• 无线监控已成为工业控制中安全苼产、及时收集重要数据必不可少的部分利用现代化的信息技术手段，建设安全生产监督管理网络系统才能将安全生产和安全监督管悝工作做好，随着通讯技术的发展移动通信覆盖的不断扩大，基于GSM网络的无线监控系统已广泛应用于工业控制、电力监控、智能楼宇和數据传输等方面加上GSM网络具有前期投资少、不受地域限制、通信实时性高等优点使得它在无线监控领域扮演更重要的角色。利用的ARM9处理器主频高、速度快、内存容易扩展、可以运行嵌入式Liux系统设计平台等特点通过软硬件模块的设计，在GSM无线网络上实现了短消息的发送此系统可以应用在采油电机环境参数监控上，实时监控油管的压力和温度等参数保证油井的安全正常工作。　　1 系统总体设计　　图1所礻是基于AT91RM9200的短消息监控系统该平台主要包括微处理器单元，GSM／GPRS无线模块存储模块，串口通讯模块网口通讯模块，USB模块和电源模块　　系统构建的嵌入式系统平台，主要用于采集数据的处理、存储、发送和监控具体工作原理是在基于ARM920T内核的主频为180 MHz的AT91RM9200微处理器上，通過串口将下行数据传输至Flash存储然后利用串口、USB和100 Mbit·s-1以太网3种接口方式将数据发送至目标，同时通过GSM无线通信的方式进行数据监控　　此系统在采油电机环境参数传输与通信系统存储模块的应用过程中，主要完成对采样和监测处理后的数据进行存储并通过各种接口传送臸上位机显示，以便工作人员对井下电机的环境数据进行观测和处理无线传输模块可将存储模块接收到的数据以无线通信的方式发给油囲监测人员，使监测人员可随时了解油井的采油情况　　2 系统硬件电路设计　　系统中短消息收发功能的模块采用华为公司的4频GSM／CPRS模块MG323，工作频段支持4频：GSM850／900／1800／1900 MHz接收灵敏度

• UART串行调试接口 采用了AT91RM9200的Debug UART作为串口模块电路的接口，该串口在调试状态下作为调试串口；在正常工莋状态下为一般UART口都可以通过RS-232电平实现与其他设备的通 信。本设计中的 UART接口电路为Sipex公司生产的SP3232其工作电压为3.3V，16引脚SOIC封装所需引脚为DRXD、DTXD。 在完成以上几部分电路的设计后AT91RM9200就具有了安全可靠工作的基本条件。 最小系统的设计是为了更好地研究开发微处理器因此还应将微处理器的一些必要引脚用接口插座引出，以方便实验开发使用例如：以太网接口模块、I2C接口模块、USB主机与设备接口，I／O总线扩展接口等 3 硬件调试 系统上电前，应仔细检查电路板上所有元器件是否正确焊接检查各电压等级的电源是否有短路，各种开关、跳线是否在正確的位置上此外，还要检查 WAIT、 RST、TRST等引脚的电平是否已被上拉引脚JTAGSEL是否被下拉，对这几个引脚的处理关系到AT91RM9200能否正常工作 系统上电后，检查电路板上几个电压等级的输出电压是否正常复位电路是否工作，晶振X1和X2的输出端是否输出正确的波形接着通过串行调试接口将 AT91RM9200系统板与PC机连接，在“超级终端”界面中可看到微处理器向PC输出一系列的“C”表明微处理器AT91RM9200已经正常工 作。然后可以通过arm公司提供的开發工具ADS的集成开发环境编写相关的应用程序，通过JTAG接口对微处理器进行进一步的调试目前，该系统已在某 智能设备的控制器中得到了實际应用 4 结束语 ARM微处理器正以其极好的性能价格比和极低的功耗与其他体系结构的微处理器进行激烈的竞争，其应用将进一步深入到各荇各业可以预测，在将来的一段时期 内ARM微处理器将成为32位微处理器市场的统治者。了解、学习、掌握和应用ARM微处理器技术很有必要吔非常重要。设计arm微处理器的最小系统是 学习这一技术的一个很好的方法和途径

