基于ARM9和Linux的電磁流量計設計

　　在該系統(tǒng)中，系統(tǒng)的存儲設備空間分配結(jié)構(gòu)如表1所示。

表1 系統(tǒng)存儲空間分配結(jié)構(gòu)

　　系統(tǒng)存儲空間分配結(jié)構(gòu)

　　電磁流量計的應用軟件設計是根據(jù)系統(tǒng)需求，以嵌入式Linux 內(nèi)核為基礎，通過Linux 內(nèi)核的系統(tǒng)調(diào)用接口函數(shù)并按照模塊化結(jié)構(gòu)實現(xiàn)的。該系統(tǒng)的最大特色在于提供了人性化的彩色液晶顯示操作界面和以太網(wǎng)功能，因此在應用軟件中是基于 MiniGU 1 進行設計的，同時基于Modbus 協(xié)議實現(xiàn)以太網(wǎng)功能。

　　電磁流量計的應用軟件整體構(gòu)架需要考慮多任務和實時性兩個方面問題。首先是A/ D 采樣和勵磁信號輸出必須要保證實時性和同步性，這一點可通過AT91RM9200 的兩個定時器來保證，其中一個定時器用于控制D/ A 輸出三值矩形方波，另一個定時器用于控制A/ D 采樣； 考慮到硬件電路的干擾，在應用中首先啟動D/ A 定時器，然后延遲1/ 8 勵磁周期再啟動A/ D定時器。對于嵌入式Linux 下應用軟件的多任務，可以采用多進程或多線程的方式來實現(xiàn)。應用軟件的主程序流程圖如圖4 所示。

　　應用軟件的主程序流程圖

圖4 應用軟件的主程序流程圖

　　4 系統(tǒng)測試

　　由于采用了嵌入式系統(tǒng)的新技術(shù)，特別是引入了32 位高性能ARM 處理器和嵌入式Linux 操作系統(tǒng)，系統(tǒng)除了具備電磁流量計的基本功能外，還具有更強大的功能如流量數(shù)據(jù)文件存儲、TFT 彩屏顯示以及以太網(wǎng)通訊等傳統(tǒng)儀表無法完成的功能。它可以顯示實時流量曲線和年、月、日、時、分、秒的實時時間； 采用FLASH 存儲器，測量和運行數(shù)據(jù)存儲保護安全可靠；使用Modbus 通訊協(xié)議和TCP/ IP 協(xié)議，提高系統(tǒng)的網(wǎng)絡化程度。

　　分別對系統(tǒng)的圖形用戶顯示操作界面、大容量的數(shù)據(jù)存儲以及基于Modbus/ TCP 協(xié)議網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸?shù)炔糠诌M行功能測試。對嵌入式電磁流量計進行了系統(tǒng)測試和實驗。結(jié)果表明嵌入式電磁流量計不僅具有傳統(tǒng)電磁流量計的功能，而且具有流量曲 線顯示的TFT 彩屏顯示操作界面、流量數(shù)據(jù)文件斷電存儲和管理以及基于Internet 的遠程數(shù)據(jù)采集和遠程控制功能。

　　5 結(jié) 語

　　儀器儀表的發(fā)展建立在新型檢測系統(tǒng)軟硬件平臺性能提高基礎之上。在傳統(tǒng)檢領域應用很廣的8 位單片機系統(tǒng)由于其性能和資源的局限性，只能完成儀器儀表的基本功能。隨著微電子技術(shù)的發(fā)展及集成電路制造工藝的大幅提高，以高性能、低功耗、低成本等諸 多優(yōu)點的32 位ARM 處理器的出現(xiàn)及其在儀器儀表中的應用，使得儀器儀表更具智能化、人性化和網(wǎng)絡化。

　　流量檢測儀表的顯示方式、通訊方式和數(shù)據(jù)存儲是儀表的重要組成部分。傳統(tǒng)電磁流量計在顯示方式上一般采用LED 或段式LCD，只能顯示數(shù)字、字母、漢字和一些粗糙的圖案； 在數(shù)據(jù)存儲方面，信息存儲一般以二進制方式存儲，不具有通用性且存儲容量小； 在通訊方式上，一般采用RS 232 或RS 485，其開放性不高。

　　為了解決了上述不足，本文采用32 位的ARM 處理器和嵌入式Linux 操作系統(tǒng)研制出了具有信息化、圖形化和網(wǎng)絡化的電磁流量計。它采用T FT 彩色液晶屏顯示方式，不僅可以顯示流量數(shù)據(jù)還可以顯示流量曲線，提高了顯示的質(zhì)量和內(nèi)容； 通過JFFS2 文件系統(tǒng)采用文件的方式進行數(shù)據(jù)存儲，且存儲容量可達1 MB。

　　同時可以使用U 盤導出數(shù)據(jù)文件，增強了用戶的信息存儲和管理功能； 采用以T CP/ IP 協(xié)議為基礎的工業(yè)以太網(wǎng)通訊方式，使得電磁流量計成為Internet 網(wǎng)絡中的獨立節(jié)點，可實現(xiàn)基于Internet 的遠程數(shù)據(jù)采集和遠程控制。