μC/OS-II與ARM在中央空調(diào)機組控制器中的應(yīng)用
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1 空調(diào)系統(tǒng)簡介及控制要求
中央空調(diào)由集中制冷/加熱站和空調(diào)機組兩大部分組成。前者提供系統(tǒng)所需要的冷熱源，后者通過調(diào)節(jié)冷凍水/熱蒸汽的流量及空氣風(fēng)量來調(diào)節(jié)溫度，調(diào)節(jié)加濕閥來調(diào)節(jié)房間的濕度。機組的控制任務(wù)是自動調(diào)節(jié)空氣溫濕度、風(fēng)速、送風(fēng)量及空氣的潔凈度。系統(tǒng)中所需檢測與控制的參量為：自動檢測新風(fēng)、送風(fēng)、回風(fēng)及被控房間溫、濕度及正壓值，表冷器/加熱器的供、回水溫度；自動檢測送、回風(fēng)機及故障報警；中低效過濾器壓差狀態(tài)及超差報警；根據(jù)室外空氣狀態(tài)和室內(nèi)正壓值自動調(diào)節(jié)新風(fēng)、回風(fēng)、排風(fēng)閥開度 ；根據(jù)被控參數(shù)及設(shè)定參數(shù)自動調(diào)節(jié)表冷器、加濕器的電動調(diào)節(jié)閥的開度[2-3]。
2 現(xiàn)場控制器硬件結(jié)構(gòu)
如圖1所示，整個系統(tǒng)可分為ARM處理器模塊、電源模塊、各總線接口模塊、存儲模塊、人機交互模塊、模擬量輸入輸出模塊及數(shù)字量輸入輸出模塊等。
主處理器選用Philips公司生產(chǎn)的ARM7芯片LPC2210，該芯片是基于支持實時仿真和跟蹤的ARM7TDMI-S CPU的微控制器，最高工作頻率可達(dá)60 MHz，內(nèi)部帶有16 KB RAM，多達(dá)122個通用I/O口（可承受5 V電壓），具有兩個帶16 B收發(fā)FIFO的UART，兩個完全獨立的同步串行接口SPI等豐富的外設(shè)。本系統(tǒng)中，存儲模塊由擴展的2 MB NOR Flash(SST39VF160)與8 MB PSRAM(MT45W4MW16)構(gòu)成，分別使用LPC2210外部存儲器接口的Bank0和Bank1地址空間；人機交互模塊包含鍵盤和LCD兩部分，顯示和設(shè)置空調(diào)機組的運行參數(shù)及狀態(tài)?？刂破髟O(shè)有8個按鍵輸入，使用I2C接口的接盤與LED驅(qū)動芯片ZLG7290進(jìn)行鍵盤掃描；從USB接口用于控制器與調(diào)試計算機的通信；控制平臺設(shè)計了以RTL8019AS芯片為核心的以太網(wǎng)接口電路，實現(xiàn)控制器與上位監(jiān)控級計算機之間的通信；CAN總線接口可用于現(xiàn)場設(shè)備的通信；ISP接口、JTAG口為程序下載調(diào)試接口；A/D模塊采用LPC2210自帶的8路10位ADC轉(zhuǎn)換器，檢測各路溫度及濕度模擬量的輸入，構(gòu)成反饋控制。D/A模塊的輸出信號作為比例放大器的輸入，控制各個調(diào)節(jié)閥門的開度大小，實現(xiàn)風(fēng)量和流量控制。數(shù)字量輸入通道檢測風(fēng)機的運行狀態(tài)及過濾網(wǎng)壓差報警信號；數(shù)字量輸出通道輸出風(fēng)機、加濕器的開關(guān)控制信號。控制器通過對整個空調(diào)系統(tǒng)新風(fēng)、回風(fēng)的溫濕度、送風(fēng)風(fēng)機運行狀態(tài)、初中效過濾段的壓差等信號的采集，控制送風(fēng)風(fēng)機的變頻調(diào)速、加濕器的加濕、新風(fēng)及回風(fēng)閥門的開度、冷熱水閥的開度大小，以達(dá)到設(shè)定的空氣狀態(tài)[4]。
3 現(xiàn)場控制單元的軟件設(shè)計
3.1 軟件層次與功能
控制器軟件由3部分組成：實時操作系統(tǒng)、硬件驅(qū)動程序和運行在操作系統(tǒng)之上的應(yīng)用程序[5]。實時操作系統(tǒng)采用源碼公開的μC/OS-II,基于其內(nèi)核擴展的實時操作系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。
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