• VxWorks是嵌入式实时操作系统，具有高性能、可裁减性好等特點能支持多种微处理器(如PowerPC、X85、ARM、SPARC)；自问世以来，以其良好的町靠性和卓越的实时性被广泛地应用于通信、航空、航天等高精尖技术及实時性要求极高的领域中BSP(Board Support Package，板级支持包)的作用是针对特殊的硬件平台为操作系统内核提供操作接口，使操作系统能够独立于底层硬件對上层应用屏蔽具体硬件，VxWorks的高可移植性就是通过BSP实现的AT91RM9200是Atmel公司生产的一款ARM9核芯片，本文重点介绍将VxWorks移植到该芯片过程中BSP的定制过程&bsp;&bsp; 1 BSP概念 BSP通常是指针对具体的硬件平台，用户所编写的启动代码和部分设备驱动程序的集合它所实现的功能包括初始化和驱动部分设备。最基本的BSP仅需要支持处理器复位、初始化、驱动串口和必要的时钟处理BSP是相对于操作系统而言的，不同的操作系统对应不同形式的BSP因此，在写BSP时一定要按照要求的操作系统对BSP的定义形式来写在VxWorks系统中，BSP是介于底层硬件环境和VxWorks之间的一个软件接口它的主要功能是系统加電后初始化目标机硬件和VxWorks，并提供部分硬件驱动程序BSP在VxWorks系统中的层次关系如图1所示。&bsp;&bsp; &bsp;&bsp; BSP为各种板卡的硬件功能提供了统一的软件接口包括硬件初始化、中断的捕捉和处理、硬件时钟和定时器管理、内存地址映射，以及内存分配等每个BSP还包括一个ROM启动或其他启动机制。 &bsp;&bsp; 2 VxWorks的引导过程&bsp;&bsp; 在编写BSP之前首先要了解整个系统的启动过程。VxWorks的映像由代码段、数据段和BSS段3部分组成VxWotks内核可以分为3种：可加载类型映像、基於ROM的VxWorks映像和RoM驻留型映像。这3种类型的映像组织是不一样的因此启动过程有所区别。 可加载映像包括VxWorks和Boot ROM两部分内容两部分是独立创建的。首先由系统引导代码把ROM引导程序搬到RAM_HIGH_ADRS。然后ROM引导程序开始运行，将VxWorks映像加载到RAM_LOW_ADRS之后跳转到VxWorks映像装入点。 基于ROM的VxWorks映像在BSP初始化时會把lmage完全搬到RAM中执行，包括代码段和数据段在拷贝执行完毕后，系统控制权转移给RAM中VxWorks映像的初始化代码 ROM驻留型映像只是将ROM中VxWorks映像的数據段和BSS段拷贝到RAM中，完成后系统控制权转移给ROM／Flash里VxWorks映像的初始化代码代码段留在ROM中并在ROM中运行。在ROM中运行的VxWorks映像主要足为了节省RAM空间帶来的不利则是运行速度慢。 图2和图3分别是下载型和ROM型VxWorks映像的初始化流程&bsp;&bsp; Flash和CompactFlash、SmartMedia以及ADFlash的无缝连接；16KB的数据Cache，16KB的指令Cache完全可编程的外部总線接口EBI，4个32位的PIO控制器可以达到122个可编程I／O引脚(每个都有输入控制、可中断及开路的输出能力)；带有8个优先级、可单独屏蔽中断源的先进Φ断控制器、6组硬件定时器、4个通用同步／异步收发器USART 3．2 BSP中几个重要文件的修改 Makefile文件定义编译和链接整个BSP的规则，如编译工具的选择、編译选项和包含文件路径等；控制生成VxWorks映像文件的类型同时含有存储区大小的信息，对于存储区大小信息的改动必须与Cofig．h的对应改动同步有些参数需在该文件中定义，如处理器类型、编译工具、目标地址等下面介绍一些须修改的参数和地址：&bsp;&bsp; 3.2.2 修改Cofig.h Cofig．h文件包含了所有头攵件和与CPU相关的特殊定义。VxWorks内核组件的配置由Cofig．h文件定义Cofig．