基于ARM9的RTU設計

摘要：提出了一種面向工業(yè)現(xiàn)場信號采集和對現(xiàn)場設備控制的新型通用一體化RTU的設計方案。介紹了基于ARM9處理器并采用μC／OS-II實時操作系統(tǒng)的RTU系統(tǒng)設計方法，同時對數(shù)據(jù)傳輸采用的Modbusi通信協(xié)議和硬件功能模塊的設計進行了描述。硬件功能模塊主要包括8路數(shù)字量輸入、8路數(shù)字量輸出、8路模擬量輸入、RS232通信、RS485通信和以太網(wǎng)通信等模塊。文中還提出了從站RTU的軟件設計方法。與普通RTU相比，該方法具有更大的存儲容量，更強的計算功能，更簡便的編程與開發(fā)能力和強大的通信組網(wǎng)能力。
關健詞：信號采集；現(xiàn)場控制；RTU；μC／OS-II；Modbus

0 引言
RTU(Remote Tenninal unit)是一種遠端測控單元裝置，負責對現(xiàn)場信號、工業(yè)設備的監(jiān)測和控制。與常用的可編程控制器PLC相比，RTU通常具有優(yōu)良的通訊能力和更大的功能，使得RTU產(chǎn)品在SCADA系統(tǒng)中得列了大量的應用。RTU應用領域?qū)拸V、包括電力系統(tǒng)、給水系統(tǒng)、石油、化工等諸多領域。基于ARM處理器設計的RTU，硬件上具有成本低、體積小、耗電省、處理能力強等優(yōu)點，軟件上采用μC／OS-II操作系統(tǒng)，有許多優(yōu)秀的應用程序可以利用。本文將介紹一種基于ARM9和μC／OS-II的RTU硬件、軟件設計方法。

1 RTU系統(tǒng)設計
基于ARM9的新型RTU系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如圖1所示。該系統(tǒng)以S3C2440A為主控制器，主要包括數(shù)字量輸入模塊、數(shù)字量輸出模塊、模擬量輸入模塊、RS232通信模塊、RS485通信模塊、以太網(wǎng)通信模塊、存儲器模塊、E2PROM和測溫模塊等等。軟件采用μC／OS-Ⅱ?qū)崟r多任務操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)傳輸采用Modbus通信協(xié)議，設計了TCP＼IP、RS232、RS485等多種通信方式。

為使該RTU適用于復雜苛刻的環(huán)境、滿足工業(yè)控制的指標和需求，在各個模塊與MCU之間加上適當?shù)母綦x保護器件，同時給各個模塊和MCU供電的部分電源模塊也要選取隔離型的DC-DC電源，還有在主電源端口和通信端口處加上適當?shù)姆览妆Ｗo電路和ESD保護電路，使得該RTU各個模塊之間基本上互不干擾，更能適用于惡劣的環(huán)境。
1．1 主控制器的選擇
RTU的處理芯片采用S3C2440A，S3C2440A的內(nèi)核為ARM920T，并且片內(nèi)集成了RS232、RS485、SPI、IIC、通用I／O口等外圍設備接口，并具有低價格、低功耗、高性能等特點，能夠滿足多種通信協(xié)議，如Modbus等通信協(xié)議。