1、研究生課程考試成績單（試卷封面）院 系電氣工程學院專業(yè)電力電子與電力傳動學生姓名陳春華學號081823課程名稱單片機及智能儀器授課時間 2009 年3月至2009年5月周學時3學分3簡要評語考核論題總評成績（含平時成績）備注任課教師簽名： 日期： 注：1. 以論文或大作業(yè)為考核方式的課程必須填此表，綜合考試可不填。“簡要評語”欄缺填無效。2. 任課教師填寫后與試卷一起送院系研究生秘書處。3. 學位課總評成績以百分制計分。基于嵌入式系統(tǒng)的水污染數(shù)據(jù)采集終端的設(shè)計學號：16004520 姓名：陳春華 1.概述環(huán)境污染問題日益嚴重，對污染物排放的控制越來越得到人們的重視。要對污染排放進行控制，先需要

2、對各污染源的污染物排放情況進行在線監(jiān)測。環(huán)保在線監(jiān)測儀在國外已有成套的技術(shù)方法和標準化的儀器。目前我國的環(huán)保監(jiān)測儀器基本還采用的是實驗室分析儀器，工作量大，取樣頻率低，無法滿足污染物總量控制的要求。本課題針對污染源水質(zhì)在線監(jiān)測具體應(yīng)用，致力于環(huán)保領(lǐng)域的在線檢測和科學研究 1-2 。1.1 基于ARM微處理器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)目前，常用的數(shù)據(jù)采集裝置，系統(tǒng)硬件多采用單片機進行控制，軟件多采用單任務(wù)順序機制。這樣，系統(tǒng)不僅處理能力有限，而且存在系統(tǒng)安全性差的問題。ARM技術(shù)是嵌人式系統(tǒng)方面的主流技術(shù)，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣泛。目前市場上的ARM芯片速度可達幾百兆，以此為主控芯片可實現(xiàn)高速、高精度且具有一

3、定處理能力的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)3。1.2 數(shù)據(jù)的采集數(shù)據(jù)采集是監(jiān)控設(shè)備運行狀況必不可少的重要環(huán)節(jié)，能夠?qū)⒛M量轉(zhuǎn)換成數(shù)字量并且輸人到CPU，這也是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的基本功能.。在一些ARM單片機中自帶了AD轉(zhuǎn)化器，比如PHILIPS公司的LPC2210，它是基于一個支持實時仿真和嵌人式跟蹤的16/32位ARM7TDMI CPU的微控制器，帶有8路10位ADC。也可以采用專有的AD轉(zhuǎn)換芯片對輸入的模擬量進行數(shù)字變換。但使用獨立的AD芯片，勢必會導(dǎo)致成本的提高，不利于整個系統(tǒng)的經(jīng)濟型。但無論是處理器自帶的AD還是專有AD芯片都要對輸入的模擬量信號進行預(yù)處理，完成輸入信號的的濾波與放大 4-7 。1.3

4、數(shù)據(jù)采集板卡與主控模塊的通信數(shù)據(jù)采集板卡與主控模塊之間必定需要一定的確定的形式進行數(shù)據(jù)的傳輸與通信，而總線技術(shù)很好的解決了工業(yè)現(xiàn)場的智能化儀器儀表、控制器、執(zhí)行機構(gòu)等現(xiàn)場設(shè)備間的數(shù)字通信以及這些現(xiàn)場控制設(shè)備和高級控制系統(tǒng)之間的信息傳遞問題。以下是控制領(lǐng)域常用的幾種總線形式，我們可以根據(jù)不同的需要采用符合項目要求的總線8-12。1.3.1 RS-485RS-485總線,在要求通信距離為幾十米到上千米時，廣泛采用RS-485 串行總線標準。RS-485采用平衡發(fā)送和差分接收，因此具有抑制共模干擾的能力。加上總線收發(fā)器具有高靈敏度，能檢測低至200mV的電壓，故傳輸信號能在千米以外得到恢復(fù)。 RS-

5、485采用半雙工工作方式，任何時候只能有一點處于發(fā)送狀態(tài)，因此，發(fā)送電路須由使能信號加以控制。RS-485用于多點互連時非常方便，可以省掉許多信號線。應(yīng)用RS-485 可以聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成分布式系統(tǒng)，其允許最多并聯(lián)32臺驅(qū)動器和32臺接收器。1.3.2 CAN最早由德國BOSCH公司推出，它廣泛用于離散控制領(lǐng)域，其總線規(guī)范已被ISO國際標準組織制定為國際標準，得到了Intel、Motorola、NEC等公司的支持。CAN協(xié)議分為二層：物理層和數(shù)據(jù)鏈路層。CAN的信號傳輸采用短幀結(jié)構(gòu)，傳輸時間短，具有自動關(guān)閉功能，具有較強的抗干擾能力。CAN支持多主工作方式，并采用了非破壞性總線仲裁技術(shù)，通過設(shè)置優(yōu)先級

6、來避免沖突，通訊距離最遠可達10KM/5Kbps/s，通訊速率最高可達40M /1Mbp/s，網(wǎng)絡(luò)節(jié)點數(shù)實際可達110個。目前已有多家公司開發(fā)了符合CAN協(xié)議的通信芯片。1.3.3 LonWorksLonWorks技術(shù)是美國Echelon公司于1990年12月為支持LON總線推出的全分布式智能控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，特點如下:神經(jīng)元(Neuron)芯片是技術(shù)的核心，它具備了通訊與控制功能，并且固化了ISO的全部七層協(xié)議，LonTalk是LON總線的通信協(xié)議，支持七層網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，提供了一個固化在神經(jīng)元芯片的網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)。網(wǎng)絡(luò)通信采用了面向?qū)ο蟮脑O(shè)計方法(網(wǎng)絡(luò)變量)，使網(wǎng)絡(luò)通信的設(shè)計簡化為參數(shù)設(shè)置，從而節(jié)省了

7、大量的設(shè)計工作量。1.3.4 I2C總線I2C（Inter-IC）總線10多年前由Philips公司推出，是近年來在微電子通信控制領(lǐng)域廣泛采用的一種新型總線標準。它是同步通信的一種特殊形式，具有接口線少，控制方式簡化，器件封裝形式小，通信速率較高等優(yōu)點。在主從通信中，可以有多個I2C總線器件同時接到I2C總線上，通過地址來識別通信對象。1.4 嵌入式操作系統(tǒng)隨著計算機技術(shù)的迅速發(fā)展和芯片制造工藝的不斷進步，嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用日益廣泛：從民用的電視、手機等電路設(shè)備到軍用的飛機、坦克等武器系統(tǒng)，到處都有嵌入式系統(tǒng)的身影。在嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用開發(fā)中，采和嵌入式實時操作系統(tǒng)（簡稱RTOS）能夠支持多任務(wù)，

