基于嵌入式系統(tǒng)的遠(yuǎn)程參數(shù)測量的方法和實現(xiàn)

　　值。功率因數(shù)為 cosφ=P/UI。系統(tǒng)的采樣時間間隔由用戶確定。采樣時，在 1 個信號周期內(nèi)等時間間隔準(zhǔn)確采樣 16 點并存儲結(jié)果，采集完后，對采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字濾波并計算得到相應(yīng)的值。

　　交直流電流的采集采用霍爾器件 ACS752SCA-050 和 ACS706ELC-20A，其工作原理相同，支持的最大電流分別為-50A 到+50A 和-20A 到+20A。它將流過該器件的電流通過霍爾感應(yīng)后再處理放大輸出相應(yīng)的電壓值，該電壓值和流過的電流值成正比，其比例關(guān)系如圖3a 所示。當(dāng)流過電流為 0 時，輸出電壓為 2.5V(5V 供電)，當(dāng)流過電流為 50A 時，輸出電壓為 4.5V，當(dāng)流過電流為-50A 時，輸出電壓為 0.5V，其間為線性變化，由此按照測出的電壓值可以計算出電流為 I=25×(V-2.5)A，由于電流可以正反方向，因此用同樣的方法可以測試交流和直流電流。

　　系統(tǒng)中溫度測量采用 DS18B20 分辨率可編程單線數(shù)字溫度計，并可結(jié)聯(lián)使用，其應(yīng)用原理如圖 2 所示。測量溫度范圍為-55 度至+125 度，精度可達(dá) 0.5 度，數(shù)字精度可編程為9 至12bit。該芯片僅單線輸出，可連接 CPU 的 IO 管腳，需進(jìn)行編程控制。本系統(tǒng)采用Linux 操作系統(tǒng)下的 IO 輸入輸出設(shè)備驅(qū)動控制進(jìn)行讀寫操作，進(jìn)而實現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集，具體的程序流程如下節(jié)所述。

　　圖 3a 電流感應(yīng)輸出電壓關(guān)系圖 圖 3b 光照度頻率關(guān)系圖

　　系統(tǒng)中光照度測量采用光敏傳感器 TSL235 電路，該電路是光照度到頻率的轉(zhuǎn)換電路，內(nèi)置一個硅光敏二極管和電流到頻率的轉(zhuǎn)換器，輸出為 50%占空比的不同頻率的方波，管腳只有電源、地和輸出，輸出可直接和 CPU 的 IO 相連，CPU 通過 TIMER 控制或中斷檢測即可測得該方波的頻率，從而可計算出相應(yīng)的光照度。其光照度和頻率的關(guān)系曲線如圖 3b 所示。

　　5. 軟件模塊

　　本系統(tǒng)軟件在 linux 操作系統(tǒng)下實現(xiàn)，其軟件結(jié)構(gòu)如圖 4 所示。按照需求定義，需實現(xiàn)多種軟件協(xié)議，有 EIA232, IEEE802.3, IPv4, ICMP, ARP, TCP, UDP, SNMP V2,3 Agent, NTP Client, DNS Client, TFTP Server, HTTP Server, TELNET Server 等。系統(tǒng)啟動時需對硬件和軟件模塊進(jìn)行初始化和診斷，并將診斷結(jié)果實時輸出到串口。然后將控制權(quán)交給操作系統(tǒng)。 操作系統(tǒng)和應(yīng)用程序存儲于 flash 中， 當(dāng)具體運行時裝載到 sdram 中。啟動時讀取用戶配置文件(或默認(rèn)配置)并進(jìn)行各種參數(shù)的配置，如通信速率、IP 地址等，然后開始測量、收集、存儲數(shù)據(jù)在sdram 和 flash 的 MIB 數(shù)據(jù)庫中。當(dāng)有網(wǎng)絡(luò)或串口用戶進(jìn)行通信時完成數(shù)據(jù)交換和命令的實現(xiàn)。

　　系統(tǒng)中 ADC、IO 等操作均采用設(shè)備驅(qū)動方法實現(xiàn)，先編寫設(shè)備驅(qū)動程序，將驅(qū)動加入到操作系統(tǒng)中，然后在應(yīng)用中調(diào)用驅(qū)動程序。如 DS18B20 溫度采集采用 IO 操作的方法。先建立 IO 驅(qū)動， module_init(DS18B20_init)， 主要實現(xiàn)設(shè)備注冊 register_chrdev(240, "ds18b20", &DS18B20_fops)。DS18B20_fops 文件操作主要包括 ioctl，通過 ioctl 中WriteOneChar，ReadOneChar 等 IO 的控制實現(xiàn)溫度的采集。

　　6.結(jié)語

　　本文介紹了基于 S3C2410X ARM 的參數(shù)測量系統(tǒng)，該系統(tǒng)可針對電力設(shè)備的電壓、電流、溫度、光敏度等進(jìn)行測量、采集，存儲于系統(tǒng)內(nèi)部基于 SNMP 的 MIB 數(shù)據(jù)庫中，并通過網(wǎng)絡(luò)協(xié)議進(jìn)行遠(yuǎn)程訪問。系統(tǒng)采用 ARM 嵌入式實現(xiàn)，性價比高，功能強，在實際中得到了很好的應(yīng)用。