嵌入式多路信號數據采集系統

　　在實(shí)時(shí)內核下，接口程序讀取A/D采樣數據的方法通常有三種：程序延時(shí)法、ADC轉換完畢時(shí)產(chǎn)生中斷法和程序循環(huán)等待的方法。其中循環(huán)等待的方法CPU開(kāi)銷(xiāo)小，不需要中斷服務(wù)，比較適合嵌入式系統中采用。

　　循環(huán)等待A/D讀取數據的偽代碼如下：

　　之間通過(guò)串口相連，采集數據先通過(guò)開(kāi)發(fā)板串口UART0發(fā)送到無(wú)線(xiàn)數據終端AYG285C的緩沖區，然后緩沖區將數據打成一個(gè)個(gè)數據包，通過(guò)GPRS網(wǎng)絡(luò )發(fā)送到遠程數據處理中心。因此，在μC/OS2Ⅱ下LPC2134的UART底層接口驅動(dòng)顯得尤為重要。

　　UART0初始化函數片斷如下：

　　在本系統中，串口通信采用8位數據位，1位停止位，奇校驗，無(wú)流控制。在實(shí)際使用中為接收數據穩定波特率設置為9600bps效果較好。在測試系統中，測量到的數據范圍為10-6～101，有效數字為4位，所以在發(fā)送數據時(shí)采用每幀數據由3個(gè)字節組成，第1個(gè)字節為數據指數部分，高四位為0，低四位中的第四位表示指數符號，0表示正數，1表示負數；其余三位表示指數的數值部分。

　　后續兩個(gè)字節為數據底數部分，采用壓縮的BCD碼編碼方式，高位在前，低位在后，即一個(gè)字節表示兩位十進(jìn)制數，則兩個(gè)字節表示四位十進(jìn)制數。

　　LPC2134的UART0使用中斷方式進(jìn)行通信，這樣不會(huì )占用CPU很多時(shí)間，效率比較高。當中斷服務(wù)處理子程序接收到一次中斷，它僅能知道UART0產(chǎn)生了中斷，還需要查詢(xún)中斷標志寄存器U0IIR，依據不同中斷源類(lèi)型進(jìn)行不同處理。在處理完當前的中斷源類(lèi)型之后，不能立即退出服務(wù)，而應當繼續判斷U0IIR寄存器最低位是否為0。

　　如果為0，則表示還有尚未處理的中斷，應該繼續根據U0IIR［3∶0］判斷中斷源類(lèi)型，進(jìn)行處理，直到U0IIR的最低位為1，最后發(fā)送中斷結束命令結束中斷服務(wù)處理程序。

　　SD卡讀寫(xiě)軟件移植到ARM7微處理器LPC2134上的結構圖如圖3所示。其中硬件抽象層是讀寫(xiě)SD卡的硬件條件配置，是與硬件相關(guān)的函數；命令層包含SD卡的相關(guān)命令以及卡與主機之間數據流的控制，這一層與實(shí)時(shí)操作系統μC/OS2Ⅱ相關(guān)，與硬件無(wú)關(guān)；應用層是向應用程序提供卡的API函數，這一層由實(shí)時(shí)操作系統μC/OS2Ⅱ控制。

　　圖3　SD卡讀寫(xiě)軟件移植結構圖

3.3　應用程序實(shí)現

　　系統初始化完成后，創(chuàng )建各個(gè)任務(wù)，進(jìn)入多任務(wù)調度處理。應用程序框架流程如圖4所示。

　　本系統的主要任務(wù)是完成數據采集。系統在得到遠程數據中心的采集命令后，選擇適當的采集通道，并設置A/D模塊參數。在采集過(guò)程中判斷是否要停止，如果停止，任務(wù)處于等待掛起狀態(tài)。

　　圖4　應用程序框架流程圖

　　4　結語(yǔ)

　　本系統采用了ARM+RTOS以及ARM+GPRS的方案，選取適當的器件構成了多路的數據采集系統，具有一定的實(shí)用價(jià)值?？紤]到現場(chǎng)采集到的多是小信號，為了有較好的準確度和精確度，對A/D后的采集數據還要進(jìn)行分析和調整，然后再發(fā)送到數據處理中心。為此，可以進(jìn)行反復實(shí)驗，獲得多組數據，最后通過(guò)最小二乘法曲線(xiàn)擬合來(lái)提高準確度。另外，隨外界環(huán)境的變化，也可以修改擬合曲線(xiàn)以適應具體的應用。隨著(zhù)3G時(shí)代的來(lái)臨，大量數據信息的傳輸成為可能，可以考慮采集現場(chǎng)的相關(guān)視頻信號。在短消息功能，數據加密技術(shù)以及軟件操作和文件管理上還有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)和優(yōu)化。