基于A(yíng)RM的油田單井油罐太陽(yáng)能加溫控制器的研制

　　2.2 存儲器接口硬件設計

　　S3C2410A在片內具有獨立的SDRAM刷新控制邏輯，可方便地與SDRAM接口。油田油罐加溫控制器終端采用了2片16位數據寬度的HY57V561620芯片并聯(lián)構建成32位的SDRAM存儲器系統，共有64 MB的SDRAM空間。S3C2410A處理器支持從NAND Flash啟動(dòng)，NAND Flash具有容量大、比NOR Flash價(jià)格低等特點(diǎn)。系統采用NAND Flash與SDRAM組合，可以獲得非常高的性?xún)r(jià)比。該系統采用了一片型號為K9F1208UOM、容量為64 MB的NAND Flash芯片。NAND Flash中存放bootloader代碼和WINCE操作系統的鏡像文件。同時(shí)設置OM[1:0]=00,即處理器從NAND Flash啟動(dòng)。NAND Flash和處理器的接口框圖如圖3所示。

　　2.3 液晶屏接口電路的設計

　　S3C2410A自帶 1個(gè)LCD控制器，支持STN和TFT帶有觸摸屏的液晶顯示屏，本設計采用3.5英寸的TFT液晶屏。S3C2410A自帶觸摸接口電路，包括4個(gè)控制信號線(xiàn)（nYPON,YMON,nXPON,XMON）和模擬輸入引腳AIN、AIN,分別控制X坐標和Y坐標的轉換。

　　2.4 溫度采集卡的設計

　　自行設計的溫度采集卡實(shí)現了多路信號的采集、預處理及傳送功能。系統的采集點(diǎn)為10路熱敏電阻，熱電阻采用RTC公司的負阻溫度傳感器，實(shí)現10路溫度的循環(huán)采集。在電路的結構設計上，采用惠更斯電橋進(jìn)行傳感器電壓信號的采集。為了提高測量精度，為電橋提供電壓的芯片選用TI公司的精密電壓源芯片REF102,其輸出參考電壓為10 V,電壓的波動(dòng)為±2.5 mV,輸出精度遠遠大于常用的10 V線(xiàn)性穩壓模塊，輸出電流為10 mA,滿(mǎn)足輸出功率的要求，溫漂系數為2.5 ppm/℃，有效地減少了由于環(huán)境溫度變化而引起的測量誤差。溫度電橋電路采用ADI公司提供的儀器放大器AD620.采用該放大器，由于其具有高輸入阻抗，實(shí)現了采集電路和控制電路的阻抗隔離，提高了測量精度。經(jīng)過(guò)運算放大器以后，其輸出電壓的變化范圍為0 V~3.3 V,滿(mǎn)足ARM AD模塊對輸入電壓的要求（0 V~3.3 V），并且電壓的大小也在A(yíng)D620的線(xiàn)性工作區范圍內。由于采集節點(diǎn)為10路（RT1-RT10），而ARM自帶8路10 bit ADC,其中AIN5、AIN7要用作觸摸屏的輸入，因此本系統設計采用TI公司提供的16路模擬開(kāi)關(guān)MPC506進(jìn)行循環(huán)采樣。其模擬信號輸入電壓的范圍是±15 V,功率耗散為7.5 mW,滿(mǎn)足系統的設計要求。采集卡一路信號采集的電路圖如圖4所示。

　　3 軟件設計

　　3.1 操作系統的移植

　　油田單井油罐太陽(yáng)能加溫控制器的觸摸屏采用3.5英寸的TFT液晶屏，將WINCE操作系統移植到ARM處理器，基于WINCE開(kāi)發(fā)用戶(hù)界面，從而實(shí)現人機交互式控制與顯示。信號處理平臺采用ARM9核心的S3C2410處理器，因此，可以通過(guò)克隆SMDK2410的BSP來(lái)完成大部分的OAL層的移植工作。此外，還需要移植顯示驅動(dòng)程序、觸摸屏驅動(dòng)程序、GPIO驅動(dòng)程序以及A/D采集驅動(dòng)程序。在WINCE中，顯示驅動(dòng)程序、觸摸屏驅動(dòng)程序屬于分層驅動(dòng)程序。移植相關(guān)示例驅動(dòng)程序的代碼時(shí)，只需要對PDD層的代碼進(jìn)行修改。A/D采集驅動(dòng)程序和GPIO驅動(dòng)程序采用標準流接口驅動(dòng)的方式實(shí)現，即實(shí)現ADC_Init、ADC_Deinit、ADC_Open、ADC_Close、ADC_Read、ADC_Write、ADC_Seek、ADC_IOControl、ADC_Power-Up、ADC_PowerDown這幾個(gè)流接口函數。

　　3.2 應用程序的開(kāi)發(fā)

　　在WinCE下，應用程序開(kāi)發(fā)是針對驅動(dòng)和內核而言的。在WinCE下開(kāi)發(fā)應用程序大致可分為3個(gè)步驟：（1）安裝合適的SDK;（2）編寫(xiě)代碼和調試；（3）發(fā)布應用程序。本設計選擇采用Visual Studio 2008開(kāi)發(fā)工具，應用程序采用MFC編程接口，用基于對話(huà)框的模型來(lái)開(kāi)發(fā)。

　　因為基于A(yíng)RM的油田單井油罐太陽(yáng)能加溫控制器需要對10路熱敏電阻進(jìn)行實(shí)時(shí)循環(huán)的采集，同時(shí)還需要通過(guò)觸摸屏設置系統的工作參數，顯示系統故障、事故報警、系統運行狀態(tài)等信息；ARM控制器根據采集到的溫度值和設置的工作參數對執行機構做出判斷。因此，應用程序中使用了多線(xiàn)程方式來(lái)保證程序的實(shí)時(shí)、高效運行。在窗體主線(xiàn)程中建立了3個(gè)子線(xiàn)程：ADC采集子線(xiàn)程、觸摸屏設置顯示子線(xiàn)程和系統控制子線(xiàn)程。系統控制程序流程如圖5所示。