【正文】 reak。 //取轉(zhuǎn)換后有效值 DataU[0]=DataU[0]*3300/1024。6)amp。 //存5次樣值 DataU[0]=ADDR。i0。 //選擇通道0while(1) //等待轉(zhuǎn)換完成{if(ADDRamp。 OSSemPost(DataProcessSem)。 }}通道0信號(hào)量采樣的程序段如下:for(。 If time0=Oxaa { OSMboxPost(Templ_ADwe_Mbox)。){OSMboxPend(Timeroee_Mbox)。Void Timer0_ Task(void*id){INT8U RePly。在軟件流程中加入一定時(shí)間延時(shí)，可以防止因按鍵抖動(dòng)而重復(fù)進(jìn)入按鍵中斷。進(jìn)入中斷服務(wù)程序。因此，本模塊需要很好地控制RS232發(fā)送、接收并對(duì)AT指令的回應(yīng)進(jìn)行解析。下文將具體闡述稱重系統(tǒng)終端的軟件設(shè)計(jì)(6)GPRS模式通訊 該任務(wù)主要是實(shí)現(xiàn)AT命令撥號(hào)，建立終端和計(jì)算機(jī)中心的GPRS通訊鏈接，發(fā)送出礦重量至GPRS網(wǎng)絡(luò)。最后發(fā)信號(hào)至數(shù)據(jù)處理任務(wù)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。(4)信號(hào)采集任務(wù) 該任務(wù)采用定時(shí)方式對(duì)重量信號(hào)進(jìn)行采集，負(fù)責(zé)A/D轉(zhuǎn)換通道的選擇，對(duì)轉(zhuǎn)換結(jié)果進(jìn)行讀取。計(jì)算機(jī)中心可以通過短消息喚醒終端或者修改終端的基本配置信息。當(dāng)設(shè)置調(diào)整相關(guān)參數(shù)時(shí)用于顯示參數(shù)量以及出現(xiàn)故障時(shí)的錯(cuò)誤指示，當(dāng)有關(guān)的信息發(fā)生改變時(shí)，需要調(diào)用此任務(wù)更新顯示。用戶可以通過鍵盤對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行相關(guān)的參數(shù)的設(shè)置及修改等，一旦有按鍵被按下，系統(tǒng)就能夠做出響應(yīng)并完成相應(yīng)的功能。圖42 系統(tǒng)任務(wù)劃分下面對(duì)系統(tǒng)終端中的各任務(wù)作簡(jiǎn)要的介紹。從系統(tǒng)應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)方面，可以劃分為人機(jī)交互模塊、GPRS模塊(上網(wǎng)通訊模塊)、重量測(cè)量及模塊。越先執(zhí)行的任務(wù)優(yōu)先級(jí)數(shù)越低(數(shù)值越小，優(yōu)先級(jí)越高)。根據(jù)系統(tǒng)要處理的外部事件的輕重緩急程度對(duì)劃分好的多個(gè)● 任務(wù)分類，并確定優(yōu)先等級(jí)，公共任務(wù)的優(yōu)先級(jí)等級(jí)較高。用戶可以根據(jù)任務(wù)的輕重緩急賦予任務(wù)不同的優(yōu)先級(jí)?？紤]到應(yīng)用系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求，μC/OSII的實(shí)時(shí)內(nèi)核采用了基于優(yōu)先級(jí)的搶占式調(diào)度(Prioritybase preemptive scheduling)算法。合并緊密相關(guān)的任務(wù)為一個(gè)任務(wù)，使它們共享資源或者由相同的事件驅(qū)動(dòng)。比如說任務(wù)可以劃分為周期進(jìn)行的任務(wù)、同步和異步任務(wù)、應(yīng)用控制任務(wù)、用戶接口任務(wù)等。由于輪詢方式要占用大量的CPU時(shí)間，故對(duì)于資源非常有限的嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)，一般采用中斷方式驅(qū)動(dòng)I/O事件。相關(guān)的I/O操作可以組成一個(gè)任務(wù)。決定應(yīng)用系統(tǒng)任務(wù)劃分的最主要的因素是系統(tǒng)所實(shí)現(xiàn)的功能之間的異步關(guān)系。確定哪些數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換可以并行執(zhí)行，哪些必須順序執(zhí)行。