基于嵌入式操作系統的磁場(chǎng)測量系統的設計

　　隨著(zhù)科技的發(fā)展，嵌入式操作系統在越來(lái)越多的領(lǐng)域發(fā)揮著(zhù)重要的作用，目前已成為產(chǎn)品技術(shù)水平的標志之一。其中Linux因為其擁有開(kāi)放性、多用戶(hù)、多任務(wù)、良好的用戶(hù)界面、豐富的網(wǎng)絡(luò )功能、可靠的系統安全和良好的可移植等特性被廣泛的應用到儀器測量設備中。

　　傳統的磁場(chǎng)測量設備(持斯拉計、高斯計)普遍存在精度低(典型測量精度為1．5％)、操作不便等缺點(diǎn)。本文提出一種基于嵌入式Linux的中頻磁場(chǎng)測量系統，它不但可以滿(mǎn)足當前磁場(chǎng)測量數據采集的需要，還因為其嵌入了操作系統Linux，使具有可靠性好、升級方便的特點(diǎn)，既提高了磁場(chǎng)測量的準確性，又為儀器的功能升級帶來(lái)便利?？蓱糜趯?shí)驗室儀器，醫療儀器，姿態(tài)控制，安全檢測等需磁場(chǎng)檢測的領(lǐng)域。

　　2 磁場(chǎng)測量系統的硬件結構

　　磁場(chǎng)測量系統在硬件結構上采用ARM9作為控制器，與信號放大、整流濾波、程控放大等硬件構成了整個(gè)磁場(chǎng)測量系統。而且，測量系統還搭配了USB、RS232、以太網(wǎng)通信接口，系統通訊能力強，可實(shí)現網(wǎng)絡(luò )連網(wǎng)功能。其硬件結構如圖1所示。

　　·ARM9嵌入式處理器采用三星公司的$3C2410。S3C2410是基于A(yíng)RM920T內核的16／32位RISC嵌入式微處理器，主要面向手持設備以及高性?xún)r(jià)比，低功耗的應用。它采用5級流水線(xiàn)和全性能的MMU，同時(shí)該芯片集成了大量的功能擴展單元，例如LCD控制器、I2C總線(xiàn)、觸摸屏接口、USB接口等。強大的芯片功能簡(jiǎn)化了系統設計，不但縮小了系統體積，而且提高了系統的可靠性。

　　·USB、RS232和以太網(wǎng)接口可為系統提供不同的通信方式，適合不同測量環(huán)境和條件，以太網(wǎng)接口還可實(shí)現系統聯(lián)網(wǎng)功能。

　　·在磁場(chǎng)測量系統中，可使用觸摸屏簡(jiǎn)便地對系統進(jìn)行控制，實(shí)現不同顯示方式切換、參數設置和測量數據保存等功能。

　　·磁場(chǎng)測量電壓信號部分，由磁場(chǎng)傳感器得到微弱的電壓信號，經(jīng)放大整流等措施后輸入控制系統。

　　·報警輸出可實(shí)現用戶(hù)自設定報警的上下限值，方便用戶(hù)測量現場(chǎng)的監控。

　　3 磁場(chǎng)測量系統前端信號處理模塊

　　磁場(chǎng)測量系統前端傳感器采用的測量方法為電磁感應法。電磁感應法是將測量線(xiàn)圈置入交變磁場(chǎng)中，根據法拉第電磁感應定律在線(xiàn)圈的引線(xiàn)間會(huì )產(chǎn)生感應電動(dòng)勢，并且感應電動(dòng)勢的大小與穿過(guò)線(xiàn)圈的磁通量的大小成正比。感應電動(dòng)勢e為：

　　測量系統前端信號處理模塊的結構如圖2所示。