基于ARM10和Windows CE.net的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與方法
擴展板采用FPGA控制的硬件電路 ,模擬開關采用AD公司的AD7506,可實現(xiàn)16通道數(shù)據(jù)采集。A/D轉(zhuǎn)換芯片采用AD公司的AD574,單片高速12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器,內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換顯片,具有外接元件少,功耗低,精度高等特點,并且具有自動校零和自動極性轉(zhuǎn)換功能,只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個完整的A/D轉(zhuǎn)換器。在本模塊中采用FPGA來控制電路,可將原來由嵌入式軟件執(zhí)行的功能轉(zhuǎn)移到硬件上,可降低嵌入式軟件的復雜程度,減少軟件的執(zhí)行時間,增強系統(tǒng)的實時性能[2]。
4.軟件
軟件部分分為FPGA控制程序和PXA255 兩部分,F(xiàn)PGA用VHDL來設計,基于PXA255的軟件設計主要任務有數(shù)據(jù)采集的驅(qū)動程序,操作系統(tǒng)的移植以及界面顯示與上位機的通信。
4.1 嵌入式操作系統(tǒng)
4.1.1 Windows CE.net 簡介
Windows CE是微軟公司推出的一個面向嵌入式應用的通用操作系統(tǒng)。Windows CE.net的出現(xiàn),極大改善了它的實時性能和通信能力, 為其進入工業(yè)控制領域奠定了基礎。Windows CE.net 具備多任務、實時性、模塊化及可伸縮性、強大的通信能力等特點。在實時能力上,它的設計目標可以滿足95%的硬實時系統(tǒng)的要求。1ms定時周期的誤差約為 100μs,在200MHz的X86系統(tǒng)下可達50μs[1]。實時能力的另一個重要指標是中斷延時,在Windows CE.net中,采用ISR處理延時較短,IST延時較長,但仍能保證不超過100μs。另外由于Windows的傳統(tǒng)優(yōu)勢,多數(shù)人熟悉windows系統(tǒng),使用戶可以更容易的操作基于Windows CE的產(chǎn)品,同時,對于熟悉windows編程的產(chǎn)品軟件開發(fā)人員也比較容易進行應用開發(fā)。
4.1.2 Windows CE.net 平臺創(chuàng)建
Windows CE.net為開發(fā)人員提供了一個不錯的集成開發(fā)環(huán)境:Platform Builder,開發(fā)人員可以使用它根據(jù)提示完成操作系統(tǒng)鏡像的定制、編譯與調(diào)試工作,并可在此環(huán)境中進行應用軟件、驅(qū)動程序的開發(fā)。在目標設備上創(chuàng)建 Windows CE.net平臺,首先根據(jù)目標設備的硬件配置及需要,對Windows CE.net進行基本定制,開發(fā)并安裝驅(qū)動程序,增加必要的特性,生成鏡像文件,通過JTAG將bootloader寫入flash后,通過網(wǎng)卡將鏡像文件下載到目標設備中,進行調(diào)試。同時要導出SDK,以備后面用EVC開發(fā)應用程序。
4.2數(shù)據(jù)采集驅(qū)動程序
在數(shù)據(jù)采集中,主要是對外部I//O口的訪問, Wince的BSP一般都實現(xiàn)了WRITE_PORT_UCHAR和READ_PORT_UCHAR 函數(shù)。訪問方式采用中斷方式。WinCE把中斷處理分為兩部分中斷服務例行程序ISR和中斷服務線程,用戶的中斷處理主要在IST中完成。這里采用基于中斷方式的非標準驅(qū)動,要實現(xiàn)兩個步驟:編寫中斷服務線程IST和注冊中斷服務線程。中斷信號由FIFO經(jīng)FPGA不斷產(chǎn)生,每發(fā)生一次中斷,運行在核心態(tài)的中斷服務例行程序就調(diào)用一次IST。
5.結(jié)語
目前,在高層建筑和橋梁等大體積混凝土應用場合,溫度測量還受單片機性能的限制。本文作者創(chuàng)新點是采用高性能PXA255處理器與FPGA相結(jié)合,運行多線程多任務Windows ce.net操作系統(tǒng),應用于大體積混凝土的溫度監(jiān)測中,改善了應用單片機存在的不足,提高了實時性,提高了施工的安全性。利用移動通信公司的GPRS網(wǎng)絡作為通信通道,具有高速、可靠、運營費用低、維護費用少等優(yōu)點,實現(xiàn)遠程監(jiān)控和網(wǎng)絡化管理。隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡技術(shù)的發(fā)展,嵌入式微處理器的性能的提高,嵌入式系統(tǒng)將在工業(yè)控制領域得到更廣泛的應用。
參考文獻:
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[3].深圳億道電子有限公司. XSBase255 WINCE使用手冊V2.1
[4].Intel. http://www.intel.com/design/pca/prodbref/252780.htm[EB/OL]
[5].鄧成中,黃維公,萬松峰.基于嵌入式ARM WinCE的小型監(jiān)控系統(tǒng)的設計.微計算機信息,21(8-2):47~49.
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