基于ARM9的中央空调网络集中控制器研究

1、以往我国的 HYPERLINK /search/?q=%E4%B8%AD%E5%A4%AE%E7%A9%BA%E8%B0%83 o 中央空调 中央空调控制系统主要采用以单片机为控制核心的单机组控制器，即一个控制器只能控制一台中央空调机组，这种控制方法控制简单，但是在多层或者较大型的建筑中控制能力就显得力不从心了。近年来也出现了采用ARM7 处理器作为控制芯片的集中控制器，但是在此所采用的 HYPERLINK /search/?q=ARM9 o ARM9 ARM9处理器比ARM7 处理器又有了许多优点，如ARM9 处理器采用5 级流水线，在每一个时钟周期内可以同时执行5 条指令，这样就大大提高了

2、处理性能，在同样的加工工艺下，ARM9处理器的时钟频率是ARM7 的1. 8 2. 2 倍; 又如ARM9 采用哈佛结构，具有分离的数据和程序空间及分离的访问总线，所以在指令执行时哈佛结构的取址和取数可以并行，因此具有更高的执行效率; 再如拥有内存管理单元( MMU ) ，只有拥有了MMU 才能真正实现内存保护，通过内存保护，一个进程的失败并不会影响其他进程的运行，从而增强了系统的稳定性。另外,ARM9 可以内嵌Linux 操作系统，Linux 具有良好的网络支持功能; Linux 是首先实现TCP/ IP 协议栈的操作系统，它的内核结构在网络方面是非常完整的，并提供了对包括十兆位、百兆位及千

3、兆位的以太网，还有无线网络等的支持; 其次，Linux 源码开放、可定制内核、性能优异等也是选择它相对于其他嵌入式操作系统的优势。在此设计的网络集中控制器可与监控软件一起完成基于TCP/ IP 协议的网络通信功能，并能通过RS 485总线与自行设计的现场控制器进行通信。1 控制器设计方案网络管理器器的主要功能能一方面是通通过以太网与与监控软件进进行数据交换换; 另一方方面是通过RRS 4855 总线网络络与分布在大大厦各处的现现场控制器通通信。网络管管理器对现场场控制器进行行控制和管理理，在现场控控制器与中央央操作站之间间起数据缓存存作用。1. 1 控制器器硬件设计处理器采用用A TMEEL

4、公司的的AT91RRM92000，该处理器器是AT MMEL 专门门针对工业及及以太网应用用领域推出的的基于ARMM920T 内核的新型型微处理器，如如图1 所示示。( 1) 电源电路。主主要作用是为为控制器提供供3. 3 V和1. 8 V 的的稳定电压。设设计时利用LLM11177 低压差线线性调压器来来提供3. 3 V 和和1. 8 V 的电压压。LM11117 能够够提供1. 8 V，22. 5 VV，2. 885 V，33. 3 VV，5 V 的固定电压压和可调电压压型号，并能能提供电流限限制和热保护护。图1 网络络集中控制器器硬件模块示示意图( 2) 复位电路。主主要完成系统统的上电

5、复位位和系统在运运行时用户的的按键复位功功能，它由简简单的RC 电路构成，这这种电路比较较通用，其复复位逻辑是可可靠的。( 3) 存储器系统统设计。包括括Nor FFlash 接口、NaandFLAASH 接口口和SDRAAM 接口电电路的设计。Nor FLASHH 存储器内内部存放系统统启动代码、LLinux 内核和用户户程序等，存存储器芯片采采用AT499BV3222A，单片存存储容量为332 Mb，工工作电压为22. 65 3. 66 V，数据据宽度为166 b，并以以16 b( 字模式) 数据宽度度的方式工作作。SDRAAM 存储器器作为程序的的运行空间，如如前所述，SSDRAM 的存

6、储单元元可以理解为为一个电容，总总是倾向于放放电，为避免免数据丢失，必必须定时刷新新( 充电) 。由此可可见，要在系系统中使用SSDRAM，就就要求微处理理器具有刷新新控制逻辑，或或在系统中另另外加入刷新新控制逻辑电电路。本控制制器采用的控控制芯片具有有用SDRAAM 刷新控控的制逻辑，可可以直接与SSDRAM 接口连接。SSDRAM 存储器芯片片采用HY557V2811620HGG，单片存储储容量为4 组! 322 Mb，工工作电压为33. 3 VV，数据宽度度为16 bb。本控制器器采用2 片片16 b 数据宽度的的HY57VV2816220HG 并并联为32 b数据宽度度的SDRAAM