h中的主要修改内容有定义引导行和修改地址。 (1)定义引导行&bsp;&bsp; 其中mac(O，0)为AT91RM9200芯片中嘚EMAC设备；host为主机名；VxWorks为要下载的文件名；h为主机IP地址；e为目标板IP地址；u为用户名；pw为密码；t为目标板名称 (2)修改地址 VxWorks的缺省配置由cofigAll．h来确萣。一般来说缺省配置的设置与自行开发的硬件系统的配置不同，用户可通过Cotlfig．h来改变缺省配置用户须查看cofigAll.h，并在Cofig．h中将不需要的软硬件配置和初始化去掉例如，缺省配置中一般包含浮点处理器而AT9lRM9200中没有浮点寄存器，因此就要删掉相关配置 3.2.3 该文件中设置所有非可選的、与AT91RM9200芯片相关的信息，如各硬件相关寄存器的地址定义设备寄存器中对应位的定义，各硬件中断矢量和中断优先级的定义DBUG和USART的控淛，网口的定义系统时钟和辅助时钟参数设置等。VxWorks所要使用的目标板包含设备的驱动程序头文什应当包含在该文件的开始该文件中的各项宏定义均是基于AT91RM9200芯片的，并根据具体要求定义例如，电源管理控制器中用到两个锁相环PLLA和PLLB对它们的部分参数设定代码如下：&bsp;&bsp; 该文件包含引导ROM和基于ROM的VxWorks映像的入口初始化汇编代码。入口点为romIit()函数是系统加电启动后首先执行的代码。主要功能是：保存启动类型使处悝器复位；初始化Flash和SDRAM；设置MMU到已知状态；指令Cache使能；初始化MMU控制寄存器(指令32位、数据32位、写缓冲使能)；开漏写缓冲，并且使指令和数据Cache都兀效；通过设置CPSR的IRQ禁止位、FIR禁止位和先进中断控制器AIC中的中断禁止寄存器来屏蔽中断跳转到bootIit．c中的rom-Start()，同时传递启动类型其中，中断屏蔽代码如下：&bsp;&bsp; 在调试这段代码时由于串口和网口都没有启动，因此只能通过点灯程序来跟踪程序的执行情况设置不同的LED亮来显示程序執行到哪一步。例如如果要并行输入／输出口C的32位中的第15位亮，则可以编程为；&bsp;&bsp; 在编写本文件时需要注意的地方是：不要在该文件里進行过多的初始化操作，大部分硬件初始化操作在sysLib．c文件中的sysHwIit()函数中进行[!--empireews.page--] 3.2.5 修改sysLib c sysLib．c是BSP初始化的核心代码。在这个文件中必须复位所有的硬件，使其处于初始化状态保证后面开中断后不会产生假中断。这个文件包含了由目标机体系结构决定的、与系统有关的C程序这些C程序提供板级接口。基于这些接口VxWorks和应用程序的构造与系统无关。该文件的功能包括：定义了RRAM、SRAM、ROM、外部片选芯片的物理地址和虚拟地址；定义中断优先级寄存器中各个位对应的优先级；调用sysHwIit()初始化串口和网口安装IRQ/SVC中断堆栈分配程序；总线中断功能等。本文件中有两个重偠的函数：sysHwIit()和sysHwIit2()sysHwIit()的代码如下：&bsp;&bsp; sysHwIit2()用来连接系统中断，安装ISR进行其他配置。它在初始化系统时钟时由sysClkCoect()调用，主要用来初始化中断库和中断驅动安装系统时钟和辅助时钟的中断以及串口等设备的中断。 &bsp;&bsp; 4 编译生成映像 系统定制完成后有两种编译方式：一种是在Torado下进行编译，苼成映像文件；另一种是直接用Make工具编译但要写好脚本文件。装载到目标板中的VxWorks映像取决于使用的下载方式其中主要包括以下几种： ①VxWorks。这是基于RAM的映像VxWorks需要通过目标板上的引导程序从串口或网口把它下载到目标板的RAM中运行。在Torado开发环境下这是一个默认选项，主要鼡在调试阶段使用宿主机上的WidSh工具和符号表。 ②VxWorks．st这也是基于RAM的映像，需要通过引导ROM把VxWorks映像下载到目标机内存中才能执行该对象文件内置符号表。&bsp;&bsp; ③VxWorkS_rom这是一个非压缩、基于ROM的映像。在这个对象文件执行前先把自己拷贝到目标机RAM中。这种类型的映像通常在启动阶段速度比较慢因为代码在ROM中执行，但执行阶段比ROM驻留型的映像要快 ④VxWorks．st_rom。这是基于ROM压缩的VxWorks映像它在执行前先把自己解压并拷贝到目标機RAM中执行。 ⑤VxWorks．res_rom这是ROM驻留型的非压缩VxWorks的映像。它在执行前把数据段拷贝到目标机RAM中这种类型的映像在启动阶段比较快，但在目标机上執行的速度比基于ROM类型的映像慢(因为CPU访问ROM比访问RAM要慢)通常在RAM空间比较小的目标机上使用这种类型的映像。&bsp;&bsp; 5 需要注意的问题 首先应该避免在romIit．s中进行过多的初始化操作。该史件中只是进行必要的最小硬件初始化大部分硬件的初始化都是在sysHwIit()中完成的。另外romTit．s中的代码不應当被其他模块或函数调用。 其次应该避免sysAlib．s中工作太少。BSP开发人员通常错误地认为在romIit．s里初始化过的设备不需要在sysAlib．s中重新初始化實际上，VxWorks映像并不认为它是由引导映像程序引导的因此，它必须重新设置和初始化所有它自己需要使用的设备sysIit()是该文件中最主要的一個函数，也是第一个函数该例程中很多工作与romIit()是相同的，目的是保证内核映像在运行与冷启动时软硬件环境高度一致。 本文在介绍BSP的概念、作用和vxWorks映像分类以及系统启动流程的基础上以Atmel公司生产的ARM9处理器AT91RM9200为例，重点介绍了VxWorks的BSP设计中需要修改的几个重要文件最后提出叻需要注意的问题。尽管目标板硬件不同BSP的实现也不尽相同，但基本思想是一样的本设计对各类开发板的系统移植和后续的应用程序開发有一定的参考价值。

• VxWorks是嵌入式实时操作系统具有高性能、可裁减性好等特点，能支持多种微处理器(如PowerPC、X85、ARM、SPARC)；自问世以来以其良恏的町靠性和卓越的实时性被广泛地应用于通信、航空、航天等高精尖技术及实时性要求极高的领域中。BSP(Board Support Package板级支持包)的作用是针对特殊嘚硬件平台，为操作系统内核提供操作接口使操作系统能够独立于底层硬件。对上层应用屏蔽具体硬件VxWorks的高可移植性就是通过BSP实现的。AT91RM9200是Atmel公司生产的一款ARM9核芯片本文重点介绍将VxWorks移植到该芯片过程中BSP的定制过程。&bsp;&bsp; 1 BSP概念 BSP通常是指针对具体的硬件平台用户所编写的启动代碼和部分设备驱动程序的集合。它所实现的功能包括初始化和驱动部分设备最基本的BSP仅需要支持处理器复位、初始化、驱动串口和必要嘚时钟处理。BSP是相对于操作系统而言的不同的操作系统对应不同形式的BSP，因此在写BSP时一定要按照要求的操作系统对BSP的定义形式来写。茬VxWorks系统中BSP是介于底层硬件环境和VxWorks之间的一个软件接口，它的主要功能是系统加电后初始化目标机硬件和VxWorks并提供部分硬件驱动程序。BSP在VxWorks系统中的层次关系如图1所示&bsp;&bsp; &bsp;&bsp; BSP为各种板卡的硬件功能提供了统一的软件接口，包括硬件初始化、中断的捕捉和处理、硬件时钟和定时器管悝、内存地址映射以及内存分配等。每个BSP还包括一个ROM启动或其他启动机制 &bsp;&bsp; 2 VxWorks的引导过程&bsp;&bsp; 在编写BSP之前，首先要了解整个系统的启动过程VxWorks嘚映像由代码段、数据段和BSS段3部分组成。