基于S3C2410的氫氣濃度監(jiān)測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)
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輸入電流I1進(jìn)入放大器ICL7650的反向端，輸出電壓正比于輸入電流，電壓U1=I1R2。為防止產(chǎn)生高頻振蕩，在電阻R2上并接了電容C1。R1為ICL7650的限流保護(hù)電阻。經(jīng)過(guò)I／V轉(zhuǎn)換后的電壓信號(hào)U1和R4上所分得的電壓一起，作為差動(dòng)輸入進(jìn)入儀用放大器AD620AN，它的放大倍數(shù)僅由電阻RG(即R6)決定，增益公式為G=(49．4 kΩ／R6)+1。由于R4上所得的電壓為一恒定值，而U1會(huì)隨著輸入信號(hào)的變化而變化，那么AD620AN的輸出端電壓信號(hào)U2即包含了一定的基底電壓和被測(cè)信號(hào)量，對(duì)其進(jìn)行濾波采樣后，進(jìn)行處理，可以從中分離出需要補(bǔ)償?shù)幕纂妷海玫綄?shí)際的被測(cè)信號(hào)。由于基底電壓是緩變的直流信號(hào)，在一定的時(shí)間(min級(jí))內(nèi)為定值，因此可以忽略處理時(shí)間(ms級(jí))，保證實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)補(bǔ)償。電路中的R3和R5與G2組成低通濾波電路，可以防止高頻噪聲進(jìn)入放大器，減小噪聲干擾。
2．2 濾波電路
經(jīng)過(guò)放大后的直流信號(hào)附有噪聲干擾，對(duì)于傳感器信號(hào)濾波最常用的是RC有源模擬濾波器，即用運(yùn)算放大器和電阻、電容構(gòu)成，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、調(diào)整方便、成本低的特點(diǎn)。因此采用由2個(gè)2階巴特沃斯有源濾波電路級(jí)聯(lián)構(gòu)成的截止頻率為50 Hz的4階巴特沃斯低通濾波器。
2．3 ADC與微處理器接口電路
氫氣傳感器輸出信號(hào)頻率一般都遠(yuǎn)小于1 kHz。根據(jù)香農(nóng)采樣定理可知，采樣頻率至少要大于信號(hào)最高頻率的2倍。另外，為了滿足最小2 mg／m3的分辨率，這里采用美國(guó)ADI公司推出的一款高速低功耗串行12位8 通道A／D轉(zhuǎn)換器AD7888。它是單電源工作，電壓VDD范圍為2．7～5．25 V。AD7888有2．5 V的片內(nèi)基準(zhǔn)電壓，也可以使用外部基準(zhǔn)電壓，范圍從1．2 V到VDD。模擬輸入電壓從O到VREF，采樣頻率可高達(dá)125 kHz，可與多種串行接口(SPI／QSPI／MICROWIRE／DSP)兼容。
本監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的核心處理器是三星公司推出的16／32位RISC處理器S3C2410。它為手持設(shè)備和一般應(yīng)用提供了低價(jià)格、低功耗、高性能的小型微控制器解決方案。S3C2410提供了豐富的內(nèi)部設(shè)備：分開(kāi)的16KB的指令Cache和16 KB的數(shù)據(jù)Cache，MMU虛擬存儲(chǔ)器管理，LCD控制器，支持NAND Flash系統(tǒng)引導(dǎo)，系統(tǒng)管理器，3通道UART，4通道的DMA，4通道PWM定時(shí)器，I／O端口，RTC，8通道10位ADC和觸摸屏接口，I2C總線接口，USB主從機(jī)，USB設(shè)備，SD主卡和MMC卡接口，2通道的SPI以及內(nèi)部PLL時(shí)鐘倍頻器等。
該系統(tǒng)利用SPI實(shí)現(xiàn)A／D轉(zhuǎn)換器與ARM處理器的數(shù)據(jù)傳輸，其接口電路如圖3所示。SPlCLK0為SPI串行時(shí)鐘信號(hào)，SPIMISO0和SPIMOSI0數(shù)
據(jù)引腳用來(lái)發(fā)送和接收串行數(shù)據(jù)。nSS0作為SPI的片選信號(hào)，低電平有效。本文引用地址：http://www.ex-cimer.com/article/195385.htm
3 系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
本系統(tǒng)在S3C2410上移植了韓國(guó)Mizi公司開(kāi)發(fā)的Bootloader(VIVI)、嵌入式Linux-2．6．14內(nèi)核以及cramfs根文件系統(tǒng)，構(gòu)建了具有嵌入式Linux操作系統(tǒng)的軟件環(huán)境。
3．1 外圍設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序是為特定硬件提供給用戶程序的一組標(biāo)準(zhǔn)化接口，它隱藏了設(shè)備工作的細(xì)節(jié)。但對(duì)于特定的硬件設(shè)備來(lái)說(shuō)，其對(duì)應(yīng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序不同，所以不同外部設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)是嵌入式軟件設(shè)計(jì)過(guò)程中必不可少的一部分。
Linux常以模塊的形式加載設(shè)備，便于多個(gè)設(shè)備的協(xié)調(diào)工作也利于應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)和擴(kuò)展。設(shè)備驅(qū)動(dòng)在加載時(shí)首先需要調(diào)用入口函數(shù)ini-t_module()。該函數(shù)完成設(shè)備驅(qū)動(dòng)的初始化工作，比如寄存器置位、結(jié)構(gòu)體賦值等。其中最重要的一個(gè)工作就是向內(nèi)核注冊(cè)該設(shè)備，字符設(shè)備調(diào)用函數(shù)register_chrdev()完成注冊(cè)，塊設(shè)備調(diào)用函數(shù)reglster_blkdev()完成注冊(cè)。相應(yīng)地，設(shè)備驅(qū)動(dòng)在卸載時(shí)需要調(diào)用cleanup_mod-ule()。該函數(shù)完成相應(yīng)資源的回收、設(shè)備的注銷(xiāo)、釋放主設(shè)備號(hào)和設(shè)備文件名等。字符設(shè)備利用unregister_chrdev()注銷(xiāo)設(shè)備，塊設(shè)備利用unregister_blkdev()注銷(xiāo)設(shè)備。
評(píng)論