8、使得程序開發(fā)更加容易，便于維護，同時能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。這已逐漸成為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的一個發(fā)展方向。嵌入式實時操作系統(tǒng)有很多，如VxWorks、PalmOS、WindowsCE等。這些操作系統(tǒng)均屬于商品化產(chǎn)品，價格昂貴且由于源泉代碼不公開導(dǎo)致了諸如對設(shè)備的支持、應(yīng)用軟件的移植等一系列的問題；而開放源碼的RTOS在成本和技術(shù)上有其特有的優(yōu)勢，在RTOS領(lǐng)域占有越來越重要的地位。其中C/OS-II就是一種優(yōu)秀的源碼公開的實時操作系統(tǒng)。C/OS和C/OS-II是專門為計算機的嵌入式應(yīng)用設(shè)計的，絕大部分代碼是用C語言編寫的。CPU硬件相關(guān)部分是用匯編語言編寫的、總量約200行的匯編語言部分被壓

9、縮到最低限度，為的是便于移植到任何一種其它的CPU上。許多移植的范例可以從網(wǎng)站上得到。用戶只要有標準的ANSI的C交叉編譯器，有匯編器、連接器等軟件工具，就可以將C/OS嵌入到開發(fā)的產(chǎn)品中。 C/OS具有執(zhí)行效率高、占用空間小、實時性能優(yōu)良和可擴展性能等特點，最小內(nèi)核可編譯至2KB。C/OS-II已經(jīng)移植到了幾乎所有知名的CPU上13-15。2系統(tǒng)總體設(shè)計方案2.1 總體方案概要本課題主要針對現(xiàn)場層的設(shè)計與實現(xiàn)，考慮到現(xiàn)場水質(zhì)監(jiān)測儀通信或數(shù)據(jù)傳輸?shù)亩鄻有裕瑫r借鑒、沿用、擴展現(xiàn)有技術(shù)，并充分考慮設(shè)計的經(jīng)濟性、實用性，可采用嵌入式系統(tǒng)方案。2.2 硬件總體設(shè)計方案根據(jù)系統(tǒng)應(yīng)該具有模塊化、標準化、

10、智能化和快速化的設(shè)計思想，按功能的不同將整個系統(tǒng)分為幾個獨立的模塊來分別設(shè)計。2.2.1 主控模塊對主控模塊進行硬件電路設(shè)計時，處理器的選擇是關(guān)鍵的問題。按照低功耗、低成本、小體積、多功能的要求。選擇ARM7芯片作為主控制模塊的微處理器，在硬件設(shè)計上，只需要在芯片周圍增加較少的元器件和輔助電路，就可以設(shè)計出功能較強、符合系統(tǒng)要求的主控系統(tǒng)。作為主控系統(tǒng)所要完成的任務(wù)相對比較復(fù)雜。主控模塊主要任務(wù)如下：（1）要對采集模塊傳輸來的數(shù)據(jù)進行處理后存儲。（2）主控系統(tǒng)須具有相應(yīng)的輸入（鍵盤）與輸出（顯示屏）設(shè)備，能根據(jù)用戶的操作對系統(tǒng)的狀態(tài)與采集數(shù)據(jù)進行顯示，以便用戶讀取。（3）能夠控制相應(yīng)的執(zhí)行機構(gòu)

11、(閥門，污染物監(jiān)測儀器)正確的工作。（4）具有一定的通信接口，可以和上位機進行互動通信。2.2.2數(shù)據(jù)采集模塊電流輸入：-20mA 20mA，光電隔離；電壓輸入：-55V，光電隔離，模擬量輸入通道數(shù)應(yīng)為8路及以上；A/D轉(zhuǎn)換分辨率應(yīng)至少為12bit或以上。對儀器采集的模擬信號通過AD進行模數(shù)變換，再將采集的數(shù)據(jù)進行一定解包的處理以后，進行存儲。數(shù)字量輸入通道數(shù)應(yīng)為8路。通過數(shù)字口，讀取儀器的狀態(tài)數(shù)據(jù)或?qū)x器發(fā)送一定的控制命令。2.2.3通信模塊現(xiàn)場儀器，動作模塊，上位機都要與主控模塊進行數(shù)據(jù)的交互。所以需要相應(yīng)的通信的模塊完成數(shù)據(jù)與控制命令的傳輸。在此系統(tǒng)中采用串口完成相應(yīng)的通信任務(wù)。2.2.

12、4電源模塊在主控制模塊中，分別需要使用5V、3.3V、1.8V的直流穩(wěn)壓電源，另外部分器件需要5V和-+12V的電源。為此，需要設(shè)計相應(yīng)的電源轉(zhuǎn)換電路，以獲得所需要的5V、3.3V、1.8V、和-+12V電壓。應(yīng)配置備用電源（如不間斷電源UPS或電池），在斷電時數(shù)據(jù)采集傳輸儀可繼續(xù)工作6h以上。2.3 軟件總體設(shè)計方案本課題中主控模塊是整個系統(tǒng)中樞部分，負責數(shù)據(jù)的采集（模擬量的采集與數(shù)字量的采集），儀器的控制，動作設(shè)備的控制，數(shù)據(jù)的存儲，與上位機的通信。所以軟件設(shè)計的工作主要集中在主控模塊軟件的設(shè)計上。根據(jù)軟件功能的不同，我們又可以將主控模塊軟件劃分為以下五個子模塊來進行詳細設(shè)計。1數(shù)據(jù)采集模

13、塊：本模塊是軟件是最主要的功能模塊。根據(jù)采集信號量的不同，可分為模擬量采集模塊與數(shù)字量采集模塊。其中模擬量采集模塊主要負責控制各塊多通道AD對不同通道的模擬信號進行模數(shù)變換，進行數(shù)據(jù)的采集；而數(shù)字量采集模塊主要負責對各數(shù)字通道傳來的數(shù)據(jù)包進行分別解包采集數(shù)據(jù)，并且負責向不同儀器發(fā)送控制命令。2數(shù)據(jù)存儲模塊：對數(shù)據(jù)采集模塊采集的數(shù)據(jù)，根據(jù)儀器的不同，進行分類存儲，便于以后上位機對數(shù)據(jù)的查詢與讀取。3儀器控制模塊： 在有些情況下，需要我們對儀器進行一定的操作（例如：讀儀器時間、設(shè)定儀器的時間、控制儀器定時測量、對儀器進行校正）控制其正常工作。4動作設(shè)備控制模塊：主要控制泵、閥、采集模塊等外部器件的