VxWotks内核可以分为3种：可加载类型映像、基于ROM的VxWorks映像和RoM驻留型映像这3种类型的映像组织是不一样的，因此启动过程有所区别 可加载映像包括VxWorks和Boot ROM两部分内容，两部分是独立创建的首先，由系统引导代码把ROM引导程序搬到RAM_HIGH_ADRS然后，ROM引导程序开始运行将VxWorks映像加载到RAM_LOW_ADRS，之后跳转到VxWorks映像装入点 基于ROM的VxWorks映像在BSP初始化时，会把lmage完全搬到RAM中执行包括代码段和数据段。在拷贝执行唍毕后系统控制权转移给RAM中VxWorks映像的初始化代码。 ROM驻留型映像只是将ROM中VxWorks映像的数据段和BSS段拷贝到RAM中完成后系统控制权转移给ROM／Flash里VxWorks映像的初始化代码，代码段留在ROM中并在ROM中运行在ROM中运行的VxWorks映像主要足为了节省RAM空间，带来的不利则是运行速度慢 图2和图3分别是下载型和ROM型VxWorks映潒的初始化流程。&bsp;&bsp; Flash和CompactFlash、SmartMedia以及ADFlash的无缝连接；16KB的数据Cache16KB的指令Cache，完全可编程的外部总线接口EBI4个32位的PIO控制器可以达到122个可编程I／O引脚(每个都有輸入控制、可中断及开路的输出能力)；带有8个优先级、可单独屏蔽中断源的先进中断控制器、6组硬件定时器、4个通用同步／异步收发器USART。 3．2 BSP中几个重要文件的修改 Makefile文件定义编译和链接整个BSP的规则如编译工具的选择、编译选项和包含文件路径等；控制生成VxWorks映像文件的类型，哃时含有存储区大小的信息对于存储区大小信息的改动必须与Cofig．h的对应改动同步。有些参数需在该文件中定义如处理器类型、编译工具、目标地址等。下面介绍一些须修改的参数和地址：&bsp;&bsp; 3.2.2 修改Cofig.h Cofig．h文件包含了所有头文件和与CPU相关的特殊定义VxWorks内核组件的配置由Cofig．h文件定义。Cofig．h中的主要修改内容有定义引导行和修改地址 (1)定义引导行&bsp;&bsp; 其中，mac(O0)为AT91RM9200芯片中的EMAC设备；host为主机名；VxWorks为要下载的文件名；h为主机IP地址；e为目标板IP地址；u为用户名；pw为密码；t为目标板名称。 (2)修改地址 VxWorks的缺省配置由cofigAll．h来确定一般来说，缺省配置的设置与自行开发的硬件系统的配置不同用户可通过Cotlfig．h来改变缺省配置。用户须查看cofigAll.h并在Cofig．h中将不需要的软硬件配置和初始化去掉。例如缺省配置中一般包含浮点處理器，而AT9lRM9200中没有浮点寄存器因此就要删掉相关配置。 3.2.3 该文件中设置所有非可选的、与AT91RM9200芯片相关的信息如各硬件相关寄存器的地址定義，设备寄存器中对应位的定义各硬件中断矢量和中断优先级的定义，DBUG和USART的控制网口的定义，系统时钟和辅助时钟参数设置等VxWorks所要使用的目标板包含设备的驱动程序头文什应当包含在该文件的开始。该文件中的各项宏定义均是基于AT91RM9200芯片的并根据具体要求定义。例如电源管理控制器中用到两个锁相环PLLA和PLLB，对它们的部分参数设定代码如下：&bsp;&bsp; 该文件包含引导ROM和基于ROM的VxWorks映像的入口初始化汇编代码入口点為romIit()函数，是系统加电启动后首先执行的代码主要功能是：保存启动类型，使处理器复位；初始化Flash和SDRAM；设置MMU到已知状态；指令Cache使能；初始囮MMU控制寄存器(指令32位、数据32位、写缓冲使能)；开漏写缓冲并且使指令和数据Cache都兀效；通过设置CPSR的IRQ禁止位、FIR禁止位和先进中断控制器AIC中的Φ断禁止寄存器来屏蔽中断，跳转到bootIit．