基于ARM的嵌入式监测系统设计.

1、基于 ARM 勺嵌入式监测系统设计ARM具备体积小、接口丰富、高度集成性和扩展性强等优点，加之随着Lin ux在服务器领域和桌面系统获得的成功，Linux 以其良好的移植性能、优秀的网 络功能、对各种文件系统完备的支持、具有软件代码小、高度自动化、响应速 度快、特别适合于要求实时和多任务的体系等特点1在嵌入式系统中获得了越来越广泛的应用。这使得基于 ARM 的嵌入式监测系统具有成本低、功耗低、实 时性能好及智能程度高等优点，在工业监测与控制领域具有较为广阔的ARM 具备体积小、接口丰富、高度集成性和扩展性强等优点，加之随着Lin ux在服务器领域和桌面系统获得的成功，Linux 以其良好的移植

2、性能、优秀的网 络功能、对各种文件系统完备的支持、具有软件代码小、高度自动化、响应速 度快、特别适合于要求实时和多任务的体系等特点1在嵌入式系统中获得了越来越广泛的应用。这使得基于 ARM 勺嵌入式监测系统具有成本低、功耗低、实 时性能好及智能程度高等优点，在工业监测与控制领域具有较为广阔的应用前 景2。本文设计了基于 ARM 勺嵌入式监测系统。1 系统总体设计一个嵌入式监测系统，其基本目的控制硬件设备采集信号，并对信号进行一定 的分析，其过程是获取设备的运行状态的模拟量信号，并且能够将这些模拟量 转化为数字量输出。在此基础上，设计了基于ARM 嵌入式监测系统。ARM 微处理器的上选择基于 A

3、RM920T 内核的 S3C241QA 芯片。图 1 系统结构框图 整个系统监测方案如图 1 所示，整个采集过程是由 ARM（微处理器控制的，ARM 监测系统主要由以下三部分组成：（1）信号采集：传感器采集反映设备运行状态的现场信号。被采集的模拟信号 通过传感器拾取，再经过 滤波、放大信号调理，然后模拟信号则经过 A/D（模/ 数）转换器转换成计算机可识别数字量，通过 ARM 微处理器控制放大器的增益和 滤波器的截止频率。（2）人机界面：采用图形界面控制数据采集，并在界面上进行数据分析，将数 据处理结果在显示屏上以良好直观的界面动态显示，便于现场工作人员判断故 障。（3）数据传输：数据传输是将

4、数据上传至上位机（计算机），以进行进一步的 分析处理。2 系统硬件结构振动传感器传来的振动信号在进入后端处理系统之前也需要对信号进行一定的 调理，以满足后端信号处理的要求，为了简化设计，节省设计时间，信号的前 端信号调理模块使用设计好的模块，包括恒流源、传感检测、信号放大、低通 滤波，程控放大器放大倍数的设定通过 S3C2410A 设定。图 2 显示了系统硬件框 图。图 2 系统硬件框图2.1 程控抗混叠低通滤波器设计传感器采集的的模拟信号中往往混有一些 其它信号如噪声信号，因此在 A/D 转 换之前对信号进行滤波是很有必要的，同时选择合适的滤波器还可以起到抗混 叠的功能。本系统设计采用 MA

5、X263 氐通滤波器，MAX263有源开关电容滤波 器，其中心频率，Q 值和工作模式可通过引脚编程设置，其硬件连接电路如图3.图 3 低通滤波电路 选择滤波器工作模式 1,将 M0 M1 设置低电平，Q 值设置为 1,查表得 NQ=64 则 Q6Q（引脚值为 100000。MAX263 勺引脚与 S3C2410 芯片直接相连以实现程控 滤波器，F0F4 分别连接 GPB5GPB9 在 ARM 上即可控制对应引脚实现对MAX263 截止频率的设定。2.2 A/D 转换电路A/D 转换器作用是把一个模拟信号转换为数字信号。风电机组的状态信号是一 个连续的值。利用传感器可以检测到一个连续的电压值，但在ARM 和计算机上不能够直接处理模拟信号数据。A/D 转换器就是把传感器检测到的电压模拟信 号转换为系统可识别的数字信号的器件。根据系统的条件及精度的要求下，采 用 12 位的 A/D转换器已经能够满足本系统的要求。在经过A/D 的转换后。就把连续的模拟信号转变成了不连续的离散的数值，以便于数据分析。A/D 转换芯片采用 TI 公司的 TLC2543 TLC2543 是 12 位开关电容逐次逼近模数转换器，其 电路连接如图 4。图 4TLC2543 与