采集系統(tǒng)的一個(gè)子項(xiàng)目,主要工作是底層硬軟件的設(shè)計(jì)。但由于時(shí)間所限,本項(xiàng)目還有很多不盡如人意的地方,希望下一階段,通過進(jìn)一步的研究能夠?qū)⑵渲鸩窖a(bǔ)充和完善:1. 這次硬件設(shè)計(jì),雖然完成了原理圖的設(shè)計(jì)與校驗(yàn),但是由于時(shí)間的限制沒有做出PCB板,這不能不說是一個(gè)很大的遺憾,失去了一次難得的系統(tǒng)調(diào)試機(jī)會(huì)。6. 完成了基于Modbus協(xié)議的通信程序的編寫,系統(tǒng)可以正確的和現(xiàn)場分析儀器進(jìn)行通信,完成數(shù)據(jù)的采集和儀器參數(shù)的設(shè)置。5 V的雙極性電壓,并且具有過壓保護(hù),低通濾波。3. 使用Sipex3232與MAX3485,分別為系統(tǒng)設(shè)計(jì)了2個(gè)RS232接口,4個(gè)RS485接口。這次設(shè)計(jì)主要做了如下一些工作:1. 完成了ARM7LPC2294最小系統(tǒng)的設(shè)計(jì),包括電源系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、復(fù)位電路的設(shè)計(jì)、時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)、調(diào)試接口JTAG的設(shè)計(jì)和外部SRAM的擴(kuò)展。(1)儀器對測量命令的回答數(shù)據(jù)包:25 43 31 79 31 32 0D串口小助手的顯示值:Measure answer:y(2)儀器返回的測量值數(shù)據(jù)包:25 43 32 79 43 30 31 30 37 32 30 33 30 30 30 30 31 30 33 30 30 36 37 0D串口小助手的顯示值:Measure time::30 data:(3)儀器對走零命令的回答數(shù)據(jù)包:25 43 33 79 31 34 0D串口小助手的顯示值:ZouLing answer:y(4)儀器返回的走零值數(shù)據(jù)包:25 43 34 79 43 30 31 30 37 32 30 33 30 30 30 30 31 30 33 30 30 36 39 0D串口小助手的顯示值:ZouLing time::30 data:(5)儀器對走標(biāo)命令的回答數(shù)據(jù)包:25 43 35 79 31 36 0D串口小助手的顯示值:ZouBiao answer:y(6)儀器返回的走標(biāo)值數(shù)據(jù)包:25 43 36 79 43 30 31 30 37 32 30 33 30 30 30 30 31 30 33 30 30 36 42 0D串口小助手的顯示值:ZouBiao time::30 data:(7)儀器返回的儀器時(shí)間數(shù)據(jù)包:25 43 37 30 38 30 36 30 32 31 30 33 33 30 32 46 38 0D串口小助手的顯示值:COD TIME ::33:02(8)儀器對寫儀器時(shí)間命令的回答數(shù)據(jù)包:25 43 38 79 31 39 0D串口小助手的顯示值:WriteTime answer:y(9)儀器對寫測量時(shí)間命令的回答數(shù)據(jù)包:25 43 39 79 31 41 0D串口小助手的顯示值:SetMeasureTime answer:y(10)儀器返回的測量時(shí)間數(shù)據(jù)包:25 43 40 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 43 30 0D系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后傳輸給串口小助手的顯示值:SetMeasureTime |0:10|1:10|2:10|3:10|4:10|5:10|6:10|7:10|8:10|9:10|10:10|11:10|12:10|13:10|14:10|15:10|16:10|17:10|18:10|19:10|20:10|21:10|22:10|23:10圖 45 南京市協(xié)議通信測試截圖2. Modbus通信協(xié)議模式測試通過串口小助手按照Modbus通信協(xié)議,模擬儀器向系統(tǒng)發(fā)送各種類型數(shù)據(jù),然后系統(tǒng)將解包好的數(shù)據(jù),通過串口小助手進(jìn)行顯示,以下是觀測結(jié)果,圖47為小助手的截圖。然后將采集的結(jié)果通過串口發(fā)給電腦端的小助手進(jìn)行顯示。系統(tǒng)根據(jù)但前系統(tǒng)模式的不同,將接受到的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,然后將處理結(jié)果同過串口發(fā)給小助手進(jìn)行顯示。電腦端打開串口小助手。5.?dāng)?shù)據(jù)傳輸: 根據(jù)需要將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)傳輸 測試方法介紹由于系統(tǒng)的采集信號的不同,測試分為兩個(gè)部分:數(shù)字量采集模式測試,模擬量采集模式測試。3.讀取數(shù)據(jù):當(dāng)所有信道的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)化完后,BUSY信號會(huì)變?yōu)榈碗娖?,因?yàn)锽USY信號接的是ARM的中斷管腳,所以程序會(huì)進(jìn)入中斷部分,然后通過總線的方式依次讀取個(gè)轉(zhuǎn)化信道的數(shù)據(jù)。圖 44 模擬量采集流程圖1.通道選擇:根據(jù)采集命令的要求選擇不同的信道,可以單信道也可以多信道同時(shí)采集。