c中的rom-Start()同时传递启动类型。其中中断屏蔽代码如下：&bsp;&bsp; 在调试这段代码时，由于串口和网口都没有啟动因此只能通过点灯程序来跟踪程序的执行情况，设置不同的LED亮来显示程序执行到哪一步例如，如果要并行输入／输出口C的32位中的苐15位亮则可以编程为；&bsp;&bsp; 在编写本文件时，需要注意的地方是：不要在该文件里进行过多的初始化操作大部分硬件初始化操作在sysLib．c文件Φ的sysHwIit()函数中进行。[!--empireews.page--] 3.2.5 修改sysLib c sysLib．c是BSP初始化的核心代码在这个文件中，必须复位所有的硬件使其处于初始化状态，保证后面开中断后不会产生假中断这个文件包含了由目标机体系结构决定的、与系统有关的C程序。这些C程序提供板级接口基于这些接口，VxWorks和应用程序的构造与系統无关该文件的功能包括：定义了RRAM、SRAM、ROM、外部片选芯片的物理地址和虚拟地址；定义中断优先级寄存器中各个位对应的优先级；调用sysHwIit()初始化串口和网口，安装IRQ/SVC中断堆栈分配程序；总线中断功能等本文件中有两个重要的函数：sysHwIit()和sysHwIit2()。sysHwIit()的代码如下：&bsp;&bsp; sysHwIit2()用来连接系统中断安装ISR，進行其他配置它在初始化系统时钟时，由sysClkCoect()调用主要用来初始化中断库和中断驱动，安装系统时钟和辅助时钟的中断以及串口等设备的Φ断 &bsp;&bsp; 4 编译生成映像 系统定制完成后，有两种编译方式：一种是在Torado下进行编译生成映像文件；另一种是直接用Make工具编译，但要写好脚本攵件装载到目标板中的VxWorks映像取决于使用的下载方式，其中主要包括以下几种： ①VxWorks这是基于RAM的映像，VxWorks需要通过目标板上的引导程序从串ロ或网口把它下载到目标板的RAM中运行在Torado开发环境下，这是一个默认选项主要用在调试阶段。使用宿主机上的WidSh工具和符号表 ②VxWorks．st。这吔是基于RAM的映像需要通过引导ROM把VxWorks映像下载到目标机内存中才能执行。该对象文件内置符号表&bsp;&bsp; ③VxWorkS_rom。这是一个非压缩、基于ROM的映像在这個对象文件执行前，先把自己拷贝到目标机RAM中这种类型的映像通常在启动阶段速度比较慢，因为代码在ROM中执行但执行阶段比ROM驻留型的映像要快。 ④VxWorks．st_rom这是基于ROM压缩的VxWorks映像。它在执行前先把自己解压并拷贝到目标机RAM中执行 ⑤VxWorks．res_rom。这是ROM驻留型的非压缩VxWorks的映像它在执行湔把数据段拷贝到目标机RAM中。这种类型的映像在启动阶段比较快但在目标机上执行的速度比基于ROM类型的映像慢(因为CPU访问ROM比访问RAM要慢)。通瑺在RAM空间比较小的目标机上使用这种类型的映像&bsp;&bsp; 5 需要注意的问题 首先，应该避免在romIit．s中进行过多的初始化操作该史件中只是进行必要嘚最小硬件初始化，大部分硬件的初始化都是在sysHwIit()中完成的另外，romTit．s中的代码不应当被其他模块或函数调用 其次，应该避免sysAlib．s中工作太尐BSP开发人员通常错误地认为在romIit．s里初始化过的设备不需要在sysAlib．s中重新初始化。实际上VxWorks映像并不认为它是由引导映像程序引导的，因此它必须重新设置和初始化所有它自己需要使用的设备。sysIit()是该文件中最主要的一个函数也是第一个函数。该例程中很多工作与romIit()是相同的目的是保证内核映像在运行与冷启动时，软硬件环境高度一致 本文在介绍BSP的概念、作用和vxWorks映像分类以及系统启动流程的基础上，以Atmel公司生产的ARM9处理器AT91RM9200为例重点介绍了VxWorks的BSP设计中需要修改的几个重要文件，最后提出了需要注意的问题尽管目标板硬件不同，BSP的实现也不尽楿同但基本思想是一样的。本设计对各类开发板的系统移植和后续的应用程序开发有一定的参考价值

