基于嵌入式系統(tǒng)的數(shù)據(jù)記錄分析儀的硬件設(shè)計

摘要：為集中監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場的大量自動化儀表，提高工業(yè)生產(chǎn)中的自動化水平，現(xiàn)以S3C2410A為主控芯片，以液晶屏為顯示設(shè)備，以觸摸屏為輸入設(shè)備，以SD卡為存儲設(shè)備，設(shè)計一種電力設(shè)備數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)，具有大屏幕顯示輸出，簡單易行的觸摸屏輸入，利用以太網(wǎng)上傳數(shù)據(jù)，大容量的存儲空間，功能齊全，用途廣泛。
關(guān)鍵詞：記錄儀；S3C2410；CAN；485；以太網(wǎng)；SD卡

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和我國工業(yè)自動化程度的提高，大量的自動化設(shè)備和儀表已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各大廠礦的工業(yè)現(xiàn)場。這些設(shè)備和儀表大多具有數(shù)據(jù)采集，傳送，聯(lián)網(wǎng)的能力，然而在現(xiàn)場應(yīng)用中，往往需要對各個設(shè)備的相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時記錄與及時分析。本文所設(shè)計的系統(tǒng)就是為了滿足這樣的需求。本系統(tǒng)以S3C2410為核心，采用linux實(shí)時操作系統(tǒng)，結(jié)合嵌入式設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，有可連接設(shè)備數(shù)量多，速度快，功能多及可擴(kuò)展性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，可完成大量電力設(shè)備的集中監(jiān)控，顯著提高用戶自動化系統(tǒng)的可靠性，節(jié)約大量的人力物力。

1 系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)的組成部分和主要功能如下：
1)上位機(jī)部分，主要負(fù)責(zé)遠(yuǎn)程的信息配置與數(shù)據(jù)采集，記錄，與處理。
2)數(shù)據(jù)記錄分析儀部分：主要負(fù)責(zé)現(xiàn)場的信息配置和數(shù)據(jù)記錄與處理。
3)單片機(jī)系統(tǒng)：主要負(fù)責(zé)環(huán)境信息的采集，監(jiān)控，處理。

2 系統(tǒng)的硬件設(shè)計
記錄儀的硬件系統(tǒng)由核心板與主板2部分構(gòu)成。其中核心板主要負(fù)責(zé)CPU與RAM存儲器，F(xiàn)lash存儲器等的搭建。主板包括整個系統(tǒng)的電源部分，以太網(wǎng)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(shù)據(jù)存儲部分，CPLD部分等。核心板與主板通過雙排插針的結(jié)構(gòu)連接。
硬件設(shè)計的的結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

2．1 核心板的設(shè)計
核心板主要由CPU S3C2410、內(nèi)存SDRAM、閃存NANDFlash、晶振電路、啟動配置電路等幾部分構(gòu)成。
CPU S3C2410A的內(nèi)部僅僅集成了4 k大小的SRAM，用作系統(tǒng)程序的引導(dǎo)程序空間，所以需要擴(kuò)展一定容量的RAM，用來用作主程序的運(yùn)行空間，數(shù)據(jù)及堆棧區(qū)。當(dāng)系統(tǒng)啟動時，CPU首先從復(fù)位地址0x0處讀啟動代碼，完成系統(tǒng)初始化后，程序代碼一般都調(diào)入SDRAM中運(yùn)行，以提高系統(tǒng)的運(yùn)行速度，同時，系統(tǒng)及用戶堆棧，運(yùn)行數(shù)據(jù)也都放在SDRAM中。SRAM中的引導(dǎo)程序完成以后，會將操作系統(tǒng)鏡像加載到SDRAM中。本系統(tǒng)的SDRAM由2片HY57V561620T構(gòu)建成1個32位的SDRAM存儲結(jié)構(gòu)。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(tǒng)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(dāng)數(shù)據(jù)，地址，命令的復(fù)用端口。