任務(wù)優(yōu)先級(jí)設(shè)置的合理準(zhǔn)確，不但會(huì)保證任務(wù)調(diào)度的正確性，還可為己經(jīng)設(shè)計(jì)好的系統(tǒng)提供更好的實(shí)時(shí)性保障。嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中，任務(wù)的合理劃分和優(yōu)先級(jí)的合理設(shè)置，對(duì)實(shí)時(shí)系統(tǒng)至關(guān)重要。作為系統(tǒng)中定義的一個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，任務(wù)控制塊的內(nèi)容包括任務(wù)堆棧的地址、任務(wù)當(dāng)前狀態(tài)、任務(wù)優(yōu)先權(quán)等。任務(wù)堆棧用以存儲(chǔ)CPU的寄存器內(nèi)容。 系統(tǒng)終端的軟件任務(wù)劃分 系統(tǒng)中每個(gè)任務(wù)均有以下三部分組成:應(yīng)用程序、任務(wù)堆棧和任務(wù)控制塊。數(shù)據(jù)采集部分通過定時(shí)器定時(shí)采集重量值。 系統(tǒng)終端的軟件結(jié)構(gòu)系統(tǒng)終端的軟件設(shè)計(jì)主要分為人機(jī)交互部分、數(shù)據(jù)采集部分和通訊部分。在軟件設(shè)計(jì)過程中采取結(jié)構(gòu)化和模塊化的設(shè)計(jì)方法，將系統(tǒng)功能分為不同的功能模塊，每個(gè)模塊完成一個(gè)相對(duì)獨(dú)立的特定子功能，并且和其它模塊之間的關(guān)系很簡(jiǎn)單。MC35模塊提供40線的ZIF接口方式。正常注冊(cè)后，約每2s閃爍一次。接口電路中紅色LED指示MC35是否正常工作。圖35 電源設(shè)計(jì)接口電路中的串行通信部分由MAX3238EAI實(shí)現(xiàn)。美國(guó)國(guó)家半導(dǎo)體公司的電源穩(wěn)壓芯片LM2576將+、峰值能提供3A的穩(wěn)定電壓。在本系統(tǒng)中，GPRS/。表 31 MC35工作特性產(chǎn)品型號(hào)西門子MC35特性支持EGSM900/GSM1800雙頻，支持GPRS Class 8/Class B，支持phase2/2+輸出功率2W（900M）1W（1800M）輸入電壓控制AT指令直接控制物理接口40pin連接，包括電源、3V SIM卡、RS232接口、語音、控制等管腳體積16g數(shù)據(jù)速率 與MC35配套的接口電路設(shè)計(jì)如圖35和圖36所示。MC35廣泛應(yīng)用于大氣環(huán)境監(jiān)測(cè)、雨量水流監(jiān)測(cè)、手持設(shè)備擴(kuò)展、付費(fèi)無線電話、遠(yuǎn)程信息處理、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、自動(dòng)化售貨機(jī)、車輛調(diào)度管理、車載定位系統(tǒng)中。該模塊提供標(biāo)準(zhǔn)的RS232電平串行接口和終端控制器通訊，由微控器控制其啟動(dòng)、上網(wǎng)、停止、休眠、激活和數(shù)據(jù)的傳送。缺點(diǎn):抗干擾性較差。它支持GPRS Class 4, 44管腳母頭接口，硬件輸出SIM, RS232, GPIO等。缺點(diǎn):價(jià)格較貴，性能穩(wěn)定性一般。它體積小，功耗低，可工作的溫度條件高于GSM標(biāo)準(zhǔn)，工作溫度為20到50℃。缺點(diǎn):不集成TCP/IP協(xié)議棧(2) Wave公司Q2406BWave GSM調(diào)制解調(diào)器是Wave公司研制的通信產(chǎn)品，是一種可以進(jìn)行話音、短消息、數(shù)據(jù)及傳真?zhèn)魉凸δ艿腜hase2+GSM調(diào)制解調(diào)器。MC35作為理想解決方案的高速數(shù)據(jù)傳輸能廣泛應(yīng)用于終端機(jī)和掃描器、安全系統(tǒng)、遠(yuǎn)程遙測(cè)和信息處理系統(tǒng)、遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)程自動(dòng)抄表、自動(dòng)化售貨機(jī)、GPRS Modem等。它采用緊湊型設(shè)計(jì)，為用戶提供簡(jiǎn)單、內(nèi)嵌式的無線GPRS連接。MC35提供了標(biāo)準(zhǔn)AT命令界面和一個(gè)RS232全雙工接口用于與外部應(yīng)用系統(tǒng)連接。可將GPRS技術(shù)廣泛集成于移動(dòng)電腦、PDA,智能電話以及其它設(shè)備之中。