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。B.CRC校驗(yàn):將除了CRC校驗(yàn)為外的其它數(shù)據(jù),調(diào)用CRC校驗(yàn)函數(shù)進(jìn)行CRC校驗(yàn)。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:通過數(shù)據(jù)包中的第2,3位來確定包的類型。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(gè)完整的數(shù)據(jù)包。 數(shù)字量采集模塊數(shù)字量采集模塊根據(jù)協(xié)議的不同,有兩種采集方式,所以數(shù)字元量采集部分可分為兩個(gè)模塊來設(shè)計(jì)。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(shí)采集形式下,命令的不同,確定不同的采集模式。主控模塊最主要的工作是采集模式的控制。主控模塊還決定了,定時(shí)采集的配置文件的輸入。圖 41 主控模塊控制圖系統(tǒng)上電以后,主控模塊的首要任務(wù)便是對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行初始化。 系統(tǒng)各模塊軟件設(shè)計(jì)主控模塊是整個(gè)軟件的核心部分,它安排了整個(gè)系統(tǒng)的工作流程,決定了各個(gè)模塊是否被調(diào)用。4. 與上位機(jī)通信利用串口我們可以實(shí)現(xiàn)將系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳回上位機(jī)進(jìn)行顯示。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。2. 采集模式控制因?yàn)樗|(zhì)采集儀器的多樣性,決定了不能通過統(tǒng)一的采集模式,對儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集。[2021] 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計(jì) 軟件功能詳述1. 采集命令控制根據(jù)項(xiàng)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(shí)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)。OSIntCtxSw函數(shù),該函數(shù)主要負(fù)責(zé)在定時(shí)中斷中任務(wù)之間的切換。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。唯一必須移植的函數(shù)為OSTaskStkInit()。后面5個(gè)函數(shù)為鉤子函數(shù),主要用來擴(kuò)展μCOSII的功能。雖然ARM處理器核對于兩種方式均支持,但ADS的C語言編譯器僅支持一種方式,即從上往下長,并且必須是滿遞減堆棧,所以O(shè)S_STK_GROWTH的值為1。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。為了使底層接口函數(shù)與處理器狀態(tài)無關(guān),同時(shí)在任務(wù)調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)不需要知道函數(shù)位置,移植中使用軟中斷指令SWI作為底層接口,使用不同的功能號區(qū)分不同的函數(shù)。 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?yàn)樗鼈兣c處理器類型有關(guān),隱含著不可移植性。μC/OSII使用ANSI C語言編寫,包含一小部分匯編代碼,使之可以供不同架構(gòu)的微處理器使用。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。 實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)uCos介紹μC/OSII讀做“microCOS2”,意為“微控制器操作系統(tǒng)版本2”。ARM ADS使用CodeWarrior IDE集成開發(fā)環(huán)境,使用AXD作為調(diào)試工具。4. 水污染采集系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 開發(fā)環(huán)境與運(yùn)行平臺介紹 軟件開發(fā)平臺ADS介紹無論是操作系統(tǒng)的移植,還是應(yīng)用程序的開發(fā),都需要一個(gè)合適的開發(fā)環(huán)境。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。 存儲模塊電路對于大部分微控制器來說,存儲器系統(tǒng)不是必需的,但如果微控制器沒有片內(nèi)程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時(shí),就必須設(shè)計(jì)存儲器系統(tǒng),本系統(tǒng)主要是暫存數(shù)據(jù)的需要,決定外擴(kuò)一塊512K的外部SRAM。 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(diǎn)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。模擬電路涉及弱小信號,但是數(shù)字電路門限電平較高,對電源的
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