基于ARM的電磁流量計(jì)設(shè)計(jì)

電磁流量計(jì)的應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)是根據(jù)系統(tǒng)需求，以嵌入式Linux內(nèi)核為基礎(chǔ)，通過(guò)Linux內(nèi)核的系統(tǒng)調(diào)用接口函數(shù)并按照模塊化結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的。該系統(tǒng)的最大特色在于提供了人性化的彩色液晶顯示操作界面和以太網(wǎng)功能，因此在應(yīng)用軟件中是基于MiniGU1進(jìn)行設(shè)計(jì)的，同時(shí)基于Modbus協(xié)議實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)功能。
電磁流量計(jì)的應(yīng)用軟件整體構(gòu)架需要考慮多任務(wù)和實(shí)時(shí)性兩個(gè)方面問(wèn)題。首先是A／D采樣和勵(lì)磁信號(hào)輸出必須要保證實(shí)時(shí)性和同步性，這一點(diǎn)可通過(guò)AT91RM9200的兩個(gè)定時(shí)器來(lái)保證，其中一個(gè)定時(shí)器用于控制D／A輸出三值矩形方波，另一個(gè)定時(shí)器用于控制A／D采樣；考慮到硬件電路的干擾，在應(yīng)用中首先啟動(dòng)D／A定時(shí)器，然后延遲1／8勵(lì)磁周期再啟動(dòng)A／D定時(shí)器。對(duì)于嵌入式Linux下應(yīng)用軟件的多任務(wù)，可以采用多進(jìn)程或多線程的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。應(yīng)用軟件的主程序流程圖如圖4所示。

4 系統(tǒng)測(cè)試
由于采用了嵌入式系統(tǒng)的新技術(shù)，特別是引入了32位高性能ARM處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)，系統(tǒng)除了具備電磁流量計(jì)的基本功能外，還具有更強(qiáng)大的功能如流量數(shù)據(jù)文件存儲(chǔ)、TFT彩屏顯示以及以太網(wǎng)通訊等傳統(tǒng)儀表無(wú)法完成的功能。它可以顯示實(shí)時(shí)流量曲線和年、月、日、時(shí)、分、秒的實(shí)時(shí)時(shí)間；采用FLASH存儲(chǔ)器，測(cè)量和運(yùn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)保護(hù)安全可靠；使用Modbus通訊協(xié)議和TCP／IP協(xié)議，提高系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化程度。
分別對(duì)系統(tǒng)的圖形用戶顯示操作界面、大容量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)以及基于Modbus／TCP協(xié)議網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔糠诌M(jìn)行功能測(cè)試。對(duì)嵌入式電磁流量計(jì)進(jìn)行了系統(tǒng)測(cè)試和實(shí)驗(yàn)。結(jié)果表明嵌入式電磁流量計(jì)不僅具有傳統(tǒng)電磁流量計(jì)的功能，而且具有流量曲線顯示的TFT彩屏顯示操作界面、流量數(shù)據(jù)文件斷電存儲(chǔ)和管理以及基于Internet的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制功能。

5 結(jié)語(yǔ)
儀器儀表的發(fā)展建立在新型檢測(cè)系統(tǒng)軟硬件平臺(tái)性能提高基礎(chǔ)之上。在傳統(tǒng)檢領(lǐng)域應(yīng)用很廣的8位單片機(jī)系統(tǒng)由于其性能和資源的局限性，只能完成儀器儀表的基本功能。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展及集成電路制造工藝的大幅提高，以高性能、低功耗、低成本等諸多優(yōu)點(diǎn)的32位ARM處理器的出現(xiàn)及其在儀器儀表中的應(yīng)用，使得儀器儀表更具智能化、人性化和網(wǎng)絡(luò)化。
流量檢測(cè)儀表的顯示方式、通訊方式和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)是儀表的重要組成部分。傳統(tǒng)電磁流量計(jì)在顯示方式上一般采用LED或段式LCD，只能顯示數(shù)字、字母、漢字和一些粗糙的圖案；在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)方面，信息存儲(chǔ)一般以二進(jìn)制方式存儲(chǔ)，不具有通用性且存儲(chǔ)容量?。辉谕ㄓ嵎绞缴?，一般采用RS 232或RS 485，其開(kāi)放性不高。
為了解決了上述不足，本文采用32位的ARM處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)研制出了具有信息化、圖形化和網(wǎng)絡(luò)化的電磁流量計(jì)。它采用TFT彩色液晶屏顯示方式，不僅可以顯示流量數(shù)據(jù)還可以顯示流量曲線，提高了顯示的質(zhì)量和內(nèi)容；通過(guò)JFFS2文件系統(tǒng)采用文件的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，且存儲(chǔ)容量可達(dá)1 MB。同時(shí)可以使用U盤(pán)導(dǎo)出數(shù)據(jù)文件，增強(qiáng)了用戶的信息存儲(chǔ)和管理功能；采用以TCP／IP協(xié)議為基礎(chǔ)的工業(yè)以
太網(wǎng)通訊方式，使得電磁流量計(jì)成為Internet網(wǎng)絡(luò)中的獨(dú)立節(jié)點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)基于Internet的遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和遠(yuǎn)程控制。