基于ARM的嵌入式远程流量计设计

　　0　引言

　　嵌入式系统(Embedded System)[1]是一种软硬件可扩充或裁减的专用计算机系统,以面向应用为主,是将计算机技术、半导体技术和电子技术以及各个行业的具体应用相结合后的产物。相对于传统的8/16位单片机,嵌入式系统具有速度高,容量大,扩充性能良好,实时性强,并可执行多任务操作系统的特点,因此很适合高性能流量表的设计,尤其适用于对功能、可靠性、成本、体积或功耗要求严格的应用场合。随着集成电路的发展, 32位处理器的价格不断下降,具有更高性能,功能强大,具有更广泛意义的嵌入式产品得到应用,具有实用价值的嵌入式流量采集与处理方案已成为可能。为此,在ARM[2]嵌入式系统的基础上设计了高精度的远程流量计。该流量计具有16位的数据采集精度,大容量的数据存储,具有打印和显示功能,并可通过以太网实现远程通信

　　1　系统组成和工作原理

　　流量计的系统组成如图1所示。该仪表是二次表,主要用于测量液体的瞬时流量和累积流量。系统使用的是ARM处理器芯片S3C44B0X[3]。ARM体系结构目前被公认为是业界领　先的32位嵌入式RISC微处理器结构,占据高性能、低功耗、低

　　成本的嵌入式应用领域的领先地位。S3C44B0X具有ARM7TDMI核,适用于实时环境。它速度快(主频为66 MHz),数据处理能力强;支持在片调试;能产生全64位结果的增强型乘法器;嵌入式ICE硬件提供在片断点和调试点支持,具有良好的开发环境[4]。其片上资源非常丰富,包括:

　　(1)内核带8KB cache,有4种电源控制模式;

　　(2)外部存储控制器和LCD控制器;

　　(3)2通道DMA和8通道10-bitADC输入;

　　(4)2通道UART(支持16-byte FIFO);

　　(5)1通道SIO接口和I2C控制器;

　　(6)5通道PWM调制输出;

　　(7)看门狗定时器和带PLL的片内时钟发生器;

　　(8)8通道外部中断输入和71个通用I/O端口;

　　(9)带日历功能的实时时钟(RTC)。

　　ARM处理器S3C44B0X的上述功能充分满足流量计开发所需的各种资源,并具有强大的后续开发能力,为系统升级提供了广阔的平台。基于ARM嵌入式系统的远程流量计实现的功能有:

　　(1)丰富、强大而可靠的通讯能力(带光电隔离的RS232串口,以太网口)。

　　(2)16位A/D和频率信号转换器测量精度非常高,并且抗干扰能力强。

　　(3)瞬时流量和累积流量的LED显示。

　　(4)具有无纸记录功能,连接微型打印机可打印出流量曲线及需要的历史数据。

　　(5)具有断点保护能力,断电后数据可保存几十年以上。

　　(6)具有特定的看门狗电路、自诊断功能和报警功能。