基于嵌入式系统的数据记录分析仪的硬件设计

2015-07-13 11:04:29   来源:dzsc   

关键字: 嵌入式系统  数据记录分析仪  硬件设计

  随着科学技术的发展和我国工业自动化程度的提高,大量的自动化设备和仪表已经广泛应用于各大厂矿的工业现场。这些设备和仪表大多具有数据采集,传送,联网的能力,然而在现场应用中,往往需要对各个设备的相关数据进行实时记录与及时分析。本文所设计的系统就是为了满足这样的需求。本系统以S3C2410 为核心,采用linux 实时操作系统,结合嵌入式设备与网络技术的优点, 有可连接设备数量多,速度快,功能多及可扩展性强等优点,可完成大量电力设备的集中监控,显着提高用户自动化系统的可靠性,节约大量的人力物力。

  1 系统的总体结构

  系统的组成部分和主要功能如下:

  1)上位机部分,主要负责远程的信息配置与数据采集,记录,与处理。

  2)数据记录分析仪部分:主要负责现场的信息配置和数据记录与处理。

  3)单片机系统:主要负责环境信息的采集,监控,处理。

  2 系统的硬件设计

  记录仪的硬件系统由核心板与主板2 部分构成。其中核心板主要负责CPU 与RAM 存储器,Flash存储器等的搭建。

  主板包括整个系统的电源部分, 以太网通信部分,CAN 通信部分,485 通信部分,串行通信部分,显示部分,数据存储部分,CPLD 部分等。核心板与主板通过双排插针的结构连接。

  硬件设计的的结构图如图1 所示。

图1 记录仪结构图

图1 记录仪结构图

  2.1 核心板的设计

  核心板主要由CPU S3C2410、内存SDRAM、闪存NANDFlash、晶振电路、启动配置电路等几部分构成。

  CPU S3C2410A 的内部仅仅集成了4 k 大小的SRAM,用作系统程序的引导程序空间, 所以需要扩展一定容量的RAM,用来用作主程序的运行空间,数据及堆栈区。当系统启动时,CPU 首先从复位地址0x0 处读启动代码, 完成系统初始化后,程序代码一般都调入SDRAM 中运行,以提高系统的运行速度, 同时, 系统及用户堆栈, 运行数据也都放在SDRAM 中。SRAM 中的引导程序完成以后,会将操作系统镜像加载到SDRAM 中。本系统的SDRAM 由2 片HY57V561620T 构建成1 个32 位的SDRAM 存储结构。

  HY57V561620T 是1 个268 435 456 位的CMOS SDRAM 芯片,能够很好地满足大容量高宽度的存储需求。

  本系统中使用的Flash 为三星公司的K9F1208., 容量为64 MB, 采用块页式存储管理,8 个I/O 引脚充当数据,地址,命令的复用端口。
 

  2.2 主板的设计

  如上所述,主板负责整个系统的电源部分,以太网通信部分,CAN 通信部分,485 通信部分,串行通信部分,显示部分,数据存储部分,CPLD 部分等。

  2.2.1 电源模块的设计

  CPUS3C2410A 芯片的各个模块采取独立供电, 其中,内核在200 MHz 工作时, 工作电压是1.8 V, 在266 MHz 工作时,工作电压是2 V,存储器和I/O 的工作电压是3.3 V,所以本系统采用一个+5 V 的开关电源模块, 然后再分别将+5 V电压处理成3.3 V 电压和1.8 V 电压。其中3.3 V 电压是用低压差线性电压源通过+5 V 调整得到的。直流5 V 电压经外部接入,经过电源的滤波,输出平稳的,5 V 可用的电压,通过LM1117T 的调整可以得到可用的3.3 V 电压。最后在输出端接入一个100 μF 的钽电容, 来改善其瞬态响应和稳定性。

  原理图如图2 所示。

图2 3.3 V 电压的实现

图2 3.3 V 电压的实现

  系统中的1.8 V, 是用线性电压调节器MIC5207 根据3.3 V转换而成的,其原理图如图3 所示。输出电压用于向CPU 的内核供电。在上图中,MIC5207 的3 脚接到CPU 的PWREN管脚, 通过PWREN 给MIC5207 一个电平, 可以控制MIC5207 的开关,从而可以将CPU 内核的电源关闭,使其进入掉电状态。MIC5207 的4 脚接入1 个470 pF 的旁路电容,其作用在于进一步降低噪音。其输出接入1 个470 pF 的滤波电容,进一步使输出更加平稳。

 图3 1.8 V 电压的实现 

图3 1.8 V 电压的实现

  2.2.2 通信模块的设计

  本系统作为一个多功能的数据记录显示仪器, 提供485通信与CAN 通信与下位机采样模块连接。485 通信与CAN通信是工业现场比较常用的2 种模块。另外,系统还配置了以太网通信模块,便于将数据传送到上位机进行集中监控和管理。下面,就分别进行简单说明。

[1] [2]
本网站转载的所有的文章、图片、音频视频文件等资料的版权归版权所有人所有,本站采用的非本站原创文章及图片等内容无法一一联系确认版权者。如果本网所选内容的文章作者及编辑认为其作品不宜公开自由传播,或不应无偿使用,请及时通过电子邮件或电话通知我们,以迅速采取适当措施,避免给双方造成不必要的经济损失。
编辑:什么鱼
本文引用地址: http://www.eeworld.com.cn/Test_and_measurement/2015/0713/article_12313.html
[发表评论]
[加入收藏]
[打印本页]
[关闭窗口]
[返回顶部]
[RSS订阅]
小广播
每日新闻
最热点击
本周热门资源推荐
EEWORLD独家
论坛精华
精选博文