14、動作。要對這些器件進行怎樣的控制，可以寫在步驟文件中，獨立于運行控制核心。5通信模塊：此模塊主要負責與上位機的通信與系統(tǒng)的測試。因為采集的數(shù)據(jù)不可能只存在終端設(shè)備中，需要我們將數(shù)據(jù)有效的傳回上位機中進行存儲與處理。所以利用此通信模塊對數(shù)據(jù)進行有效的傳輸。2.4 系統(tǒng)的總體架構(gòu)2.4.1 硬件架構(gòu)圖硬件系統(tǒng)可分為6個模塊來設(shè)計：主控制模塊采用LPC2294作為系統(tǒng)的核心CPU；數(shù)據(jù)采集模塊以AD7865作為數(shù)模轉(zhuǎn)化的核心芯片并輔助以O(shè)P497作為前端調(diào)理電路的核心芯片；數(shù)據(jù)通信模塊以TL16C554作為串口擴展芯片，以MAX3485、SP3232E作為485與232接口芯片；控制信號模塊以TLP

15、521-4為光隔，以TN2-12V繼電器作為驅(qū)動芯片；電源模塊涉及到了各電壓等級，我們選擇了LDO芯片SPX-1117作為穩(wěn)壓器件；存儲模塊以SRAM IS61LV25616AL芯片作為存儲器件。圖 2-1 硬件架構(gòu)圖2.4.2 軟件架構(gòu)圖軟件工作流程如圖2-2根據(jù)項目的要求，系統(tǒng)應(yīng)具有兩種命令發(fā)送方式：第一種為了隨時觀測水質(zhì)的需要，可以通過按鍵，手工輸入采集命令，通知儀器進行采集，獲得相關(guān)水質(zhì)數(shù)據(jù)。第二種為了自動化采集的需要，可以通過配置文件，控制系統(tǒng)定時發(fā)送采集命令，通知儀器進行采集，這樣可以實現(xiàn)無人職守采集站。因為水質(zhì)采集儀器的多樣性，決定了不能通過統(tǒng)一的采集模式，對儀器進行數(shù)據(jù)的采集。

16、根據(jù)儀器的分類，可分為三種采集模式：南京市協(xié)議采集模式、Modbus協(xié)議采集模式、模擬量采集模式。對于儀器傳回的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)要進行一定的處理后再進行處理。從采集模式中我們了解到三種形式的數(shù)據(jù)，所以要求我們對三種資料需采用不同的處理方式。利用串口我們可以實現(xiàn)將系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳回上位機進行顯示。這就要求我們的系統(tǒng)與上位機之間采用一定的通信協(xié)議。圖 2-2 軟件架構(gòu)圖3.水污染采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計在進行系統(tǒng)硬件設(shè)計時，將整個系統(tǒng)分為多個模塊進行設(shè)計，這樣可以使設(shè)計時，任務(wù)更明確，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更清晰。該系統(tǒng)可分為6個模塊來設(shè)計：主控制模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、控制信號模塊、電源模塊和存儲模塊。根據(jù)第二

17、章選型標準：主控制模塊采用LPC2294作為系統(tǒng)的核心CPU；數(shù)據(jù)采集模塊以AD7865作為數(shù)模轉(zhuǎn)化的核心芯片并輔助以O(shè)P497作為前端調(diào)理電路的核心芯片；數(shù)據(jù)通信模塊以TL16C554作為串口擴展芯片，以MAX3485、SP3232E作為485與232接口芯片；控制信號模塊以TLP521-4為光隔，以TN2-12V繼電器作為驅(qū)動芯片；電源模塊涉及到了各電壓等級，我們選擇了LDO芯片SPX-1117作為穩(wěn)壓器件；存儲模塊以SRAM IS61LV25616AL芯片作為存儲器件。3.1 ARM核心模塊電路采集系統(tǒng)采用ARM7LPC2294作為處理器，由于LPC2294 的144 腳封裝、極低的功耗

18、、多個32 位定時器、4 高級CAN以及多達9個外部中斷管腳使它們特別適用于汽車、工業(yè)控制應(yīng)用以及醫(yī)療系統(tǒng)和容錯維護總線。LPC2294 含有76（使用了外部存儲器）到112個（單片）可用GPIO口。由于內(nèi)置了兩個串行通信接口，它們也非常適合于通信網(wǎng)關(guān)、協(xié)議轉(zhuǎn)換器以及許多其它的通用應(yīng)用中。下面將詳細介紹所使用的LPC2294的幾個基本功能模塊與其管腳連接：系統(tǒng)中使用了LPC2294的兩個UART，作為我們串口通信接口。LPC2294的兩個UART中，有一個具有完整的modem功能。在我們的使用中將兩個串口作為RS232的信號源。其中用到的管腳為TxD0、RxD0、TxD1、RxD1；其中TxD

19、0作為串口1的發(fā)送數(shù)據(jù)線，RxD0作為串口1的數(shù)據(jù)接受線；TxD1作為串口2的發(fā)送數(shù)據(jù)線，RxD1作為串口2的數(shù)據(jù)接受線。LPC2294在使用中最方便的還是其所具有的外部總線，它可以讓用戶可以很簡單的擴展存儲器，而且也可以非常容易的掛接其它的外部器件例如本系統(tǒng)中所使用的AD與串口擴展芯片。我們從管腳可以清楚的看出，總線具有32位寬度的數(shù)據(jù)線，我們可以通過使用BLSx控制所需要使用的數(shù)據(jù)位（以字節(jié)為單位）。地址線為24位再加上四個片選端，所能控制的地址范圍為64M。其中的WE、OE分別為總線的寫信號與讀信號。在進行系統(tǒng)開發(fā)的時候，MCU的中斷也是我們非常關(guān)心的一個問題。我通過LPC2294的資料

20、了解到，LPC2294具有9個外部中斷管腳，我們可以方便的使用這些中斷進行系統(tǒng)的開發(fā)。一個嵌入式處理器自己是不能獨立工作的，必須給它供電、加上時鐘信號、提供復(fù)位信號，如果芯片沒有片內(nèi)程序存儲器，則還要加上存儲器系統(tǒng)，然后嵌入式處理器芯片才可能工作。這些提供嵌入式處理器運行所必須的條件的電路與嵌入式處理器共同構(gòu)成了這個嵌入式處理器的最小系統(tǒng)。而大多數(shù)基于ARM7處理器核的微控制器都有調(diào)試接口，這部分在芯片實際工作時不是必需的，但因為這部分在開發(fā)時很重要，所以也把這部分也歸入最小系統(tǒng)中但是只有了一塊LPC2294處理器自己是不能獨立工作的，必須給它供電、加上時鐘信號、提供復(fù)位信號，如果芯片沒有片內(nèi)

21、程序存儲器，則還要加上存儲器系統(tǒng)，然后嵌入式處理器芯片才可能工作。這些提供嵌入式處理器運行所必須的條件的電路與嵌入式處理器共同構(gòu)成了這個嵌入式處理器的最小系統(tǒng)。而大多數(shù)基于ARM7處理器核的微控制器都有調(diào)試接口，這部分在芯片實際工作時不是必需的，但因為這部分在開發(fā)時很重要，所以也把這部分也歸入最小系統(tǒng)中。1.時鐘電路圖3-2為LPC2294的時鐘電路，用于向CPU及其他電路提供工作時鐘。LPC2294使用的是無源晶振。因串口通信的需要，選擇11.0592MHz的晶振。LPC可以通過內(nèi)部的PLL電路將傳到芯片內(nèi)核的工作頻率提高。通過PLL倍頻以后，LPC2294的工作頻率可以到達60MHz。片內(nèi)

