基于嵌入式系统的数据记录分析仪的硬件设计

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  • 摘要: 为集中监控工业现场的大量自动化仪表,提高工业生产中的自动化水平,现以S3C2410A 为主控芯片,以液晶屏为显示设备,以触摸屏为输入设备,以SD 卡为存储设备,设计一种电力设备数据记录分析仪。记录仪支持CAN 通信与485 通信2 种总线方式采集采样模块的数据,具有大屏幕显示输出,简单易行的触摸屏输入,利用以太网上传数据,大容量的存储空间,功能齐全,用途广泛。

      本文所设计的系统就是为了满足对各个设备的相关数据进行实时记录与及时分析这样的需求。本系统以S3C2410 为核心,采用linux 实时操作系统,结合嵌入式设备与网络技术的优点, 有可连接设备数量多,速度快,功能多及可扩展性强等优点,可完成大量电力设备的集中监控,显着提高用户自动化系统的可靠性,节约大量的人力物力。

         基于S3C2410 的电力设备记录仪采用了功能强大的ARM920T 内核的芯片作为CPU,支持485,CAN,以太网3 种通信方式,采用液晶显示与触摸屏,大容量SD 卡存储单元。

      1 系统的总体结构设计

      系统的组成部分和主要功能如下:

      1)上位机部分,主要负责远程的信息配置与数据采集,记录,与处理。

      2)数据记录分析仪部分:主要负责现场的信息配置和数据记录与处理。

      3)单片机系统:主要负责环境信息的采集,监控,处理。

      2 系统的硬件设计

      记录仪的硬件系统由核心板与主板2 部分构成。其中核心板主要负责CPU 与RAM 存储器,Flash 存储器等的搭建。

      主板包括整个系统的电源部分, 以太网通信部分,CAN 通信部分,485 通信部分,串行通信部分,显示部分,数据存储部分,CPLD 部分等。核心板与主板通过双排插针的结构连接。

      硬件设计的的结构图如图1 所示。

    图1 记录仪结构图

    图1 记录仪结构图

      2.1 核心板的设计

      核心板主要由CPU S3C2410、内存SDRAM、闪存NANDFlash、晶振电路、启动配置电路等几部分构成。

      CPU S3C2410A 的内部仅仅集成了4 k 大小的SRAM,用作系统程序的引导程序空间, 所以需要扩展一定容量的RAM,用来用作主程序的运行空间,数据及堆栈区。当系统启动时,CPU 首先从复位地址0x0 处读启动代码, 完成系统初始化后,程序代码一般都调入SDRAM 中运行,以提高系统的运行速度, 同时, 系统及用户堆栈, 运行数据也都放在SDRAM 中。SRAM 中的引导程序完成以后,会将操作系统镜像加载到SDRAM 中。本系统的SDRAM 由2 片HY57V561620T 构建成1 个32 位的SDRAM 存储结构。

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