基于ARM9和Linux的电磁流量计设计
作者:欧宝电竞 发布时间:2022-07-12 00:13
本文摘要:0章节 电磁流量计是一种测量导电介质体积流量的计量仪表,具备测量精度高、稳定性好、可靠性高等特点。电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外,还可测量液固两互为液体、高粘度液体及盐类、强酸、强碱液体的体积流量,可普遍应用于水泥、化工、轻纺、冶金、矿山、纺织、医药、给排水、食品饮料、环保等工业技术部门,其产品的性能、质量和可靠性对上述企业的经济效益具有最重要的影响。

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0章节  电磁流量计是一种测量导电介质体积流量的计量仪表,具备测量精度高、稳定性好、可靠性高等特点。电磁流量计除可测量一般导电液体的流量外,还可测量液固两互为液体、高粘度液体及盐类、强酸、强碱液体的体积流量,可普遍应用于水泥、化工、轻纺、冶金、矿山、纺织、医药、给排水、食品饮料、环保等工业技术部门,其产品的性能、质量和可靠性对上述企业的经济效益具有最重要的影响。

  嵌入式系统(EmbeddedSystem)是以应用于为中心和以计算机技术为基础的,并且软硬件是可以削减的,能符合应用于系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等指标的严格要求的专用计算机系统。它是面向用户、面向产品、面向应用于的专用系统,与标准化的计算机系统比起具备如下特点:嵌入式CPU一般来说具备低功耗、体积小、集成度低、成本低等优点,需要把标准化的CPU中许多由板卡已完成的功能构建到芯片内部;嵌入式系统的研发和应用于不更容易在市场上构成独占;嵌入式系统产品一旦转入市场,一般具备较长的生命周期;嵌入式系统的硬件和软件都必需高效率地设计;嵌入式系统必需有一套交叉开发工具和环境才能展开研发。

  检测仪表是构建参数检测过程的重要一环,一般都具备转换、测量装置和显示装置三部分。针对于检测仪表的拒绝,合理剪裁软硬件构建高集成度、小型化,使得检测仪表不仅具备传感测量、补偿计算出来、表明的功能,还具备更为强劲的信息处理、较为推理小说、故障诊断、自自学自适应等智能化功能。应用于嵌入式系统的网络终端技术,还能使仪表已完成远程确保、远程控制、故障报警、信息公布与分享等以前无法构建的功能。

嵌入式系统技术的高度发展,给检测与仪表技术带给了前所未有的发展空间和机遇,为检测仪表的智能化、网络化和微型化铺平了道路,为仪表行业的发展带给了辽阔的前景。  传统电磁流量计一般使用8位或16位的单片机,由于单片机性能较强和外围模块较少,无法已完成简单算法或者多项并行任务;在显示方式上一般使用LED或段式LCD,不能表明数字、字母、汉字和一些坚硬的图案;在数据存储方面一般使用小容量的EPROM存储器,流量数据存储一般以二进制方式存储,不具备通用性;在通信方式上,一般使用RS232或RS485,其开放性不低,组网距离较短。为了提升性能和功能,有些电磁流量计甚至使用了多个单片机协同工作的方式,减少了电磁流量计设计与构建的复杂度。

因此有适当使用高性能的32位处理器来设计电磁流量计。  基于32位ARM处理器和嵌入式Linux操作系统建构嵌入式系统研发平台,并将其应用于电磁流量计的设计和研发中,将不利于提升高端电磁流量计产品的质量,更佳地满足用户市场需求,而且对我国电磁流量计检测技术水平的发展也具备最重要的现实意义。由于嵌入式系统的设计与研发的复杂性和高难度,本文所建构的高性能32位嵌入式系统研发平台,也可推广应用于其他高端仪器仪表的设计中,延长新产品的设计开发周期,强化企业对客户市场需求的号召能力和产品的更新换代能力。

  1总体设计  1.1ARM处理器的自由选择  融合电磁流量计的应用于背景,自由选择32位的嵌入式ARM处理器。根据ARM处理器的应用于选型,并考虑到ARM处理器价格、性能、集成度和功能、设计反对及开发工具的反对等因素,以及应用于中对于以太网和USB模块功能的拒绝,自由选择了Atmel公司的AT91RM9200工业级芯片。

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  1.2嵌入式操作系统的自由选择  对于一种嵌入式操作系统一般来说有这样一些*估自由选择标准:实用性、必须消耗的资源数(还包括SDRAM,FLASHMEMORY等)、支持软件的非常丰富程度、可靠性以及其继续执行性能等。Linux早已被重制到了很多平台,还包括ARM,MIPS,SH3,Alpha,X86,PowerPC等,由成千上万的爱好者研发的应用软件、协议栈以及非常丰富的设备驱动程序;更加最重要的是这些驱动很多都以OpenSource的形式公布出来,使得大家都借此获益。  1.3总体设计框架  通过对电磁流量计的方案自由选择,并综合国内外电磁流量仪表产品的智能化、集成化、网络化的发展趋势,系统总体结构如图1右图。

系统主要由硬件子系统和软件子系统构成。    图1系统总体框架  电磁流量计的硬件子系统主要由电源模块、信号输出模块、CPU核心模块、励磁输出模块、嵌入式模块、通信接口模块和调试模块模块构成。各模块的功能叙述如下:  电源模块:为整个硬件子系统获取平稳可信的电源。  CPU核心模块:由ARM处理器、SDRAM,FLASH以及辅助电路包含大于系统,同时也是运营嵌入式Linux的基本硬件平台。

  信号输出模块:将传感器输入的小电压或电流信号展开缩放、滤波以及切换为数字量,以便展开软件处置。  励磁输出模块:通过D/A转换器输入低频三值矩形方波,并通过功率放大输入给传感器。  嵌入式模块:由键盘模块和TFT液晶显示模块构成,通过键盘和菜单界面展开系统参数原作,并由液晶屏动态表明瞬时流量、积累流量和流量曲线等。  通信接口模块:还包括以太网模块、USB模块以及RS232模块,已完成数据通讯和流量传输功能。

  调试模块模块:由JTAG调试模块和DBCOM调试串口构成。  软件子系统由引领读取程序(BootLoader)、嵌入式Linux操作系统和应用软件构成。嵌入式Linux的启动必须引领读取程序来辅助已完成,Linux、内核主要由进程管理、内存管理、文件系统管理、设备掌控及网络协议等几个部分,为应用软件获取了运营环境。图中的硬件设备掌控获取了硬件平台中涉及的设备驱动程序,构建了操作系统与硬件之间的信息交互和掌控,而系统函数调用为Linux内核和应用软件之间的信息交互获取了模块。


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