以下就幾個(gè)典型GPRS模塊進(jìn)行比較。另外，當(dāng)前處于3G過渡階段，基于網(wǎng)絡(luò)的產(chǎn)品主要適用小流量數(shù)據(jù)傳輸。近幾年，由于通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，可以應(yīng)用于遠(yuǎn)程系統(tǒng)的各種GPRS模塊層出不窮，比如西門子的TC系列和MC系列、Wave公司的Q2406B、明基的M22等。當(dāng)然，計(jì)算機(jī)中心也可以隨時(shí)隨地通過短消息模塊喚醒終端發(fā)起GPRS連接，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的召測(cè)、調(diào)出終端數(shù)據(jù)或配置信息、修改終端其它各種參數(shù)(發(fā)送數(shù)據(jù)時(shí)間間隔等)。下位機(jī)獲得當(dāng)前計(jì)算機(jī)中心正確的配置參數(shù)后，存儲(chǔ)到非易失性存儲(chǔ)器中，直到下一次配置參數(shù)的更新。充分發(fā)揮GPRS網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面廣、無線性能。優(yōu)點(diǎn):數(shù)據(jù)傳輸?shù)臅r(shí)延較小，穩(wěn)定性好。(5)GPRS連接，然后再將數(shù)據(jù)傳送至數(shù)據(jù)庫中心。只能適用于突發(fā)性較強(qiáng)，而且突發(fā)傳輸數(shù)據(jù)量小，對(duì)實(shí)時(shí)性要求不高的場(chǎng)合。缺點(diǎn):傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量很小，140字左右。短消息模塊和計(jì)算機(jī)中心服務(wù)器一般通過RS232串口連接，通過書寫上位機(jī)驅(qū)動(dòng)軟件控制短消息模塊發(fā)送和接收處理終端的上行數(shù)據(jù)。缺點(diǎn):因?yàn)橛?jì)算機(jī)中心的IP地址是改變的，所以計(jì)算機(jī)中心必須有其它穩(wěn)定可靠的方法實(shí)時(shí)改變終端的IP地址配置參數(shù)，保障終端能及時(shí)地獲取正確的配置。提供上行(從用戶到網(wǎng)絡(luò))為低速的傳輸。安裝簡(jiǎn)單，不需要另外申請(qǐng)?jiān)鲩L(zhǎng)線路，只需要在普通電話線上加裝ADSL Modem，在電腦上裝上網(wǎng)卡即可。其區(qū)別就在于公網(wǎng)固定IP地址接入方式的IP地址是固定，而ADSL接入方式的IP地址是變化的，具體來說就是每重新?lián)芴?hào)一次，計(jì)算機(jī)中心IP地址就改變一次。它可以通過網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器分配一個(gè)公網(wǎng)IP地址。(3)ADSL連接ADSL即非對(duì)稱數(shù)字用戶環(huán)路，是運(yùn)行在原有普通電話線上的一種新的高速寬帶技術(shù):它利用現(xiàn)有的一對(duì)電話銅線，為用戶提供上、下行非對(duì)稱的傳輸速率(帶寬)。此外，由于公網(wǎng)IP地址有限，許多ISP都采用多個(gè)內(nèi)網(wǎng)用戶通過代理和網(wǎng)關(guān)路由器共用一個(gè)公網(wǎng)IP上Internet的方法。優(yōu)點(diǎn):數(shù)據(jù)流量可控性好，終端實(shí)現(xiàn)較簡(jiǎn)單。為了解決這個(gè)問題，可以在服務(wù)器上進(jìn)行一些必要的端口映射設(shè)置，終端通過GPRS到達(dá)監(jiān)控中心的數(shù)據(jù)通過服務(wù)器的固定端口直接轉(zhuǎn)發(fā)到局域網(wǎng)的某臺(tái)安裝有GPRS監(jiān)控中心上位機(jī)軟件的機(jī)器上。到此上行、下行數(shù)據(jù)都能較快的完成了。(2)公網(wǎng)固定IP連接上行數(shù)據(jù)通過GPRS模塊撥號(hào)ATTCPSERV 。優(yōu)點(diǎn):數(shù)據(jù)安全性、穩(wěn)定性和保密性都非常好，數(shù)據(jù)傳輸過程的延時(shí)也可以降到最小。終端(RTU)采集的數(shù)據(jù)到數(shù)據(jù)中心服務(wù)器(上行數(shù)據(jù))，通過GPRS/GSM網(wǎng)絡(luò)到達(dá)移動(dòng)運(yùn)營(yíng)商服務(wù)器GGNS, GGNS直接把數(shù)據(jù)通過專線傳到監(jiān)控中心服務(wù)器。