基于A(yíng)RM9和μC/OSII的多頻道數據采集系統設計

　　隨著(zhù)IT技術(shù)、電子技術(shù)、通信技術(shù)、以及自動(dòng)控制技術(shù)的飛速發(fā)展，對工業(yè)現場(chǎng)數據的高速實(shí)時(shí)采集就成為電子產(chǎn)品和工業(yè)控制技術(shù)發(fā)展不可避免的一個(gè)環(huán)節。

　　本文針對高速實(shí)時(shí)多任務(wù)數據采集中的多任務(wù)實(shí)現算法以及實(shí)時(shí)性、實(shí)效性和高速性的要求，提出了基于ARM9和μC/OSII操作系統的智能化設計方案，實(shí)現了任務(wù)優(yōu)先級動(dòng)態(tài)調度、系統工作參數動(dòng)態(tài)設定、系統內部軟件智能化設計，針對低速外圍設備進(jìn)行了系統優(yōu)化，并提高了系統可靠性改善了內部任務(wù)同步性。

　　1 整體電路設計

　　整個(gè)采集系統的硬件電路如圖1所示。首先利用多路調制電路對12路信號進(jìn)行調制，這部分包含相應的信號轉換、抗干擾、以及初步的信號處理等，使得各路采集信號能夠達到ARM9內核對信號采集的要求。經(jīng)多路選擇和ADC采樣后進(jìn)入ARM9內核。為了實(shí)現對整個(gè)系統工作狀態(tài)的實(shí)時(shí)監視、實(shí)時(shí)控制和實(shí)時(shí)調節，設置了上位機監視器和現場(chǎng)顯示觸摸屏，將用戶(hù)所有要求顯示的信息在上位機顯示輸出或者在現場(chǎng)LCD同步顯示輸出。采樣按照采樣頻段分為高頻段（300~200 ksps）、中頻段（200~100 ksps）、和低頻段（小于100 ksps）3個(gè)頻段，每個(gè)頻段由4個(gè)外部采樣通道組成。ARM9內核與上位機的通信利用UART和RS232轉換電路來(lái)實(shí)現。系統工作電源由統一的電源供給，在實(shí)現電壓轉換后對PC機和ARM9內核以及相應的工作電路提供電源支持。

圖1 數據采集系統硬件電路

　　2 系統總體軟件設計思路

　　系統的軟件設計原理如圖2所示。12路采集信號經(jīng)調制電路多路選擇和ADC采樣后進(jìn)入各個(gè)采集任務(wù)內部通道。每一路采集通道都設計獨立的數據采集、數據存儲、數據處理以及數據提交任務(wù)。也就是說(shuō)，每一路外部采集通道都對應一個(gè)獨立的內部數據通道，而且本通道數據只在本通道內進(jìn)行存儲、處理和傳遞。各個(gè)內部數據通道任務(wù)之間只有在系統調度時(shí)執行時(shí)間上的先后關(guān)系、優(yōu)先級關(guān)系，沒(méi)有數據耦合關(guān)系。

圖2 系統軟件設計原理圖

　　命令掃描部分由獨立的上位機和下位機掃描任務(wù)完成對上位機監視器和下位機觸摸屏的實(shí)時(shí)監控，一旦檢測到用戶(hù)命令，立即將其發(fā)送給命令解析和處理任務(wù)，由該任務(wù)對用戶(hù)命令進(jìn)行分析處理。命令處理完后將提取的結果發(fā)送給用戶(hù)要操作的采樣通道，使之按照用戶(hù)要求運行。