22、的PLL電路兼有頻率提高與信號提純的作用，因此可以通過外部較低的時鐘信號的輸入，獲得較高的系統(tǒng)工作頻率，避免了高頻時鐘的輸入，所引起的高頻信號噪聲。片內(nèi)的工作頻率，還可以通過內(nèi)部寄存器的設(shè)置，獲得外圍器件需要的時鐘信號。2.復(fù)位電路微控制器在上電時狀態(tài)并不確定，這造成微控制器不能正確工作。為解決這個問題，所有微控制器均有一個復(fù)位邏輯，它負責將微控制器初始化為某個確定的狀態(tài)。這個復(fù)位邏輯需要一個復(fù)位信號才能工作。一些微控制器自己在上電時會產(chǎn)生復(fù)位信號，但大多數(shù)微控制器需要外部輸入這個信號。這個信號的穩(wěn)定性和可靠性對微控制器的正常工作有重大影響。 復(fù)位電路可以使用簡單的阻容復(fù)位，這個電路成本低廉，

23、但不能保證任何情況產(chǎn)生穩(wěn)定可靠的復(fù)位信號，所以一般場合需要使用專門的復(fù)位芯片。 復(fù)位芯片的復(fù)位門檻的選擇至關(guān)重要，一般應(yīng)當選擇微控制器的IO口供電電壓范圍為標準。LPC2000這個范圍為：3.0V3.6V，所以選擇復(fù)位門檻電壓為2.93V，即電源電壓低于2.93V時產(chǎn)生復(fù)位信號。在此系統(tǒng)中我們選擇了CATALYST公司的CAT1023。該芯片具有2K字節(jié)EEPROM存儲器，數(shù)據(jù)保存時間長達100年；存儲器采用400KHz的I2C總線接口，16字節(jié)的頁寫緩沖區(qū)；具有高、低電平復(fù)位信號；并且具有看門狗輸入信號，可以和好的解決程序跑飛的問題。ARM的復(fù)位電路，其中/MR是手工復(fù)位輸入端低電平有效；R

24、ESET與/RESET是復(fù)位輸出端，兩引腳都是開漏引腳，所以要分別接下拉電阻與上拉電阻；SDA 是雙向數(shù)據(jù)線，也是開漏引腳需接上拉電阻；SCL是時鐘信號輸入端；WDI為看門狗信號輸入引腳，需每1.6秒能輸入高電平信號，否則芯片發(fā)出復(fù)位信號。3.JTAG調(diào)試接口電路調(diào)試與測試接口不是系統(tǒng)運行必須的，但現(xiàn)代系統(tǒng)越來越強調(diào)可測性，調(diào)試、測試接口的設(shè)計也要重視了。LPC2194有一個內(nèi)置JTAG調(diào)試接口，通過這個接口可以控制芯片的運行并獲取內(nèi)部信息。對于LPC2294芯片，通過將JTAG接口信號線連接到一個插座，外部仿真器或者編程器通過改插座來與處理器相連接，從而實現(xiàn)對CPU的調(diào)試與編程。目前JTAG

25、插座有兩種標準：14針接口與20針接口本系統(tǒng)使用的是20針接口。JTAG接口電路如圖3-4所示，/TRST是JTAG 接口的測試復(fù)位管腳；/TMS是JTAG 接口的模式選擇管腳；/TCK是JTAG 接口測試時鐘管腳；/TDI是JTAG接口測試數(shù)據(jù)輸入管腳；/TDO是JTAG 接口測試數(shù)據(jù)輸出管腳；/RTCK返回的測試時鐘輸出管腳，JTAG 端口的額外信號，當處理器頻率變化時幫助調(diào)試器保持同步，帶內(nèi)部上拉的雙向口，當RESET 為低時，RTCK 上的低電平會使P131:26在復(fù)位后作為調(diào)試端口；nRST該信號可以產(chǎn)生復(fù)位信號，這樣可以保證仿真器或編程器連接到處理器上后可以讓處理器各寄存器復(fù)位。4

26、.ARM其他需配置的管腳BOOT1 與BOOT0 一同控制引導(dǎo)和內(nèi)部操作。管腳的內(nèi)部上拉確保了管腳未連接時呈現(xiàn)高阻態(tài)。BOOT1:0=00 選擇引導(dǎo)CS0 控制的8 位存儲器。BOOT1:0=01 選擇引導(dǎo)CS0 控制的16 位存儲器。BOOT1:0=10 選擇引導(dǎo)CS0 控制的32 位存儲器。BOOT1:0=11 選擇內(nèi)部Flash 存儲器。在我們系統(tǒng)中使用內(nèi)部Flash，所以兩管腳需經(jīng)上拉電阻把管腳設(shè)置為高電平。P0.14管腳應(yīng)經(jīng)上拉電阻接高電平，當RESET 為低時，該管腳上若為低電平將強制復(fù)位后由片上引導(dǎo)裝載程序來控制器件的操作。3.2 數(shù)據(jù)采集模塊電路在我們的采集模塊中采用兩塊AD7

27、865-1構(gòu)成一個八通道的模擬量采集系統(tǒng)。AD7865-1是一種高速、低功耗、四通道同步采樣的14位A/D轉(zhuǎn)換器，可以工作在3.3V系統(tǒng)中。下面介紹一下AD7865工作設(shè)置1.通道選擇AD7865具有硬件和軟件兩種通道選擇方式由引腳H/ S控制，其中，SLl-SL4實現(xiàn)硬件通道選擇;數(shù)據(jù)線D3-DO實現(xiàn)軟件通道選擇。(1) 如果引腳H/S輸人低電平，則通過引腳SLl-SL4進行硬件通道選擇。SLl-SL4分別對應(yīng)通道1-4。相應(yīng)引腳輸入為高電平時對應(yīng)通道被選通，輸人為低電平時該通道被屏蔽。(2) 如果引腳H/S輸人高電平，則通過DO-D3數(shù)據(jù)寫人寄存器進行軟件通道選擇，DO-D3分別對應(yīng)通道1

