談ARM對(duì)多傳感器的精確定時(shí)
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初始化定時(shí)器0時(shí)，使定時(shí)器0匹配1(TOMR1)每逢第5 s時(shí)MAT0.1輸出翻轉(zhuǎn)；同時(shí)使定時(shí)器0匹配3(TOMR1)每逢第10 s時(shí)MAT0.3輸出翻轉(zhuǎn)。對(duì)定時(shí)器0設(shè)置代碼如下：
因?qū)τ贏DCR A／D轉(zhuǎn)換控制寄存器的START位選擇100～111時(shí)，MAT信號(hào)不必輸出到引腳上。對(duì)于上述代碼初始化定時(shí)器需要說明，MAT0.1的 START=4即十六進(jìn)制的100，下降沿觸發(fā)啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換。對(duì)于MAT0.3的START=5即二進(jìn)制的101，下降沿觸發(fā)啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換器。
怎樣精確地定時(shí)觸發(fā)呢?先設(shè)置定時(shí)器0清零復(fù)位(Fpclk=1 s)，每隔5 s，定時(shí)器計(jì)數(shù)器TC的值與TOMR1設(shè)置值相等時(shí)，MAT0.1輸出信號(hào)翻轉(zhuǎn)；每隔10 s時(shí)，定時(shí)器0復(fù)位。這樣在定時(shí)器0復(fù)位后的第5 s時(shí)，MAT0.1輸出再次翻轉(zhuǎn)；MAT0.1每隔10 s輸出翻轉(zhuǎn)一次，它的精確匹配值是：
Fpclk×10 s(復(fù)位時(shí)間)-Fpclk×5 s(翻轉(zhuǎn)時(shí)間)+Fpclk×5(再次翻轉(zhuǎn)時(shí)間)=10 s
因?yàn)镸AT0.1翻轉(zhuǎn)2次才會(huì)有1次下降沿觸發(fā)A／D轉(zhuǎn)換，采集瓦斯?jié)舛刃畔⒍〞r(shí)觸發(fā)，即可精確地計(jì)算出MAT0.1每隔20 s產(chǎn)生1次下降沿，定時(shí)觸發(fā)1次，采集一次新的瓦斯?jié)舛刃畔ⅰ?br />
同理，每隔10 s定時(shí)器計(jì)數(shù)器TC的值與TOMR3設(shè)置值相等時(shí)，MAT0.3輸出翻轉(zhuǎn)，并且定時(shí)器0復(fù)位。這樣在定時(shí)器0復(fù)位后的第10 s時(shí)，MAT0.3輸出再次翻轉(zhuǎn)。MAT0.3每隔10 s輸出翻轉(zhuǎn)1次，因?yàn)镸AT0.3翻轉(zhuǎn)2次才會(huì)有1次采集一氧化碳濃度信息，即可精確地計(jì)算出MAT0.3，也是每隔20 s產(chǎn)生1次下降沿，定時(shí)觸發(fā)1次，產(chǎn)生1次新的一氧化碳濃度信息。這樣會(huì)給報(bào)警留有較長的時(shí)間。
上述兩段就是通過程序設(shè)置，無需CPU干預(yù)就能精確地定時(shí)觸發(fā)(是本文主要討論的問題)。這里的每隔20 s定時(shí)觸發(fā)1次，“20 s”這一數(shù)據(jù)可根據(jù)實(shí)際需求修改設(shè)定。
3 報(bào)警服務(wù)的實(shí)現(xiàn)
數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的提取、報(bào)警與A／D控制寄存器的設(shè)置均可通過中斷服務(wù)程序來完成。
定時(shí)器0為4號(hào)中斷源，如圖3所示，所以需要用中斷使能寄存器對(duì)4號(hào)中斷源進(jìn)行使能。采用向量IRQ中斷，需要用VICIntSelect將4號(hào)中斷源選擇為向量IRQ，即第4位置1。然后將中斷服務(wù)程序地址賦給VICVectAddr0(因?yàn)橄蛄客ǖ?是最快的)，最后用向量控制寄存器對(duì)向量通道0分配中斷源并使能。
在初始化定時(shí)器0時(shí)，將匹配控制寄存器TOMCR賦值；它的二進(jìn)制賦值是 10001000001，即它的十六進(jìn)制賦值是0x441，每3位設(shè)置一個(gè)匹配；設(shè)置的是當(dāng)定時(shí)器0計(jì)數(shù)器的值與匹配0寄存器值相等時(shí)產(chǎn)生一個(gè)中斷，當(dāng)定時(shí)器0計(jì)數(shù)器的值與匹配2寄存器值相等時(shí)又產(chǎn)生1次中斷，當(dāng)定時(shí)器0計(jì)數(shù)器的值與匹配3寄存器值相等時(shí)定時(shí)器0計(jì)數(shù)器TC清零復(fù)位。