本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的模擬量放大電路，如圖34所示。下位機(jī)硬件電路方案中前向通道經(jīng)過放大濾波處理，解決了計(jì)量的問題，大大消除了稱重過程中的干擾信號(hào)和沖擊信號(hào)，整個(gè)電路以可靠性、精確性好為設(shè)計(jì)原則，加入可靠性設(shè)計(jì)模塊。 數(shù)據(jù)采集模塊電路設(shè)計(jì) LPC2214內(nèi)部集成了8個(gè)10位逐次逼近式A/D轉(zhuǎn)換器，使用內(nèi)部集成的A/D雖然有利于減少系統(tǒng)的擴(kuò)展、提高抗干擾能力，但10位A/D轉(zhuǎn)換不能滿足系統(tǒng)的精度要求，因此本文采用了A/D轉(zhuǎn)換器CS5532。 SP708屬于微處理器監(jiān)控器件，適用于++，其集成有眾多組件，可以監(jiān)測(cè)UP信號(hào)及數(shù)字系統(tǒng)中的供電及電池的工作情況，可以有效地增強(qiáng)系統(tǒng)的可靠性及工作效率。本系統(tǒng)的復(fù)位電路設(shè)計(jì)如圖33所示。因?yàn)閺?fù)位信號(hào)會(huì)使微控制器初始化為某個(gè)確定的狀態(tài)，所以這個(gè)信號(hào)的穩(wěn)定性和可靠性對(duì)微控制器的正常工作有重大影響。這個(gè)復(fù)位邏輯需要一個(gè)復(fù)位信號(hào)才能工作。其輸出電流可達(dá)800mA，輸出壓精度在士1%以內(nèi)‘微控制器在上電時(shí)狀態(tài)并不確定，這將造成微控制器不能正常工作。在我們的設(shè)計(jì)中，LD。SPX1117提供了多種封裝，可根據(jù)需要選用。SPX1117是一個(gè)低功耗正向電壓調(diào)節(jié)器，有很低的靜態(tài)電流。 ，且功耗不是很大，應(yīng)當(dāng)用低壓差模擬電源LDO。系統(tǒng)的傳感器、前級(jí)放大電路分別需要12V與9V供電，因此添加了12V與9V末級(jí)電源。本系統(tǒng)的電源設(shè)計(jì)如圖32所示。體積限制。輸出波紋。輸入的電壓、電流。如果電源系統(tǒng)處理好的話，那么整個(gè)系統(tǒng)的故障往往減少了一大半。在本系統(tǒng)中，SRAM用來做變量/數(shù)據(jù)緩沖，或者將程序復(fù)制到SRAM上運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的性能。以上為對(duì)LPC2114的特性的一些簡(jiǎn)要說明，鑒于已有大量資料上刊載對(duì)LPC2114處理器及ARM7TDMIS處理核的詳細(xì)說明和使用方法，因此本文不在此述?！?個(gè)32位定時(shí)器(帶4路捕獲和4路比較通道)、PWM單元((6路輸出)、實(shí)時(shí)鐘和看門狗?！袂度胧礁櫤陠卧狤TM支持對(duì)執(zhí)行代碼進(jìn)行無干擾的高速實(shí)時(shí)跟蹤?！馝mbeddedl CERT接口使能斷點(diǎn)和觀察點(diǎn)。 Flash編程時(shí)間為1ms可編程512字節(jié)，扇區(qū)擦除或整片擦除只需 400ms。128位寬度接口、加速器實(shí)現(xiàn)高達(dá)60MHz操作頻率。LPC2214特性如下:●16/32位144腳ARM7TDMIS微控制器。通過配置總線，LPC2214最多可提供76個(gè)GPIO 。對(duì)代碼規(guī)模有嚴(yán)格控制的應(yīng)用可使用16位Thumb模式將代碼規(guī)模降低超過30%,而性能的損失卻很小。 控制器的電路設(shè)計(jì) ARM微控制器LPC2214是基于一個(gè)支持實(shí)時(shí)仿真和嵌入式跟蹤的16/32位ARM7TDMIS CPU的微控制器，并帶有256K嵌入的高速片內(nèi)Flash存儲(chǔ)器。●系統(tǒng)開發(fā)的可延續(xù)性?！褴浖_發(fā)工具?！裥酒挠布Y源。主要的性能指標(biāo)包括指令周期、MAC時(shí)間、FFT執(zhí)行時(shí)間、MIPS等。設(shè)計(jì)控制系統(tǒng)，選擇合適的芯片至關(guān)重要。 ARM7TDMI使用指令流水線以提高處理器指令的流動(dòng)速度，流水線允許幾個(gè)操作同時(shí)進(jìn)行，以及處理和存儲(chǔ)系統(tǒng)連續(xù)操作。 16/32位雙指令集，16位指令集保證處理器的指令運(yùn)行速度，32位指令保證處理器處理數(shù)據(jù)的精度。