28、-4。相應(yīng)數(shù)據(jù)線寫1時，對應(yīng)通道被選通，寫0時該通道被屏蔽。在我們的系統(tǒng)中需要隨時能選擇一個或幾個通道進行數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，所以選擇第二種軟件控制選通道的方法。2.啟動轉(zhuǎn)換AD7865的啟動轉(zhuǎn)換控制特別方便。引腳CONVST只需保持至少35ns的低電平，然后由低變高時，跟蹤/保持放大器就置成保持模式，這樣便采到了四個信號，進人轉(zhuǎn)換狀態(tài)。此時，BUSY管腳的輸出變成高電平，以標志轉(zhuǎn)換正在進行。當所有通道轉(zhuǎn)換完畢時，BUSY變?yōu)榈碗娖健?.讀轉(zhuǎn)換結(jié)果有兩種方法可以讀出數(shù)據(jù)結(jié)果：（1）利用AD7865-1的/EOC管腳，在每一個通道轉(zhuǎn)換結(jié)束后，EOC將變?yōu)榈碗娖?，我們可以利用這個間隙，通過中斷的方式，逐一

29、讀取每個通道的值，其時序圖如下：圖 3-1 AD7865 EOC啟動圖（2）系統(tǒng)啟動轉(zhuǎn)換后引腳BUSY將變成高電平，直到所有通道都轉(zhuǎn)換完畢BUSY變低，此時便可順序讀出各通道的結(jié)果。寄存器出完第一個數(shù)據(jù)以后FRSTDATA失效變低。其時序圖如下：圖 3-2 AD7865 BUSY啟動圖第一種方案對ARM的數(shù)據(jù)接受速度有一定的要求，經(jīng)過比較我們選擇了第二種方案，通過將BUSY信號接到ARM芯片的中斷管腳，在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換完成以后我們可以通過中斷的方式快速的讀取轉(zhuǎn)化值。4.時鐘AD7865可以使用內(nèi)部時鐘，也可從外部輸人。芯片使用硬件通道選擇，即引腳H/S為低電平時，系統(tǒng)啟動后將自動使用內(nèi)部時鐘。芯片使

30、用軟件通道選擇，即引腳H/S為高電平時，當引腳INT/EXTCLK為低電平時使用內(nèi)部時鐘，為高電平時使用外部時鐘，外部時鐘從CLKIN引腳輸入。使用的時鐘不同所用的轉(zhuǎn)換時間也不同。用內(nèi)部時鐘每個通道的轉(zhuǎn)換時間為2.4 u，而使用外部時鐘時為3.2 us。雖然使用外部時鐘的轉(zhuǎn)換時間要長一些，但外部時鐘的某些功能是內(nèi)部時鐘所不具備的。例如，當在一個系統(tǒng)中同時用兩片或多片AD7865時，如果使用內(nèi)部時鐘則很難保持各個芯片間的采樣和轉(zhuǎn)換同步進行。假如所有的AD7865都使用同一個外部時鐘就會解決這個問題。但是我們的系統(tǒng)沒有同步的要求所以采用的是內(nèi)置時鐘，軟件選擇通道的模式。165.工作電壓與基準電壓源

31、AD7865的DVDD應(yīng)接+5V數(shù)字電源，但是它能工作在3.3V的狀態(tài)下。AD7865有一Vdrive管腳，若我們需要將芯片在3.3V下工作，此管腳需接VD3.3V。另外，AD7865有內(nèi)置的2.5V基準電壓源，但也可以工作在外部基準電壓源下。在我們的系統(tǒng)中使用的是內(nèi)部基準電壓源。采集模塊中出了AD轉(zhuǎn)化芯片外，另一個重要的部件就是模擬信號調(diào)理電路。因為AD7865是14bit的ADC，輸入端為低阻，所以前端必須選用雙極性的運放。整個帶寬內(nèi)的噪聲要滿足14比特ADC的要求，而且模擬信號中還要濾掉影響采集的高次諧波。所以我們選擇兩個OP497構(gòu)成一個八通道的有源低通濾波電路。OP497組成的是RC

32、有源濾波電路，我們根據(jù)我們的低通濾波頻率需要可以計算出RC的值。由于AD7865的電壓輸入范圍為-5V+5V，而它的安全電壓范圍為-9V+9V，所以為了AD安全工作須有二極管進行限壓保護。3.3 數(shù)據(jù)通信模塊電路數(shù)據(jù)通信模塊分為兩個部分：一個是利用ARM芯片本身所具有的兩個UART設(shè)計出兩個RS232接口；另一個是利用ARM外部數(shù)據(jù)總線加TL16C554擴展出四個標準UART，在通過MAX3485擴展出四個485接口。1.RS232接口設(shè)計RS232是美國電子工業(yè)協(xié)會(EIA)制定的串行通訊標準，又稱RS-232-C 。RS232是一個全雙工的通訊標準，它可以同時進行數(shù)據(jù)接收和發(fā)送的工作。如果

33、要使用LPC2294中的UART與RS232接口的設(shè)備進行基本的通訊，那么就需要一個RS232轉(zhuǎn)換器將TTL電平轉(zhuǎn)換成RS232電平。在此系統(tǒng)中我們使用SP3232E作為電平轉(zhuǎn)化芯片。SP3222E/3232E系列由3個基本電路模塊組成：驅(qū)動器、接收器和3 Sipex特有的電荷泵。2.利用TL16C554擴展四個RS485接口因為LPC2294已有的兩個UART已被使用，所以擴展四個485接口的任務(wù)只能交給異步通信擴展芯片來實現(xiàn)高速串行通信。在本系統(tǒng)中我們利用TI公司的異步通信芯片，TL16C554可以實現(xiàn)擴展4個串行口通信。TL16C554內(nèi)部共有12個寄存器，這些寄存器分別用于實現(xiàn)通信參數(shù)

34、的設(shè)置、對線路及MODEM的狀態(tài)訪問、數(shù)據(jù)的發(fā)送和接收以及中斷管理等。編程人員可由AO,A l,A 2三條片內(nèi)寄存器選擇線和線路控制寄存器的除法數(shù)鎖存器訪問位DLAB一起通過多路復(fù)用進行訪問或控制TL16C554的任何一個寄存器。各主要引腳的功能說明與系統(tǒng)的連接方式如下：*A0 - A2 :片內(nèi)寄存器的選擇信號;該三信號我們與ARM地址線A0-A2直接相連。*D0 一 D7 :雙向8位數(shù)據(jù)線;該數(shù)據(jù)線與ARM第八位數(shù)據(jù)線相連。*/CS A,/CSB,/CSC,/CSD 輸人片選信號，分別能使4個串行口讀寫操作。這四線通過將ARM中CS2，A23和A22進行38譯碼獲得.這樣每個串口都獲得一個A

35、RM片外地址。*XT A L1 ,X TAL2晶振或外部時鐘輸人輸出端，該腳可接外部晶振。在本系統(tǒng)中我們接了1.8432MHz的無源晶振，可通過內(nèi)部的分頻寄存器確定串口的通信速率。*RX RDYx接收準備好的信號。當TL16C554已經(jīng)從串行輸人端接收了一個字符時，該信號失效，在中斷方式時可作為中斷請求信號。TXRDYx:發(fā)送準備好信號。當TL16C554允許發(fā)送且發(fā)送緩沖區(qū)為空時，該信號有效，在中斷方式時可作為中斷請求信號;* INTA , INTB,INTC,INTD: 4個串行口中斷輸出 。我們將這四個信號經(jīng)過非處理后輸入到與門再進行與處理輸入到ARM中斷0管腳調(diào)用中斷。*RX A ,R

