基于ARM的電磁流量計設(shè)計

2 硬件系統(tǒng)設(shè)計
基于低頻三值矩形波勵磁的電磁流量計的硬件結(jié)構(gòu)圖如圖2所示。其中，CPU核心模塊是系統(tǒng)軟件的運行基礎(chǔ)，F(xiàn)LASH存儲器用于存儲可執(zhí)行程序的二進(jìn)制映像文件，供系統(tǒng)啟動時加載到SDRAM內(nèi)存空間運行；由于硬件系統(tǒng)的復(fù)雜性，調(diào)試模塊加強了硬件系統(tǒng)的調(diào)試功能；流量傳感器由一對勵磁線圈和一對對稱分布的檢測電極構(gòu)成。

ARM9處理器通過與其相連的D／A芯片產(chǎn)生低頻三值矩形波，勵磁線圈接受該低頻三值矩形波經(jīng)功率放大后的勵磁信號而產(chǎn)生感應(yīng)磁場，在電極上產(chǎn)生因流體切割磁力線而產(chǎn)生的感應(yīng)電動勢(即測量信號)，并將之送人信號輸入模塊進(jìn)行處理，信號輸入模塊對流量傳感器輸入的信號進(jìn)行放大、濾波及A／D采樣后輸入ARM9處理器。系統(tǒng)由TFT液晶顯示屏提供人性化的菜單顯示操作界面，結(jié)合鍵盤進(jìn)行人機(jī)交互；同時具有以太網(wǎng)、USB和RS 232通信接口可輸出瞬時流量、累積流量和系統(tǒng)參數(shù)。

3 軟件系統(tǒng)設(shè)計
一個嵌入式Linux系統(tǒng)從軟件的角度來看，通?？梢苑譃樗膫€層次，如圖3所示。

引導(dǎo)加載程序：包括固化在固件中的Boot代碼(可選)，和Boot Loader兩大部分。
Linux內(nèi)核：特定于嵌入式硬件平臺的定制內(nèi)核以及內(nèi)核的啟動參數(shù)。
文件系統(tǒng)：包括根文件系統(tǒng)和建立于FLASH內(nèi)存設(shè)備之上文件系統(tǒng)，通常采用ramdisk作為根文件系統(tǒng)。
用戶應(yīng)用程序：特定于用戶的應(yīng)用程序。有時在用戶應(yīng)用程序和內(nèi)核層之間可能還會包括一個嵌入式圖形用戶界面。
其中，引導(dǎo)加載程序是嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)的第一個環(huán)節(jié)，它是操作系統(tǒng)和硬件的樞紐，為操作系統(tǒng)內(nèi)核的啟動提供了必要的條件和參數(shù)；引導(dǎo)加載程序的工作是初始化內(nèi)存以及必要的硬件設(shè)備，調(diào)用內(nèi)核加載器。從FLASH中加載操作系統(tǒng)映像到SDRAM中，并把控制權(quán)交給Li-nux；由Linux對硬件系統(tǒng)做進(jìn)一步的初始化并控制應(yīng)用程序。
基于系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)，在系統(tǒng)的啟動過程中有3個主要軟件組件參與其中：引導(dǎo)加載程序、Linux內(nèi)核和Init進(jìn)程。其啟動過程如下：
(1)系統(tǒng)在上電或Reset之后，AT91RM9200開始執(zhí)行存放在NOR FLASH(系統(tǒng)將0x10000000映射到0x00000000，即ARM的復(fù)位向量)中的引導(dǎo)加載程序。
(2)引導(dǎo)加載程序初始化CPU和內(nèi)存控制器，對系統(tǒng)外設(shè)做最小程度的初始化，如初始化LED和串口等，檢測內(nèi)存并匯報啟動中的診斷信息，然后將Linux內(nèi)核映像解壓到SDRAM中的某個位置并跳轉(zhuǎn)到這個地址，把控制權(quán)交給Linux內(nèi)核。
(3)Linux的內(nèi)核接管執(zhí)行權(quán)后完成一系列的系統(tǒng)初始化和設(shè)置，包括設(shè)置中斷向量，啟動內(nèi)存管理，初始化各個硬件設(shè)備，初始化網(wǎng)絡(luò)協(xié)議等，最后建立根文件系統(tǒng)并生成系統(tǒng)進(jìn)程之父Init進(jìn)程。
(4)Init進(jìn)程負(fù)責(zé)啟動所有必要的服務(wù)和用戶應(yīng)用程序，并進(jìn)入嵌入式系統(tǒng)的工作狀態(tài)。