电子产品世界

调试扩展接口：系统应集成1路RS232接口，用于使用控制终端对系统进行调试。课题设
计平台可实现定时温度采集、显示 以及温度超限报警等功能，其主要 工作流程如下：
1.平台能够以定间间隔对采集 温度传感器数据；
2.采集的温度数据按时间顺序
保存在本地数据库中；
3 . 每 次 采 集 温 度 与 设 定 温 度 上、下限进行比较，当温度超限后 可发出本地报警或远程报警信号， 本地报警信号通过蜂鸣器报警音实 现 ， 远 程 报 警 信 号 可 以 通 过 外 接 GPRS实现短信报警；
4 . 平 台 具 备 远 程 数 据 访 问 功 能，可通过网络实现对本地数据库 的访问。
1.2  平台的硬件电路各模块选型
根据平台的接口和功能需求， 将系统按照功能划分进行模块化设 计，其个功能模块的选型如下：
1.2.1 平台处理器单元
平台需要具备温度采集、大容 量数据存储、网络通信等功能。因 此，其处理器部分具备运行文件系 统以及网络协议簇的能力。课题提 出以ARM微控制器为核心处理器的 解决方案，利用ARM微控制器可搭 载操作系统和能够处理复杂协议族 的能力；降低了系统设计的风险， 提 高 平 台 设 计 的 可 实 施 性 与 灵 活
性。
A R M 微 控 制 器 在 本 系 统 中 的 作用主要是，采集温度传感器温度 值，并实现存储以及转发功能。平台采用三星公司先进的 基于Cortex-A8 内核的 S5PC100处理器设计而成。S5PC100 处理器采用64位内部总线构架，包括强大的硬件加速器， 如：动态视频处理，显示控制和缩放。支持多种格式的硬件 编解码：MPEF-1/2/4、H263/H264、CV-1、DivX。其硬件

图5    S5PC100 SD卡电路原理图

图6   DS18B20与接口原理图
加速功能支持实时的视频会议和模拟电视输出，支持NTSC 和PAL模式的HDMI。S5PC100内部集成了24BIT LCD接口、 TVout接口、Camera输入接口、4路串口、SD卡接口、SPI、
100M网口、USB2.0-OTG接口，USB Host接口、矩阵按键扫 描接口、SPI通信、I2C通信接口等硬件资源，适用于有高性 能要求的嵌入式系统应用场合。
在平台中需要NAND FALSH、SD卡、以太网等复杂接 口的支持，S5PC100具备强大的片内接口，平台需要的外设 接口通过S5PC100搭载简单的外部电路即可实现，提高了系 统设计的集成度，因此S5PC100非常适用于本系统。
1.2.2 温度传感器
平台采用美国DALL A S公司生产的DS18B20可组网数 字温度传感器。其耐磨耐碰，体积小，使用方便，封装形 式多样，适用于各种狭小空间设备数字测温和控制领域。 DS18B20具有一线通信接口，只需要单根口线即可实现微控 制器通信互联，极大地简化了外部温度传感器通信线路。 DS18B20具有宽泛的工作电压和温度测量范围，750毫秒内 完成温度测量，可在-10℃至+85℃范围达到±0.5℃的测量精 度。DS18B20在出厂时内部集成了唯一的序号， 可用于实现 DS18B20通过一总线进行组网。DS18B20简化的通信接口以 及便捷的组网方式可降低产品的设计成本，提高系统的灵活 性。目前，DS18B20已经被用于各种环控，设备温度监控测 量，以及各种温度测量系统中。
1.3 平台的硬件电路总体构成
平台硬件组成如图1所示。其中核心模块为S5PC100， DD2 SDRAM、NAND FLASH、TFT LCD、SD卡、RS232接 口均可通过S5PC100内部外设接口直接扩展，以太网接口通 过S5PC100的外部静态总线接口连接。
1.4 平台主要软件方案的选定
在 简 单 系 统 中 ， 一 般 采 用 前 、 后 台 编 程 方 式 设 计 软 件，但在复杂的系统中，前后台方式的软件设计方法无法满 足系统的要求，需要网络协议栈支持、文件系统支持、多进 程支持后，前、后台软件由于其超循环编程方法的限制很 难实现系统的功能要求，因此复杂的嵌入式系统往往加入 了嵌入式操作系统的支持。 目前，常用嵌入式操作系统有 VxWorks、WinCE、Linux等。这里我选用的是Linux，它是开 放源代码的类UNIX操作系统。目前经过长期的发展Linux已 成为世界领先的操作系统，可以运行在服务器、大型机和超 级计算机， 由于Linux的可剪裁性和可移植性，目前也广泛 应用在嵌入式设备上，如消费电子产品、交换设备、工业控 制等。
Linux具备良好的多进程与多线程支持，并且支持多种 网络协议、具备丰富的文件系统，并且其开源代码的特性受 到广大的开发者支持。
在本系统中采用L inu x操作系统能够充分利用嵌入式 Linux中成熟的网络协议簇以及模块化的剪裁方法，降低系 统软件的开发难度，提高了系统设计的灵活性。
1.5 系统软件架构
平 台 设 计 的 软 件 采 用 分 层 以 及 模 块 化 的 方 式 进 行 设 计。由于采用嵌入式Linux操作系统作为解决方案。因此， 将软件划分为应用层、系统层、驱动层；系统层软件需要完 成Linux在操作系统上的移植和各个模块的驱动；应用层软 件需要完成温度采集模块、显示模块以及网络通信模块的软 件设计。软件层次示意图如图2所示。

2 系统各主要接口硬件电路设计

图7   PWM接口蜂鸣器电路连接图

图8   Linux系统软件组织示意图
2.1  S5PC100存储系统设计
设计的目标平台中需要扩展三种类型的存储介质，分 别为DDR2 SDRAM、NAND FLASH以及SD卡电路。下面按 照三种存储介质在系统中的功能分别进行阐述。

关键词： ARM 智能测温系统