36、XB,RXC,RXD:串行數(shù)據(jù)輸人引腳與MAX3485相連。*TX A ,TXB,TXC,TXD:串行數(shù)據(jù)輸出引腳與MAX3485相連。*RESET :復(fù)位信號;與系統(tǒng)復(fù)位信號相連*IOR, IOW:輸人/輸出讀/寫選通脈沖，與ARM的OE和WE相連。3.MAX3485接口電路我們利用TL16C554只是擴展了四個UART，但是我們需要的是四個485串口，所以需要四組MAX3485電路進行信號轉(zhuǎn)化。接口電路如圖3-12所示，其中D，R分別為串口數(shù)據(jù)輸入輸出管腳；DE與RE是發(fā)送與接受使能管腳，因為485電路是半雙工接口，需要對讀寫進行控制,這兩個管腳接同一個控制信號；A，B為485差分輸出管腳

37、，需分別接上拉電阻與下拉電阻。3.4 控制信號模塊電路在系統(tǒng)中我們需要對外部一些動作部件進行控制與狀態(tài)查詢。所以會使用ARM的一些IO口作為信號輸入輸出通道。在本系統(tǒng)中分別使用四個IO作為輸入口，四個IO作為輸出口。1輸入口我們利用TLP521-4四路光隔進行信號隔離，防止外部信號干擾整個系統(tǒng)。2輸出口與輸入口相比，稍顯復(fù)雜。首先需使用三級管進行電平轉(zhuǎn)換，因為TLP521-4和3.3V系統(tǒng)不能兼容，需將3.3V電壓經(jīng)三級管拉到5V，然后和輸入口一樣使用TLP521-4進行光電隔離。最后用輸出信號經(jīng)過繼電器進行驅(qū)動。3.5 電源模塊電路本系統(tǒng)屬于混合信號系統(tǒng)，分為模擬與數(shù)字兩個部分，所以需要兩套

38、電源系統(tǒng)。它們分別給數(shù)字與模擬部分提供電源，實現(xiàn)數(shù)字與模擬相互隔離防止高頻數(shù)字信號對模擬信號的干擾。在模擬電路部分使用到了雙極性運放，在數(shù)字部分有傳統(tǒng)的5V器件，又有低功耗的3.3V、1.8V器件，所以使用到了多電壓等級分別是-12V、+12V、+5V、+3.3V、+1.8V。其中-12V、+12V信號由外部輸入，而+5V、+3.3V、+1.8V有LDO芯片SPX1117提供。在電源設(shè)計時，模擬電源與數(shù)字電源需進行合理的處理。模擬電路涉及弱小信號，但是數(shù)字電路門限電平較高，對電源的要求就比模擬電路低些。既有數(shù)字電路又有模擬電路的系統(tǒng)中，數(shù)字電路產(chǎn)生的噪聲會影響模擬電路，使模擬電路的小信號指標變

39、差，克服的辦法是分開模擬地和數(shù)字地。     對于低頻模擬電路，除了加粗和縮短地線之外，電路各部分采用一點接地是抑制地線干擾的最佳選擇，主要可以防止由于地線公共阻抗而導(dǎo)致的部件之間的互相干擾。而對于高頻電路和數(shù)字電路，由于這時地線的電感效應(yīng)影響會更大，一點接地會導(dǎo)致實際地線加長而帶來不利影響，這時應(yīng)采取分開接地和一點接地相結(jié)合的方式。3.6 存儲模塊電路對于大部分微控制器來說，存儲器系統(tǒng)不是必需的，但如果微控制器沒有片內(nèi)程序存儲器或數(shù)據(jù)存儲器時，就必須設(shè)計存儲器系統(tǒng)，本系統(tǒng)主要是暫存數(shù)據(jù)的需要，決定外擴一塊512K的外部SRAM。SRAM器件種類繁多，這

40、里我們根據(jù)需要選擇了IS61LV25616AL。該芯片是美國ISSI公司的高速SRAM器件，采用CMOS技術(shù)，存儲容量為512K字節(jié)，16位數(shù)據(jù)寬度，工作電源3.3V。存儲模塊的電路接線如下圖所示，其中地址線直接與ARM低十八位地址線相連，而數(shù)據(jù)線與ARM的低十六位地址線相連，片選端與CS0相連，讀使能和寫使能分別與ARM的OE和WE相連，ARM的BLS1與BLS0是控制數(shù)據(jù)線上的有效位數(shù)。4.水污染采集系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1 開發(fā)環(huán)境與運行平臺介紹4.1.1 軟件開發(fā)平臺ADS介紹無論是操作系統(tǒng)的移植，還是應(yīng)用程序的開發(fā)，都需要一個合適的開發(fā)環(huán)境。在此項目中我們使用ARM公司推出的ARM集成開發(fā)

41、工具ADS。ARM ADS使用CodeWarrior IDE集成開發(fā)環(huán)境，使用AXD作為調(diào)試工具。CodeWarrior IDE為用戶提供了以下功能：源代碼編輯器，集成在CodeWarrior IDE瀏覽器中，能夠根據(jù)語法格式，用不同的顏色顯示代碼；源碼瀏覽器，保存了在源代碼中定義的所有符號，能夠方便用戶在源代碼中快速方便的跳轉(zhuǎn)；查找和替換功能，能夠方便用戶利用字符串通配法則，在多個文件中進行搜索和替換；文件比較功能，可以使用戶比較路徑中不同文本文件內(nèi)容。4.1.2 實時操作系統(tǒng)uCos介紹C/OS-II讀做“microCOS2”，意為“微控制器操作系統(tǒng)版本2”。C/OS-II是源碼公開的著名

42、實時內(nèi)核，可用于各類8位、16位和32位單片機或DSP。從C/OS算起，該內(nèi)核已有10多年應(yīng)用史，在諸多領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。C/OS-II是一個完整的、可移植、可固化、可剪裁的占先式實時多任務(wù)內(nèi)核。C/OS-II使用ANSI C語言編寫，包含一小部分匯編代碼，使之可以供不同架構(gòu)的微處理器使用。至今，從8位到64位，C/OS-II已在超過40種不同架構(gòu)的微處理器上運行。4.1.3 C/OS-II移植1OS_CPU.H（C語言頭文件）COS-II不使用C語言中的short、int、long等數(shù)據(jù)類型的定義，因為它們與處理器類型有關(guān)，隱含著不可移植性。代之以移植性強的整數(shù)數(shù)據(jù)類型，這樣，既直觀又可移植

