基于A(yíng)RM的煤礦瓦斯涌出量預測系統的設計
加入技術(shù)交流群
1 總體設計
瓦斯傳感器將被測物理量瓦斯涌出量轉換成電信號，經(jīng)過(guò)A/D轉換采樣，轉換成數字信號，在ARM處理器中處理?；?a class="contentlabel" href="http://dyxdggzs.com/news/listbylabel/label/ARM">ARM920T內核的S3C2440核心板帶有內置STN/CSTN/TFT LCD控制器，支持1 024×768分辨率以下的各種液晶，用于顯示預測信息、檢測量、檢測時(shí)間等。內置4線(xiàn)制電阻式觸摸屏控制器，用于用戶(hù)與系統的交互，也可以通過(guò)鍵盤(pán)對系統參數等進(jìn)行設置。100 Mbit/s 以太網(wǎng)控制器，用于與上位PC的雙向信息傳遞。系統的軟件開(kāi)發(fā)是在Fedora Linux環(huán)境下基于QT設計的。QT是挪威的Trolltech 公司開(kāi)發(fā)的一個(gè)開(kāi)源的、跨平臺的C++圖形用戶(hù)界面應用程序框架。它提供給應用程序開(kāi)發(fā)者建立藝術(shù)級的圖形用戶(hù)界面所需的所用功能。QT完全面向對象，很容易擴展，并且允許真正地組件編程。系統依據分源法[1，2]將礦井各個(gè)開(kāi)采面分為不同的瓦斯涌出源，建立瓦斯分源預測模型，經(jīng)過(guò)換算得到預測數據并顯示。系統結構如圖1所示。
2硬件設計
2.1芯片及存儲器設計
系統選用了三星公司基于ARM 9 內核的S3C2440嵌入式處理器。S3C2440被廣泛應用于PDA、移動(dòng)通信、路由器、工業(yè)控制等領(lǐng)域, 芯片中集成了下列模塊: 16 KB指令Cache、16 KB數據Cache、MMU、外部存儲器控制器、LCD控制器、NAND Flash控制器、4通道PWM 定時(shí)器和1個(gè)內部定時(shí)器、168腳通用GPIO、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、8通道10 bit的AD和觸摸屏接口、標準20 pin JTAG調試接口等。存儲器方面采用標準的64 MB Nand-Flash用于數據存儲和64 MB SDRAM用于程序的運行。
2.2A/D采樣、顯示和接口設計
A/D轉換單元采用MAX1297AEEG實(shí)現12位并行模數轉換，直接與核心板的I/O線(xiàn)連接，如圖2所示。由于S3C2440自帶有LCD控制器，所以免去了LCD控制器的設計，顯示屏采用NEC公司的3.5寸的壓電式觸摸LCD，分辨率為240×320。以太網(wǎng)接口采用TC3097F-5芯片。
3 軟件設計
3.1 BootLoader的移植
BootLoader是在操作系統內核運行之前運行的一段小程序。大多數BootLoader都分為Stage1 和Stage2 兩大部分。Stage1主要包含依賴(lài)于CPU的體系結構硬件初始化的代碼，通常都用匯編語(yǔ)言來(lái)實(shí)現。這個(gè)階段的任務(wù)有：(1)為基本的硬件設備初始化；(2)為第二階段準備RAM空間；(3)設置堆棧并跳轉到第二階段的程序入口點(diǎn)。Stage2通常用C語(yǔ)言完成，以便實(shí)現更復雜的功能，也使程序有更好的可讀性和可移植性。這個(gè)階段的任務(wù)有：(1)初始化本階段要使用到的硬件設備，檢測系統內存映射；(2)將內核映像和根文件系統映像從Flash讀到RAM；(3)為內核設置啟動(dòng)參數，調用內核。系統采用韓國MIZI公司開(kāi)發(fā)的開(kāi)源BootLoader, 即vivi，對vivi進(jìn)行必要的裁剪并移植到系統當中。
評論