基于嵌入式系統的數據記錄分析儀的硬件設計

摘要：為集中監控工業(yè)現場(chǎng)的大量自動(dòng)化儀表，提高工業(yè)生產(chǎn)中的自動(dòng)化水平，現以S3C2410A為主控芯片，以液晶屏為顯示設備，以觸摸屏為輸入設備，以SD卡為存儲設備，設計一種電力設備數據記錄分析儀。記錄儀支持CAN通信與485通信2種總線(xiàn)方式采集采樣模塊的數據，具有大屏幕顯示輸出，簡(jiǎn)單易行的觸摸屏輸入，利用以太網(wǎng)上傳數據，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(zhù)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和我國工業(yè)自動(dòng)化程度的提高，大量的自動(dòng)化設備和儀表已經(jīng)廣泛應用于各大廠(chǎng)礦的工業(yè)現場(chǎng)。這些設備和儀表大多具有數據采集，傳送，聯(lián)網(wǎng)的能力，然而在現場(chǎng)應用中，往往需要對各個(gè)設備的相關(guān)數據進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄與及時(shí)分析。本文所設計的系統就是為了滿(mǎn)足這樣的需求。本系統以S3C2410為核心，采用linux實(shí)時(shí)操作系統，結合嵌入式設備與網(wǎng)絡(luò )技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)，有可連接設備數量多，速度快，功能多及可擴展性強等優(yōu)點(diǎn)，可完成大量電力設備的集中監控，顯著(zhù)提高用戶(hù)自動(dòng)化系統的可靠性，節約大量的人力物力。

1 系統的總體結構
系統的組成部分和主要功能如下：
1)上位機部分，主要負責遠程的信息配置與數據采集，記錄，與處理。
2)數據記錄分析儀部分：主要負責現場(chǎng)的信息配置和數據記錄與處理。
3)單片機系統：主要負責環(huán)境信息的采集，監控，處理。

2 系統的硬件設計
記錄儀的硬件系統由核心板與主板2部分構成。其中核心板主要負責CPU與RAM存儲器，Flash存儲器等的搭建。主板包括整個(gè)系統的電源部分，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，數據存儲部分，CPLD部分等。核心板與主板通過(guò)雙排插針的結構連接。
硬件設計的的結構圖如圖1所示。

2．1 核心板的設計
核心板主要由CPU S3C2410、內存SDRAM、閃存NANDFlash、晶振電路、啟動(dòng)配置電路等幾部分構成。
CPU S3C2410A的內部?jì)H僅集成了4 k大小的SRAM，用作系統程序的引導程序空間，所以需要擴展一定容量的RAM，用來(lái)用作主程序的運行空間，數據及堆棧區。當系統啟動(dòng)時(shí)，CPU首先從復位地址0x0處讀啟動(dòng)代碼，完成系統初始化后，程序代碼一般都調入SDRAM中運行，以提高系統的運行速度，同時(shí)，系統及用戶(hù)堆棧，運行數據也都放在SDRAM中。SRAM中的引導程序完成以后，會(huì )將操作系統鏡像加載到SDRAM中。本系統的SDRAM由2片HY57V561620T構建成1個(gè)32位的SDRAM存儲結構。HY57V561620T是1個(gè)268 435 456位的CMOS SDRAM芯片，能夠很好地滿(mǎn)足大容量高寬度的存儲需求。
本系統中使用的Flash為三星公司的K9F1208，容量為64 MB，采用塊頁(yè)式存儲管理，8個(gè)I／O引腳充當數據，地址，命令的復用端口。