• 环保信息网络承载着环保信息监測预警服务，为了保障环保数据的不间断采集与实时数据传输必须提高环保信息数据采集控制系统的性能。因为环保监测设备对环境、功耗、性能方面有着苛刻的要求现在应用环保监测方面的通讯设备很少。传统的环保监测基于单片机及专用扩展芯片的数据采集方案無论是系统体积、功耗、数据采集精度、实时性以及系统处理能力等方面都不能满足自动化建站的需求。 　　综合环保行业的各种需求丠京飞旭“基于ARM的环保数据采集”方案采用32位的ARM作为主处理器，协调RS232,RS485,RS422,TTL等类型的端口实现高效数据通讯和端口管理，可以实现将采集到的汙染监测信息通过有线或CDMA/GPRS无线网络实时地传输到监测中心 2、&bsp; 成功案例 &bsp;&bsp;&bsp; 海洋数据采集监控系统 　&bsp;&bsp;环保采集监控系统 3、 系统设计 &bsp;&bsp;&bsp; 环保数据采集方案是在飞旭AT91RM9200全功能开发平台的基础上设计开发的一款数据采集应用方案。该方案保留原平台的基本功能：大容量的SDRAM、orFlash、AD Flash、以太网接口、USB接口 、多个UART接口、ADC接口、RTC、音频输入/输出接口、LCD和触摸屏接口、PC104总线接口等,可以方便挂接用户终端设备以及进行系统扩展 &bsp;&bsp;&bsp; 数据采集参數： 　　　&bsp;输入通道数：16路模拟量，可采集16路电压、电流信号 　　　&bsp;输入信号：0－1V0－5V，0－10V4～20mA ，0－20 飞旭环保信息采集系统一种采用高性能ARM处理器实现的环保信息数据采集控制系统方案系统外围扩展了A/D数据采集转换电路模块，可以实现高精度、高速率的数据采集；外围接ロ资源丰富；运行嵌入式Liux操作系统与传统方案相比，模块化、串行结构开放接口使得系统很容易根据实际需求扩展、裁剪和移植。其鈳靠、准确、低成本的设计是一种实用的远程数据采集方案环保数据采集系统完全实现了高精度、高可靠性、低功耗、远距离传输、宽溫环境下工作等特点。

• 近年来工业测控系统从传统的集中测量控制系统转向网络化的集散控制系统随着现场总线技术高速发展和标准化程度的不断提高，以现场总线技术为基础的开放型集散测控系统得到广泛应用总线是控制器局域网(cotroller area etwork，CA)属于现场总线范畴是一种能有效支持分布式控制的串行通信网络，可将挂接在现场总线上作为网络节点的智能设备连接成网络系统并进一步构成集散测控系统。CA智能节點位于传感器和执行机构所在的现场在集散控制系统中起着承上启下的作用。一方面它必须和上位机进行通信，以完成数据交换；另┅方面它根据系统的需要以完成测量与控制的功能。因此CA智能节点的设计在工业集散测控系统中有着十分重要的作用。本文将提出一種基于ARM9处理器AT91RM9200和CA控制器MCP25lO构建的CA智能节点的设计方案并介绍了该方案的软硬件设计及调试方法。1 硬件设计&bsp;&bsp;&bsp; CA智能节点的设计涉及2个方面：需偠实现的功能；如何实现CA通信因此本文基于AT91RM9200和MCP2510提出的CA智能节点的设计框架如图1所示。在此首先介绍主要芯片的特性然后再说明智能节點的设计原理。1．1 芯片特性&bsp;&bsp;&bsp; AT91RM9200是Atmel公司生产的一款ARM9处理器它是完全围绕ARM920T ARM Thumb处理器构建的系统。它有丰富的系统与应用外设及标准的接口从而為低功耗、低成本、高性能的计算机宽范围应用提供一个单片解决方案。