基于ARM9内核的嵌入式电磁流量计

　　0　引言

　　随着流量检测仪器的技术发展,对流量的测量仪器提出了更高的应用需求。传统的流量检测仪器一般依据各自的测量机理,通过简单的信息分析处理来完成测量工作。因此,在处理能力、测量精度、误差修正、功能扩展等方面都存在着局限性。新一代流量检测仪器将以更优良的性能取而代之。

　　目前,高速、高精度、大容量的嵌入式处理器在控制和测量领域的应用越来越普遍,一旦应用到电磁流量计[1]中,使得电磁流量计的输入信号数字滤波、历史数据保存、输出多种励磁信号的变化、测量信息的特殊处理、测量结果的动态图形显示、人性化的管理和控制等多方面应用,都将成为可能。尤其是新一代网络技术的发展会使得更多基于TCP/IP网络协议的仪器设备得到应用,针对电磁流量计的远程数据交换传送,基于典型的以太网通讯接口也应运而生[10]。

　　采用基于ARM9内核的处理器AT91RM9200[3]构建的核心板实现的电磁流量计目前国内未见文献资料,该文重点介绍与之相关的硬件设计。

　　1　电磁流量计基本原理

　　电磁流量计是依据法拉第电磁感应定律来测量管内流体流量的测量装置[9],如图1所示。当流体在管道内流动经过一横向磁场B的时候,相当于有一定电导率的导体在切割磁线,形成动生电动势,通过管道径向两电极可以引出该电动势E,其大小与磁场B、流速V和管径D成正比,即:

　　E=B·V·D

　　流体的体积流量Q与流速V和管道内截面成正比,只要测量出两电极之间的电动势E,即可确定流量Q。

　　Q=V·πD2/4=πD·E/4B

　　当励磁电流、管道尺寸和流体密度ρ确定的情况下,流体的质量流量M仅取决于对两电极间的感应电势E的检测。电磁流量计的数学模型为:

　　M=Coe·ρ·(E-E0)·x

　　其中:Coe为仪表系数;E0为仪表零点修正;x为多段非线性修正。

　　2　AT91RM9200及核心板

　　AT91RM9200是Atmel公司推出的针对嵌入式应用的工业级32位ARM9嵌入式处理器,最高工作频率达180 MHz,其功能强大、性能稳定,非常适合高端仪表的应用,由它构建的核心板形成了具有丰富接口资源的基本系统,只要扩展应用模块和接口即可实现系统应用。介绍AT91RM9200的文献很多,这里仅给出其主要资源和特性:

　　·内置的10/100M以太网MAC控制器

　　·5个UART通道

　　·2个主USB口,1个从USB口,全速12 Mbps

　　·1个MCI接口,支持MCI卡或SD卡

　　·3个同步串行控制器

　　·6个16位定时器,一个32位实时钟