基于A(yíng)RM的電磁流量計設計

2 硬件系統設計
基于低頻三值矩形波勵磁的電磁流量計的硬件結構圖如圖2所示。其中，CPU核心模塊是系統軟件的運行基礎，FLASH存儲器用于存儲可執行程序的二進(jìn)制映像文件，供系統啟動(dòng)時(shí)加載到SDRAM內存空間運行；由于硬件系統的復雜性，調試模塊加強了硬件系統的調試功能；流量傳感器由一對勵磁線(xiàn)圈和一對對稱(chēng)分布的檢測電極構成。

ARM9處理器通過(guò)與其相連的D／A芯片產(chǎn)生低頻三值矩形波，勵磁線(xiàn)圈接受該低頻三值矩形波經(jīng)功率放大后的勵磁信號而產(chǎn)生感應磁場(chǎng)，在電極上產(chǎn)生因流體切割磁力線(xiàn)而產(chǎn)生的感應電動(dòng)勢(即測量信號)，并將之送人信號輸入模塊進(jìn)行處理，信號輸入模塊對流量傳感器輸入的信號進(jìn)行放大、濾波及A／D采樣后輸入ARM9處理器。系統由TFT液晶顯示屏提供人性化的菜單顯示操作界面，結合鍵盤(pán)進(jìn)行人機交互；同時(shí)具有以太網(wǎng)、USB和RS 232通信接口可輸出瞬時(shí)流量、累積流量和系統參數。

3 軟件系統設計
一個(gè)嵌入式Linux系統從軟件的角度來(lái)看，通?？梢苑譃樗膫€(gè)層次，如圖3所示。

引導加載程序：包括固化在固件中的Boot代碼(可選)，和Boot Loader兩大部分。
Linux內核：特定于嵌入式硬件平臺的定制內核以及內核的啟動(dòng)參數。
文件系統：包括根文件系統和建立于FLASH內存設備之上文件系統，通常采用ramdisk作為根文件系統。
用戶(hù)應用程序：特定于用戶(hù)的應用程序。有時(shí)在用戶(hù)應用程序和內核層之間可能還會(huì )包括一個(gè)嵌入式圖形用戶(hù)界面。
其中，引導加載程序是嵌入式系統軟件開(kāi)發(fā)的第一個(gè)環(huán)節，它是操作系統和硬件的樞紐，為操作系統內核的啟動(dòng)提供了必要的條件和參數；引導加載程序的工作是初始化內存以及必要的硬件設備，調用內核加載器。從FLASH中加載操作系統映像到SDRAM中，并把控制權交給Li-nux；由Linux對硬件系統做進(jìn)一步的初始化并控制應用程序。
基于系統軟件結構，在系統的啟動(dòng)過(guò)程中有3個(gè)主要軟件組件參與其中：引導加載程序、Linux內核和Init進(jìn)程。其啟動(dòng)過(guò)程如下：
(1)系統在上電或Reset之后，AT91RM9200開(kāi)始執行存放在NOR FLASH(系統將0x10000000映射到0x00000000，即ARM的復位向量)中的引導加載程序。
(2)引導加載程序初始化CPU和內存控制器，對系統外設做最小程度的初始化，如初始化LED和串口等，檢測內存并匯報啟動(dòng)中的診斷信息，然后將Linux內核映像解壓到SDRAM中的某個(gè)位置并跳轉到這個(gè)地址，把控制權交給Linux內核。
(3)Linux的內核接管執行權后完成一系列的系統初始化和設置，包括設置中斷向量，啟動(dòng)內存管理，初始化各個(gè)硬件設備，初始化網(wǎng)絡(luò )協(xié)議等，最后建立根文件系統并生成系統進(jìn)程之父Init進(jìn)程。
(4)Init進(jìn)程負責啟動(dòng)所有必要的服務(wù)和用戶(hù)應用程序，并進(jìn)入嵌入式系統的工作狀態(tài)。