基于嵌入式系統的數據記錄分析儀的硬件設計
摘要:為集中監控工業現場的大量自動化儀表,提高工業生產中的自動化水平,現以S3C2410A為主控芯片,以液晶屏為顯示設備,以觸摸屏為輸入設備,以SD卡為存儲設備,設計一種電力設備數據記錄分析儀。記錄儀支持CAN通信與485通信2種總線方式采集采樣模塊的數據,具有大屏幕顯示輸出,簡單易行的觸摸屏輸入,利用以太網上傳數據,大容量的存儲空間,功能齊全,用途廣泛。
關鍵詞:記錄儀;S3C2410;CAN;485;以太網;SD卡
隨著科學技術的發展和我國工業自動化程度的提高,大量的自動化設備和儀表已經廣泛應用于各大廠礦的工業現場。這些設備和儀表大多具有數據采集,傳送,聯網的能力,然而在現場應用中,往往需要對各個設備的相關數據進行實時記錄與及時分析。本文所設計的系統就是為了滿足這樣的需求。本系統以S3C2410為核心,采用linux實時操作系統,結合嵌入式設備與網絡技術的優點,有可連接設備數量多,速度快,功能多及可擴展性強等優點,可完成大量電力設備的集中監控,顯著提高用戶自動化系統的可靠性,節約大量的人力物力。
1 系統的總體結構
系統的組成部分和主要功能如下:
1)上位機部分,主要負責遠程的信息配置與數據采集,記錄,與處理。
2)數據記錄分析儀部分:主要負責現場的信息配置和數據記錄與處理。
3)單片機系統:主要負責環境信息的采集,監控,處理。
2 系統的硬件設計
記錄儀的硬件系統由核心板與主板2部分構成。其中核心板主要負責CPU與RAM存儲器,Flash存儲器等的搭建。主板包括整個系統的電源部分,以太網通信部分,CAN通信部分,485通信部分,串行通信部分,顯示部分,數據存儲部分,CPLD部分等。核心板與主板通過雙排插針的結構連接。
硬件設計的的結構圖如圖1所示。
2.1 核心板的設計
核心板主要由CPU S3C2410、內存SDRAM、閃存NANDFlash、晶振電路、啟動配置電路等幾部分構成。
CPU S3C2410A的內部僅僅集成了4 k大小的SRAM,用作系統程序的引導程序空間,所以需要擴展一定容量的RAM,用來用作主程序的運行空間,數據及堆棧區。當系統啟動時,CPU首先從復位地址0x0處讀啟動代碼,完成系統初始化后,程序代碼一般都調入SDRAM中運行,以提高系統的運行速度,同時,系統及用戶堆棧,運行數據也都放在SDRAM中。SRAM中的引導程序完成以后,會將操作系統鏡像加載到SDRAM中。本系統的SDRAM由2片HY57V561620T構建成1個32位的SDRAM存儲結構。HY57V561620T是1個268 435 456位的CMOS SDRAM芯片,能夠很好地滿足大容量高寬度的存儲需求。
本系統中使用的Flash為三星公司的K9F1208,容量為64 MB,采用塊頁式存儲管理,8個I/O引腳充當數據,地址,命令的復用端口。
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