微處理器SAMSUNG S3C44B0X介紹

　　一款基于ARM7TDM I內核的32位的高性能R ISC處理器。 支持16位Thumb和32位ARM雙指令集,尤其是在使用16位Thumb指令集時仍然享受ARM處理器的32位的特性,如32位長的寄存器, 32位的尋址空間等,并且得到更高密度代碼。 此外還集成很多外設,包括8通道ADC,外部存儲器控制器, LCD控制器, 4通道DMA, 71個通用IO口,具有日歷功能的RTC時鐘, 5個PWM定時器,一個內部定時器和一個看門狗定時器,片內鎖相環( PLL)時鐘發生器(最高時鐘頻率66 MHz) , 2 通道異步串口,帶有16 字節F IFO, IIC、IIS總線控制器等等。

　USB接口器件PD IUSBD12介紹

　　Philip s公司推出的一款應用廣泛的USB 接口器件,符合USB1.1規范,集成SIE, F IFO存儲器,收發器以及電壓調整器,可與任何外部微控制器或微處理器實現高速并行接口(2 MB / s) ,完全DMA操作,主端點的雙緩沖配置增加了數據吞吐量并輕松實現實時數據傳輸。

　電壓過零檢測電路

　　過零檢測電路由一個電橋,光電隔離及其它器件組成,共3組,兩個74HC14反向門用來將電壓整形為TTL電平,輸入到微處理器S3C44B0X外部中斷端,當電力線電壓變為零時,光電隔離器中發光二極管截止,此時向中斷端輸出高電平脈沖引發中斷。

　采樣保持電路

　　保持器共6 路,其中3 路測電壓, 3 路測電流。采用LF398芯片,它有8個引腳, 1和4腳接電源,范圍為( ±5 ～ ±18) V之間, 3腳為輸入端,接電力線經變壓后的電壓或經電流互感器轉化的電壓, 2腳接1 kΩ電阻,用于調節漂移電壓。7腳接參考電壓, 8 腳接控制信號,控制芯片的采樣保持狀態。在這里通過S3C44B0X的通用I/O 引腳GPF0-5 分別控制6 路采樣保持器的8腳。6腳外接保持電容,這里考慮到實時性的要求,因此選擇較小的電容值,取C1 = 0.001μF,此時采樣時間不超過10μs,同時可以滿足8位的采樣精度。

　晶閘管觸發電路

　　觸發電路共3 組分別接A, B, C三相,如圖3 所示,兩個74LS04反向門用來增加驅動能力,輸入端接44B0X的通用IO 口GPE4-6引腳。脈沖變壓器N1 和N2一方面傳遞觸發脈沖,另一方面對強弱電之間起到很好的隔離作用。CPU 發出觸發脈沖信號之后,兩個反向可控硅的觸發端會同時有觸發信號,但由于某一時刻加在兩個可控硅上的電壓只有一個滿足導通條件,故只有一個可控硅會導通。

　軟件設計

　　前置單元的軟件要完成和上位機通訊、AD 采樣和晶閘管觸發3項功能。 其中AD采樣速率很高、晶閘管觸發實時性很強,所以這兩項功能必須采用硬件定時器來保證其實時性,因此設計使用中斷服務程序( Interrup t Service Routine, ISR ) 來完成這兩項功能。USB驅動程序由開發板附帶,通訊的功能主要通過μC /OS-Ⅱ中的任務來完成(當然, USB 中斷處理也是必不可少的)。USB 任務和各ISR 之間的通訊通過μC /OS-Ⅱ的同步機制(信號量、消息隊列)和全局變量來完成。 所有軟件均是在ARM公司自己的開發環境ADS下實現的,ADS1。2有自己的C, C + +語言編譯器及庫文件,有GU I界面的調試器AXD和命令行界面的調試器armsd以及GU I界面的編輯器Code WarriorIDE,這為開發人員提供了極大的便利。 調試工具用的是JTAG仿真器, JTAG仿真器通過JTAG邊界掃描口與ARM CPU核通信,屬于完全非插入式(即不使用片上資源)調試,它無需目標存儲器,不占用目標系統的任何端口,是目前采用最多的一種調試方式。

　嵌入式實時操作系統μC /OS-II介紹

　　對于復雜的應用,直接在裸機上開發運行的前后臺系統開發、維護和擴展都很困難,嵌入式操作系統應運而生,其最大的特點就是處理多任務,而且在工控領域大多實時性要求較強,而μC /OS-II迎合了這些特點。μC /OS-II支持64個任務,每個任務的優先級必須是不同的,調度算法總是讓處于就緒狀態的最高優先級任務先執行, 并提供了信號量( Semaphore) 、郵箱(Mailbox)和消息隊列(Message Queue)等多種通訊同步原語。每個任務都處在以下5種狀態之一的狀態下,這5種狀態是休眠態(Dormant) ,就緒態(Ready) 、運行態(Running) 、掛起態(Waiting)和被中斷態( Interrup ted)。μC /OS-II中全部系統調用的執行時間是可確定,其系統調用的執行時間不依賴于應用任務的多少,這也是其實時性的表現。