TC 每次復(fù)位后將產(chǎn)生2次中斷，產(chǎn)生第1次中斷后，中斷服務(wù)程序?qū)⒆x取A／D數(shù)據(jù)寄存器ADDR1的值，并提取10位A／D轉(zhuǎn)換的結(jié)果(即一氧化碳濃度值)；再將這一數(shù)據(jù)與初告警、中度告警和強(qiáng)度告警值進(jìn)行比較，滿足這3種告警的某一種，就立刻進(jìn)行聲光報(bào)警。因A／D控制寄存器ADCR的MAT信號(hào)不必輸出到引腳上的START位設(shè)置是唯一的，中斷服務(wù)程序還需對(duì)A／D控制寄存器ADCR進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置START=4，當(dāng)EDGE選擇的邊沿出現(xiàn)在MAT0.1 時(shí)啟動(dòng)A／D轉(zhuǎn)換；EDGE=0，MAT0.1為下降沿觸發(fā)。通過中斷服務(wù)程序來完成對(duì)AIN0通道(即瓦斯?jié)舛刃盘?hào)通道)A／D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)。
產(chǎn)生第2次中斷后，中斷服務(wù)程序?qū)⒆x取A／D數(shù)據(jù)寄存器ADDR0的值，并提取10位A／D轉(zhuǎn)換的結(jié)果(即瓦斯?jié)舛戎?；再將這一數(shù)據(jù)與初度告警、中度告警和強(qiáng)度告警值進(jìn)行比較，滿足這3種告警的某一種，就立刻進(jìn)行該聲光報(bào)警。因A／D控制寄存器的MAT信號(hào)不必輸出到引腳上的START位置是唯一的，因此還需對(duì)A／D控制寄存器進(jìn)行設(shè)置。設(shè)置START=5，當(dāng)EDGE選擇的邊沿出現(xiàn)在MAT0.3時(shí)啟動(dòng)ADC轉(zhuǎn)換；EDGE=0，MAT0.3為下降沿觸發(fā)。通過中斷服務(wù)程序來完成對(duì)AINl通道(即一氧化碳濃度信號(hào)通道)A／D轉(zhuǎn)換器的啟動(dòng)。
這樣，當(dāng)TC值與MR0值相等時(shí)，響應(yīng)中斷服務(wù)進(jìn)行一氧化碳值判斷與告警并設(shè)置MAT0.1的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換。當(dāng)TC值與MR1值相等時(shí)，設(shè)置MAT1輸出信號(hào)翻轉(zhuǎn)；當(dāng)TC值與MR2值相等時(shí)，響應(yīng)中斷服務(wù)進(jìn)行瓦斯值判斷與告警并設(shè)置MAT0.3的啟動(dòng)轉(zhuǎn)換；當(dāng)TC值與MR3值相等時(shí)，設(shè)置MAT3輸出信號(hào)翻轉(zhuǎn)并同時(shí)TC復(fù)位。這樣循環(huán)往復(fù)，可以無需 CPU干預(yù)就能精確地定時(shí)觸發(fā)，精確地按時(shí)進(jìn)行多個(gè)傳感器的觸發(fā)和多個(gè)判斷告警，即通過中斷服務(wù)程序?qū)崿F(xiàn)了有害氣體檢測(cè)告警服務(wù)。
結(jié)語
根據(jù)上述原理，使用ARM LPC2103芯片，已完成了一個(gè)可隨身攜帶的煤礦瓦斯報(bào)警器。它能及時(shí)檢測(cè)與顯示煤礦、隧道及各種地下工程等環(huán)境中的瓦斯(即甲烷)及一氧化碳濃度。當(dāng)達(dá)到有害濃度值時(shí)，可進(jìn)行不同級(jí)別的聲光報(bào)警。
此種報(bào)警器不僅適用于煤礦，安裝其他傳感器后也可用于其他礦山、化工重地、倉庫等具有爆炸危險(xiǎn)的氣體環(huán)境中，提高安全監(jiān)控能力。
將煤礦瓦斯報(bào)警器CH4、C20傳感器換成可燃?xì)怏w、甲醛傳感器，就可用在廚房和居室，對(duì)有害氣體的超標(biāo)情況進(jìn)行報(bào)警。它的用途還可進(jìn)一步擴(kuò)展。
評(píng)論