7、存储系系统。Nandd FLASSH 作为系系统的数据存存储器，芯片片采用K9FF1208UU OM YYIB0，存存储容量为664 MB，数数据总线宽度度为8 位，工工作电压为22. 7 3. 6 V。为了提提高控制芯片片的驱动能力力，在这部分分设计中加入入了74HCC245 总总线驱动器，774HC2445 提供双双向总线驱动动，主要使用用在数据的双双向缓冲。( 4) 串行接口电电路。本控制制器对控制芯芯片提供的44 个串口中中3 个设计计接口电路。一一个串口用于于软件调试与与系统开发，另另一个作为预预留串口，可可以在需要时时与PC 机机进行通信。另另外，还需要要设计RS 485 串串行通

8、信接口口电路，用于于与现场控制制器的通信。电平转换芯芯片采用常用用的MAX 232; RS 4885 电平转转换芯片采用用MAX 4485。( 5) 网络接口电电路。AT991RM92200 内嵌嵌入了10 Mb/ ss/ 1000 Mb/ s 自适应应的以太网MMAC 控制制器，但是这这还不能直接接用来进行以以太网通信，片片外还需要扩扩展以太网的的物理层接口口( PHYY) ，这样样才能够实现现高速的以太太网通讯。物物理层接口芯芯片选用DMM9161。另外，设计计中还用到了了网络隔离变变压器，它的的主要作用是是传输数据，还还有一个作用用是隔离网线线连接中不同同网络设备间间的不同电平平，以防止

9、不不同电压通过过网线传输损损坏设备。1. 2 控制器器应用程序开开发控制器软件件部分的开发发主要是在裁裁剪好的Liinux内核核和驱动程序序的基础上开开发适应本系系统的串口应应用程序和服服务器应用程程序。Linuxx 操作系统统下串口应用用程序的开发发步骤为: 打开串口; 设置串口口属性; 读读写串口; 关闭串口。要要分别编写发发送程序和接接收程序，以以便于发送和和接收数据时时可以分别调调用两个函数数。程序中需需要注意接收收和发送程序序中的buff fer 一定不要小小于要接收数数据的长度，否否则接收或者者发送的数据据就会出错。服务器应用用程序是将网网络集中控制制器作为服务务器端来编写写程序，

10、使其其能与作为客客户端的监控控软件通过以以太网通信。服服务器程序的的开发步骤为为: 生成套套接口; 绑绑定套接口地地址; *连连接请求; 接收连接请请求; 与客客户程序进行行通信; 关关闭套接口。由于网络集集中控制器在在与监控软件件通信时是作作为服务器来来运行的，因因此需要使网网络控制器开开机自运行,并等待监控控软件( 即即客户端) 发送请求。那那么设计时就就需要让该服服务器程序一一开机就自动动运行，等待待与客户端的的连接与通信信。为此，设设计中将服务务器程序放在在Linuxx的开机自启启动程序中，这这样就可以保保证服务器程程序的开机运运行了。服务务器程序和其其中的通信过过程流程图分分别如图2

11、、图图3 所示。图2 服务器器程序流程图图图3 通信过过程流程图1. 3 控制器器LCD 开开发网络集中控控制器作为用用户操作的主主要对象，人人机界面需要要有很好的友友好性。当不不使用监控软软件，或者无无法使用监控控软件来观察察数据时，网网络控制器可可以使用液晶晶屏作为数据据显示界面。LCD 液液晶显示模块块的主要核心心元件是LCCD 控制器器和LCD 显示器。LLCD 液晶晶显示器选用用了640 480的的液晶屏，在在LCD 控控制器方面选选用了EPSSON 公司司的S1D113506。开发内容包包括LCD 的接口设计计、LCD 的驱动设计计、MiniiGU I 的移植、实实时数据显示示开发

12、。最终的显示示界面如图44 所示。图4 实时时数据显示界界面2 实实验结果本网络集中中控制器配以以自行开发的的监控软件和和现场控制器器，进行了网网络通信实验验和RS 4485 通信信实验来测试试系统的功能能。网络通信信实验是使网网络集中控制制器和PC 机都在同一一局域网内，分分别为其设置置合法的IPP地址后，将将监控软件发发送给网络集集中控制器的的指令在seecureCCRT 上打打印出来。RRS 4855 通信实验验是将网络集集中控制器和和现场控制器器通过RS 485 网网络相连，将将现场控制器器收到指令后后发送给网络络集中控制器器的信息在ssecur eCRT 上打印出来来。图5 和和图6 为打打印出来的测测试结果。通通过实验证明明，本控制器器的软硬件设设计是合理的的。图5 网络通通信实验截图图图6 RSS485 通通信实验截图图3 结结 语在此提出了了基于ARMM9 处理器器和Linuux 操作系系统的中央空空调网络集中中控制器设计计方案。给出出了控制器的的硬件设计和和控制器应用用程序开发和和LCD 开开