忠欣之基于S344BOX的数据采集系统设计.doc

基于S3C44BOX的数据采集系统设计 在对基于S3C44BOX的数据采集系统设计中，本文从系统硬件和系统软件两个方面进行设计，下面就从这两方面进行阐述。 1 数据采集系统的硬件设计 硬件平台主要包括：CPU模块、存储系统模块、数据采集模块、人机接口模块以及串行通信模块，如图l所示。 图1 数据采集系统硬件总体结构图 1.1 CPU模块 在硬件设计中，CPU的选择即ARM微处理器的选型，是整个硬件系统设计的核心，对于整个硬件系统的正常工作起着至关重要的作用。系统主要硬件组成如图1所示，其核心部分是微处理器 S3C44BOX。S3C44BOX这是一款基于ARM7TDMI内核技术的16/32位RISC处理器，扩展了一系列完整的通用外围器件，使系统的费用降至最低减低了硬件开发的难度。本嵌入式系统配置了2MB的FLASH存储器以及8MB的SDRM存储器。 　　S3C44BOX是在国内广泛使用的Samsung公司的基ARM7TDMI内核的SC。该芯片功能强大，为手持设备和一般类型应用提供了高性价比和高性能的微控制器解决方案。它的低功耗和出色的全静态设计特别适用于对成本和功耗敏感的应用。 SAMSUNG公司推出的16、32位RISC处理器S3C44BOX为手持设备和一般类型应用提供了高性价比和高性能的微控制器解决方案。为了降低成本，S3C44BOX提供了丰富的内置部件，包括8KBCache和内部SRAM,LCD控制器，带自动握手的2通道UART，4通道DMA，系统管理器（片选逻辑，FP/EDO/SDRAM控制器）。带PWM功能的5通道定时器和一个内部定时器，I/O端口，RTC，8通道10位ADC，IIC_BUS 接口，IIS_BUS接口，同步SIO接口和PLL倍频器。CPU模块除了嵌入式微处理器S3C44BOX外，还包括相应的电源、复位与时钟模块以及FLASH、PSRAM和LCD液晶显示屏等。S3C44BOX控制数据采集模块对的输入模拟量、开关量进行采集，将采集来的数据放在存储系统模块中。S3C44BOX可响应键盘命令输入和控制LCD液晶显示，将测量后的各种信号加以显示，同时还可以通过RS485串行接口将监测信息等传递给上位机，供系统进行实时信号采集与显示并适当控制。 1.2数据采集模块 数据采集模块的组成框图如图2所示。在被采集的多个模拟信号中，相互之间无严格时间关系的可逐个采集，相互之间在时间和相位上有严格要求的采用同步(同时)采集。此外，根据被采集的信号的变化率不同，使用不同输入通道。本设计将整个数据采集模块分为信号调理和采集两大功能模块。性质相近的信号通 图2 数据采集模块组成框图 过多路开关至同一信号调理电路，调理电路的输出再经过多路选择、信号采集、AD转换。信号调理模块包括多路放大、信号调理(电流．电压、脉冲．电压转换等)电路；采集模块包括多路转换、程控放大、采样保持、A／D转换和数据存储等电路，这些都由S3C44BOX控制实现。数据采集部分把模拟电压信号输入到S3C44BOX的A／D转换通道；数据处理部分包括S3C44BOX、FLASH存储器、SDRAM，该部分主要是对采集到的数据进行平均滤波，然后进行相应转换，以便于实时显示；数据显示部分包括S3C44BOX的LCD控制器和LCD屏，主要是在LCD屏上实时显示采集到的数据。 系统的数据采集功能是由S3C44BOX内部模／数转换器(ADC)来完成的，它是一个10位、逐次逼近型的ADC，有8路模拟信号输入，其内部结构中包括模拟输入多路复用器，自动调零比较器，时钟产生器，10位逐次逼近寄存器(SAR)，输出寄存器，如图3所示。这个ADC还提供可编程选择的睡眠模式，以节省功耗。S3C44BOX内部有 图3 S3C44BOX内部ADC结构图 3个与A／D转换有关的寄存器：控制寄存器ADCCON、预分频寄存器ADCPSR、数据寄存器DCDAT，其中最复杂的是ADCCON，其功能描述如表1所示。 表1 ADCCON寄存器 1.3存储系统模块 存储系统采用4M的SDRAM、4M的FLASH。SDRAM（同时的DRAM，即同步DRAM），即与系统时钟同步工作的动态存储器。系统时钟除了控制CPU，还要控制SDRAM的速度。SDRAM 采用Multiple-Memory-Banks设计，存取效率成倍提高，可以直接读取芯片内存储器的数据，速度比较快。应用程序可以直接在FLASH闪存内运行，不必再把代码读到系统RAM中。本系统设计采用一款4M*16位的SDRAM(HY57V65160B)作为系统储存模块。系统设计如图4所示。 图4 系统储存模块图示 1.