基于ARM Cortex-M3的遠(yuǎn)程監(jiān)控智能電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　圖2 供電支路控制模塊設(shè)計(jì)圖

　　2.3 采集模塊

　　各供電支路采集模塊的設(shè)計(jì)如圖3所示。電流傳感器串聯(lián)在電源回路內(nèi)，其內(nèi)部霍爾傳感器會(huì)將支路電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)以電壓的形式輸出至主芯片的AD 采樣模塊，根據(jù)廠家提供的手冊(cè)可計(jì)算出對(duì)應(yīng)的電流值。電壓值的采集電路采用電阻分壓電路的形式，采樣電壓值亦被輸出至AD 采樣模塊，通過(guò)簡(jiǎn)單換算即可得到實(shí)際電壓值。實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)用電設(shè)備的電流和電壓值可靈活的選擇合適的電流傳感器和分壓電路阻值。需要注意的是，輸出到AD 采樣模塊的電流和電壓值必須在其0-3V 的采樣范圍內(nèi)。

　　圖3 供電支路采樣模塊設(shè)計(jì)圖

　　2.4 通信模塊

　　通信模塊用來(lái)實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與下位機(jī)之間的通信，本設(shè)計(jì)中下位機(jī)的以太網(wǎng)通信依靠主芯片內(nèi)置的MAC+PHY 來(lái)實(shí)現(xiàn)，該模塊支持10/100M 自適應(yīng)以太網(wǎng)。

　　由于嵌入式處理器內(nèi)部的運(yùn)算及存儲(chǔ)資源相對(duì)PC 來(lái)說(shuō)非常有限，因此就必須在資源受限的情況下實(shí)現(xiàn)及處理Internet 協(xié)議。LM3S9B96 就是在這樣的條件下占用盡量小的資源實(shí)現(xiàn)一個(gè)輕型的TCP/IP 協(xié)議棧，該協(xié)議棧叫做LwIP.與許多其它的TCP/IP 實(shí)現(xiàn)一樣，LwIP 也是以分層的協(xié)議為參照，每一個(gè)協(xié)議作為一個(gè)模塊被實(shí)現(xiàn)。LwIP 由TCP/IP 實(shí)現(xiàn)模塊、操作系統(tǒng)模擬層、緩沖語(yǔ)內(nèi)存管理子系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)接口函數(shù)及一組Internet 校驗(yàn)和計(jì)算函數(shù)組成。

　　為便于二次開發(fā)，TI 官方提供了豐富的底層驅(qū)動(dòng)程序及詳細(xì)API 說(shuō)明，本設(shè)計(jì)在此基礎(chǔ)上編寫了整個(gè)以太網(wǎng)通信程序。以太網(wǎng)通信功能的實(shí)現(xiàn)，使得本電源監(jiān)控系統(tǒng)除了具備智能化外，還具備了遠(yuǎn)程監(jiān)控的能力，極大的拓展了該系統(tǒng)的應(yīng)用范圍。

　　2.5 顯控模塊

　　顯控模塊實(shí)在上位機(jī)開發(fā)的軟件功能模塊，本設(shè)計(jì)中該模塊的開發(fā)基于VC++ 6.0.顯控主要實(shí)現(xiàn)與下位機(jī)的通信控制、各供電支路電流和電壓門限值在線設(shè)置及采集值的可視化顯示。

　　設(shè)計(jì)過(guò)程中必須確定顯控模塊與下位機(jī)軟件的數(shù)據(jù)格式，上位機(jī)下發(fā)的指令有更改門限值、查詢門限值、更改通斷狀態(tài)、信道測(cè)試等，下位機(jī)上發(fā)的參數(shù)有更改門限值應(yīng)答、返回當(dāng)前門限值、通斷狀態(tài)返回、異常狀態(tài)返回和信道測(cè)試等。這些指令確保了整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)處于閉環(huán)狀態(tài)，在任何時(shí)刻系統(tǒng)的狀態(tài)和檢測(cè)值都是可視的，提高了整個(gè)系統(tǒng)的可視化和可靠性。

　　3 結(jié)論

　　本文中描述的電源監(jiān)控系統(tǒng)已實(shí)際應(yīng)用在多個(gè)項(xiàng)目中，包括一些環(huán)境較惡劣的場(chǎng)合，整套系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，并且借助以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程智能化監(jiān)控。另外，本設(shè)計(jì)也存在可以改進(jìn)和提高的地方。首先是提高電流和電壓值采樣的精度，從而滿足一些對(duì)供電電源精度要求極高的領(lǐng)域;其次是可以考慮加入無(wú)線通信功能，從而減少系統(tǒng)布線的復(fù)雜度并拓寬應(yīng)用場(chǎng)合。隨著技術(shù)的不斷完善，該類電源監(jiān)控系統(tǒng)必將在更多領(lǐng)域獲得廣泛應(yīng)用。