43、，不過這就成了必須移植的代碼。為了使底層接口函數(shù)與處理器狀態(tài)無關(guān)，同時在任務(wù)調(diào)用相應(yīng)的函數(shù)不需要知道函數(shù)位置，移植中使用軟中斷指令SWI作為底層接口，使用不同的功能號區(qū)分不同的函數(shù)。軟中斷功能號分配如下表所示，未列出的為保留功能。COS-II使用結(jié)構(gòu)常量OS_STK_GROWTH中指定堆棧的生長方式：置OS_STK_GROWTH為0表示堆棧從下往上長。置OS_STK_GROWTH為1表示堆棧從上往下長。雖然ARM處理器核對于兩種方式均支持，但ADS的C語言編譯器僅支持一種方式，即從上往下長，并且必須是滿遞減堆棧，所以O(shè)S_STK_GROWTH的值為1。2OS_CPU_C.C（C程序源文件）這個

44、源文件中有6個函數(shù)需要移植，即OSTaskStkInit(),OSTaskCreateHook(),OSTask-SwHook(),OSTaskStatHook()和OSTimeTickHook()。后面5個函數(shù)為鉤子函數(shù)，主要用來擴展COS-II的功能。但必須聲明，并不一定要包含任何源代碼。唯一必須移植的函數(shù)為OST-askStkInit()。3OS_CPU_A.ASM（匯編程序源文件）OS_CPU_A.ASM匯編代碼文件有4個匯編函數(shù)需要移植。OSStartHighRdy函數(shù)，此函數(shù)負責獲取新任務(wù)的堆棧指針，并從堆棧指針中恢復(fù)新任務(wù)的所有處理器寄存器。OSCtxSw函數(shù)，它負責將當前任務(wù)所

45、的處理器的寄存器保存到堆棧中，并將任務(wù)中需要恢復(fù)的寄存器從堆棧中恢復(fù)出來。OSIntCtxSw函數(shù)，該函數(shù)主要負責在定時中斷中任務(wù)之間的切換。OSTickISR函數(shù)，時間節(jié)拍函數(shù)，由定時中斷產(chǎn)生。20-214.2 系統(tǒng)軟件總體設(shè)計4.2.1 軟件功能詳述1采集命令控制根據(jù)項目的要求，系統(tǒng)應(yīng)具有兩種命令發(fā)送方式：第一種為了隨時觀測水質(zhì)的需要，可以通過按鍵，手工輸入采集命令，通知儀器進行采集，獲得相關(guān)水質(zhì)數(shù)據(jù)。第二種為了自動化采集的需要，可以通過配置文件，控制系統(tǒng)定時發(fā)送采集命令，通知儀器進行采集，這樣可以實現(xiàn)無人職守采集站。2采集模式控制因為水質(zhì)采集儀器的多樣性，決定了不能通過統(tǒng)一的采集模式，對

46、儀器進行數(shù)據(jù)的采集。根據(jù)儀器的分類，可分為三種采集模式：南京市協(xié)議采集模式、Modbus協(xié)議采集模式、模擬量采集模式。3采集數(shù)據(jù)處理對于儀器傳回的數(shù)據(jù)，系統(tǒng)要進行一定的處理后再進行處理。從采集模式中我們了解到三種形式的數(shù)據(jù)，所以要求我們對三種資料需采用不同的處理方式。4與上位機通信利用串口我們可以實現(xiàn)將系統(tǒng)采集的數(shù)據(jù)傳回上位機進行顯示。這就要求我們的系統(tǒng)與上位機之間采用一定的通信協(xié)議。4.3 系統(tǒng)各模塊軟件設(shè)計4.3.1主控模塊設(shè)計主控模塊是整個軟件的核心部分，它安排了整個系統(tǒng)的工作流程，決定了各個模塊是否被調(diào)用。下圖是主控模塊的控制流程圖。圖 4-1 主控模塊控制圖系統(tǒng)上電以后，主控模塊的首

47、要任務(wù)便是對整個系統(tǒng)進行初始化。初始化工作主要分為：對系統(tǒng)軟件中各個全局變量進行初始化賦值，使系統(tǒng)能工作在正確的工作狀態(tài)；對串口進行初始化，對于ARM片上的兩個串口，需將其相應(yīng)管腳設(shè)置為UART工作模式，并且通過配置其寄存器，設(shè)定串口的波特率，數(shù)據(jù)位元位數(shù)，奇偶校驗方式，停止位元位元數(shù)等，對于通過TL16C554擴展的四個串口也要進行相應(yīng)的初始設(shè)定；對于AD采集模塊也需采取一定的初始化工作。主控模塊還決定了，定時采集的配置文件的輸入。通過預(yù)設(shè)的信息，控制各臺儀器在規(guī)定的時間進行自動采集。主控模塊最主要的工作是采集模式的控制。采集系統(tǒng)有三個采集模式：南京市協(xié)議采集模式、Modbus協(xié)議采集模式、

48、模擬量采集模式。主控模塊根據(jù)手工輸入的按鍵的不同，確定不同的采集模式；還可以通過定時采集形式下，命令的不同，確定不同的采集模式。在不同的采集模式下，主控模塊將收到的數(shù)據(jù)分別送到相應(yīng)模式下的數(shù)據(jù)處理模塊進行處理。4.3.2 數(shù)字量采集模塊數(shù)字量采集模塊根據(jù)協(xié)議的不同，有兩種采集方式，所以數(shù)字元量采集部分可分為兩個模塊來設(shè)計。1南京市協(xié)議采集模塊圖 4-2 南京市協(xié)議采集流程圖（1）數(shù)據(jù)采集A組包：通過包頭為十六進制25H，當程序處于模式一情況下，收到25H后確定有新包發(fā)來，程序進入組包模式。包尾為十六進制數(shù)0DH，當程序收到0DH后，組包模式結(jié)束，說明以收到了一個完整的數(shù)據(jù)包。B和校驗：將接到的

49、數(shù)據(jù)包中除了校驗位與包尾的其它的所有數(shù)據(jù)相加，得到的和取最后兩位，再轉(zhuǎn)化為ASCII碼，與傳來的兩位和校驗位進行比較，若不同說明和校驗失敗，數(shù)據(jù)傳輸錯誤，將包丟棄。C包類型判斷：通過數(shù)據(jù)包中的第2，3位來確定包的類型。D資料存儲：通過包的類型，分別調(diào)用不同的處理函數(shù)，提取包中的數(shù)據(jù)，然后進行存儲。E數(shù)據(jù)傳輸：根據(jù)需要將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)傳輸給上位機。2Modbus協(xié)議圖 4-3 Modbus協(xié)議采集流程圖（1）數(shù)據(jù)采集A組包：因為Modbus協(xié)議在RTU模式下，數(shù)據(jù)包沒有包頭與包尾，只能通過時間的間隔來判斷不同的包。不同的包之間時間間隔大于3.5位，同時包中數(shù)據(jù)的任意兩個數(shù)據(jù)位之間的間隔不能大于1.