(3) ARM嵌入式微處理器ARM(Advanced RISC Machines)公司是全球領(lǐng)先的16/32位RISC微處理器知識(shí)產(chǎn)權(quán)設(shè)計(jì)供應(yīng)商。對(duì)于一些比較復(fù)雜的控制，其計(jì)算量往往很大，這樣，計(jì)算速度將直接影響控制精度，8位或16位單片機(jī)往往很難滿足要求，一般用于下位機(jī)和小型控制。另外，單片機(jī)的應(yīng)用己相當(dāng)廣泛，有許多可以借鑒的成功應(yīng)用范例與大量的公用程序。 (2)單片機(jī) 在目前的應(yīng)用研究中，較易實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制的方案是使用單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)其功能，尤其是新型的16位單片機(jī)具有A/D, PWM, EEPROM、比較輸出、捕捉輸入、SPI接口、異步串行通訊接口、FLASH程序存儲(chǔ)器等功能。工業(yè)控制有強(qiáng)大的計(jì)算、管理及通訊功能，適宜于高性能進(jìn)行機(jī)群調(diào)度和管理適合形成網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的上位機(jī)。工控機(jī)編程容易、接口簡(jiǎn)單，可以采用高級(jí)語言編程，設(shè)計(jì)友好的工作界面、利用計(jì)算機(jī)強(qiáng)大的計(jì)算功能，編制復(fù)雜的軟件。能滿足使用功能要求的主控制器的選擇范圍有中低檔單片機(jī)、工控機(jī)和ARM嵌入式微處理器，這三種形式各有優(yōu)缺點(diǎn)。硬件設(shè)計(jì)包括主控制器、核心部件電路和GPRS模塊接口電路。最后通過內(nèi)網(wǎng)或者公網(wǎng)連接數(shù)據(jù)庫，使用數(shù)據(jù)訪問系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)量數(shù)據(jù)進(jìn)行查看、處理。然后是數(shù)據(jù)通信部分，重量信號(hào)通過處理輸出至GPRS無線傳輸模塊，模塊再將數(shù)據(jù)發(fā)送至移動(dòng)通信網(wǎng)絡(luò)。下位機(jī)包括傳感器模擬信號(hào)放大、A/D轉(zhuǎn)化、數(shù)據(jù)采集及通信部分。 系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)煤炭產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)，取決于系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理，數(shù)據(jù)傳輸?shù)牧鞒?，系統(tǒng)所需完成的功能以及網(wǎng)絡(luò)的傳輸能力等很多因素。3．?dāng)?shù)據(jù)查詢。接收系統(tǒng)終端的數(shù)據(jù)，進(jìn)行相關(guān)的處理、分類、整理、保存。它包括數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)傳輸作業(yè)，這類作業(yè)主要是在礦井處完成，其特點(diǎn)是實(shí)時(shí)性和并發(fā)性強(qiáng)，對(duì)系統(tǒng)的時(shí)延要求特別高，從數(shù)據(jù)采集到數(shù)據(jù)發(fā)送要求在盡可能快的時(shí)間內(nèi)完成。 總體設(shè)計(jì) 系統(tǒng)主要任務(wù)分析煤炭產(chǎn)量監(jiān)控系統(tǒng)是一個(gè)綜合的監(jiān)控系統(tǒng)，除了數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)發(fā)送、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)外，它還包括與此有關(guān)的統(tǒng)計(jì)、查詢等功能。實(shí)現(xiàn)煤炭產(chǎn)量數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)工作的計(jì)算機(jī)管理，逐步形成統(tǒng)一的煤炭產(chǎn)量信息源，實(shí)現(xiàn)信息共享。最終要達(dá)到以下幾個(gè)目標(biāo)：實(shí)現(xiàn)終端監(jiān)控煤炭產(chǎn)量，以機(jī)器代替人工作業(yè)，以數(shù)據(jù)代替人為抄寫。設(shè)計(jì)系統(tǒng)時(shí)，假定所有的網(wǎng)絡(luò)是連