50、5位。BCRC校驗：將除了CRC校驗為外的其它數(shù)據(jù)，調(diào)用CRC校驗函數(shù)進行CRC校驗。若校驗不同過，將包丟棄。C包類型判斷：通過讀取包中的設(shè)備地址號、寄存器的首址、寄存器的數(shù)量和包的功能號，判斷包的類型。D數(shù)據(jù)存儲：通過包的類型，讀取包中的數(shù)據(jù)，進行存儲。E數(shù)據(jù)傳輸： 根據(jù)需要將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)傳輸給上位機。4.3.3 模擬量采集模塊模擬量的采集與數(shù)字量的采集采用的是完全不同的模塊，工作方式與數(shù)字量采集部分也有很大的不同。圖 4-4 模擬量采集流程圖1通道選擇：根據(jù)采集命令的要求選擇不同的信道，可以單信道也可以多信道同時采集。2啟動轉(zhuǎn)換：通過總線方式選擇AD芯片，然后向芯片的CONVERT管腳發(fā)送

51、低電平，啟動轉(zhuǎn)化。3讀取數(shù)據(jù)：當所有信道的數(shù)據(jù)都轉(zhuǎn)化完后，BUSY信號會變?yōu)榈碗娖?，因為BUSY信號接的是ARM的中斷管腳，所以程序會進入中斷部分，然后通過總線的方式依次讀取個轉(zhuǎn)化信道的數(shù)據(jù)。4數(shù)據(jù)存儲：將轉(zhuǎn)化的各個數(shù)據(jù)通過標準化處理后進行存儲。5數(shù)據(jù)傳輸： 根據(jù)需要將內(nèi)存中的數(shù)據(jù)傳輸5.測試方法與結(jié)果5.1 測試方法介紹由于系統(tǒng)的采集信號的不同，測試分為兩個部分：數(shù)字量采集模式測試，模擬量采集模式測試。1.數(shù)字量采集模式測試將采集系統(tǒng)的數(shù)字量采集通道與電腦的串口相連，然后給系統(tǒng)上電運行。電腦端打開串口小助手。通過串口小助手模擬現(xiàn)場以數(shù)字量為輸出信號的儀器，向系統(tǒng)發(fā)送測量數(shù)據(jù)包。系統(tǒng)根據(jù)但前系

52、統(tǒng)模式的不同，將接受到的數(shù)據(jù)進行處理，然后將處理結(jié)果同過串口發(fā)給小助手進行顯示。2.模擬量采集模式測試將電壓源通過可變電阻進行分壓，將分得的電壓送給AD采集通道，然后控制AD對信號進行采集。然后將采集的結(jié)果通過串口發(fā)給電腦端的小助手進行顯示。5.2 測試的主要內(nèi)容與測試結(jié)果1.南京市通信協(xié)議測試通過串口小助手按照南京市通信協(xié)議，模擬COD儀器向系統(tǒng)發(fā)送各種類型數(shù)據(jù)，然后系統(tǒng)將解包好的數(shù)據(jù)，通過串口小助手進行顯示，以下是觀測結(jié)果，圖4-6為小助手的截圖。（1）儀器對測量命令的回答數(shù)據(jù)包：25 43 31 79 31 32 0D串口小助手的顯示值：Measure answer:y（2）儀器返回的測

53、量值數(shù)據(jù)包：25 43 32 79 43 30 31 30 37 32 30 33 30 30 30 30 31 30 33 30 30 36 37 0D串口小助手的顯示值：Measure time:2008.01.07/20:30 data:000103.00mL（3）儀器對走零命令的回答數(shù)據(jù)包：25 43 33 79 31 34 0D串口小助手的顯示值：ZouLing answer:y（4）儀器返回的走零值數(shù)據(jù)包：25 43 34 79 43 30 31 30 37 32 30 33 30 30 30 30 31 30 33 30 30 36 39 0D串口小助手的顯示值：ZouLing

54、time:2008.01.07/20:30 data:000103.00mL（5）儀器對走標命令的回答數(shù)據(jù)包：25 43 35 79 31 36 0D串口小助手的顯示值：ZouBiao answer:y（6）儀器返回的走標值數(shù)據(jù)包：25 43 36 79 43 30 31 30 37 32 30 33 30 30 30 30 31 30 33 30 30 36 42 0D串口小助手的顯示值：ZouBiao time:2008.01.07/20:30 data:000103.00mL（7）儀器返回的儀器時間數(shù)據(jù)包：25 43 37 30 38 30 36 30 32 31 30 33 33 30

55、 32 46 38 0D串口小助手的顯示值：COD TIME :08.06.02/10:33:02（8）儀器對寫儀器時間命令的回答數(shù)據(jù)包：25 43 38 79 31 39 0D串口小助手的顯示值：WriteTime answer:y（9）儀器對寫測量時間命令的回答數(shù)據(jù)包：25 43 39 79 31 41 0D串口小助手的顯示值：SetMeasureTime answer:y（10）儀器返回的測量時間數(shù)據(jù)包：25 43 40 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30

56、31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 31 30 43 30 0D系統(tǒng)采集數(shù)據(jù)后傳輸給串口小助手的顯示值：SetMeasureTime |0:10|1:10|2:10|3:10|4:10|5:10|6:10|7:10|8:10|9:10|10:10|11:10|12:10|13:10|14:10|15:10|16:10|17:10|18:10|19:10|20:10|21:10|22:10|23:10圖 4-5 南京市協(xié)議通信測試截圖2.Modbus通信協(xié)議模式測試通過串口小助手按照Modbus通信協(xié)議，模擬儀器向系統(tǒng)發(fā)送各

57、種類型數(shù)據(jù)，然后系統(tǒng)將解包好的數(shù)據(jù)，通過串口小助手進行顯示，以下是觀測結(jié)果，圖4-7為小助手的截圖。（1）讀儀器測量值命令的發(fā)送：14 03 9C 41 00 02 B8 8A儀器返回的測量值數(shù)據(jù)包：10 03 94 C1 00 02 04 CD 8C 3C 43 AE E5串口小助手的顯示值：Measure data:000188.55mL（2）讀儀器時間命令的發(fā)送：14 03 9C 4D 00 02 78 89儀器返回的時間數(shù)據(jù)包：10 03 94 4D 00 04 08 20 08 06 01 02 30 00 01 20 95串口小助手的顯示值：COD TIME :2008.06.01/02:30:01圖 4-6 Modbus協(xié)議通信測試截圖3.AD轉(zhuǎn)化模式測試AD轉(zhuǎn)化測試：利用AD采集了十四組不同電壓，以下是AD轉(zhuǎn)化后的