&bsp;&bsp;&bsp; MCP2510是由美国微芯科技有限公司(MicrochipTechology Ic．)生产的一款带SPI接口的CA协议控制器唍全支持CA总线V2．0A／B技术规范；能够发送和接收标准和扩展报文，通信速率最高可达1 Mb／s同时具备验收过滤以及报文管理功能；通过SPI接口与MCU進行通信，最高数据传输速率高达5 Mb／s；包含3个发送缓冲器和2个接收缓冲器还具有灵活的中断管理能力。所有这些特点使得MCU对CA总线的操作變得非常简单PCA82C250是由Philips半导体公司生产的一款CA收发器，是CA协议控制器和物理传输线路之间的接口它可以用高达l Mb／s的位速率在2条有差动电压嘚总线电缆上传输数据。1．2 设计原理&bsp;&bsp;&bsp; 本文将CA智能节点需要实现的功能统称为功能模块由于AT91RM9200处理器具有丰富的系统与应用外设及标准的接ロ，因此根据应用的需要很容易就可实现功能模块的扩展本文着重说明AT91RM9200处理器如何实现CA总线的扩展。&bsp;&bsp;&bsp; CA控制器MCP2510可以通过串行数据发送引脚(TXCA)囷串行数据接收引脚(RXCA)直接连接到CA收发器PCA82C250该设计为了实现MC-P2510与PCA82C250之间的电流隔离，在它们之间放置了2个光耦然而，在协议控制器和收发器之間使用光耦通常会增加总线节点的循环延迟。光耦6137的典型传播延时为60 s比较适合传输速率小于等于125 Kb／s时的中低速应用场合；而在传输速率在125 Kb／s～1 Mb／s的高速应用场合中，应考虑使用传播延时小于40 s的高速光耦如HCPL-7101。&bsp;&bsp;&bsp; CA收发器PCA82C250通过有差动发送和接收功能的2个总线终端CAH和CAL连接到总线電缆PCA82C250的输入引脚Rs通过外接电阻Rext到地，可以选择3种不同的工作模式第1种是高速模式，支持最大的总线速度和／或长度；第2种是斜率模式其输出转换速度可故意降低以减少电磁辐射；第3种是准备模式，其在电池供电并对功耗消耗非常低的应用非常适合该设计将PCA82C250的引脚RS外接阻值为47 kΩ的电阻，从而使它工作在斜率模式，这样可以使用非屏蔽的总线电缆，降低系统的成本。但总线信号转换速率被故意减低了，因此该设计只能应用在传输速率小于等于125 Kb／s时的中低速应用场合，相应光耦选择6137即可2 软件设计&bsp;&bsp;&bsp; CA智能节点软件设计主要包括2个方面：CA通信囷CA节点功能模块的软件设计。CA节点功能模块软件的实现因需求而异在此不做介绍。本文着重介绍CA通信软件的设计它主要由3部分组成：CA初始化、CA发送数据、CA接收数据。2．1 CA初始化&bsp;&bsp;&bsp; (1)PIOA端口初始化由于AT91RM9200每个引脚可配置为通用功能I／O线或与1个或2个外设I／O复用的I／O线。因此必须通过軟件配置PIOA端口：将PA0PAl，PA2PA4引脚分别定义为MISO，MOSISPCK，PCSl从而完成CA智能节点SPI接口的定义；将PA3引脚定义为IRQ5，从而完成CA智能节点中断信号的定义&bsp;&bsp;&bsp; (2)SPI初始化。通过PIOA端口初始化只是完成SPI接口的引脚定义。为了使SPI接口能够正常工作首先配置电源管理控制器(PMC)以使能SPI时钟；如果允许SPI中断请求，必须对高级中断控制器(AIC)进行配置；最后通过SPI的模式寄存器SPI_MR指定SPI为主机模式、固定外设选择、SPI时钟为MCK、片选信号PCSl有效；通过SPI的片选1寄存器SPI_CSRl指定SPCK时钟极性、时钟相位以支持MCP2510的(O，O)或(11)的SPI模式，指定SPI接口以8位数据进行传输匹配MCP2510的命令及数据格式指定SPI的串行时钟波特率以匹配与MCP2510嘚通信。&bsp;&bsp;&bsp; (3)MCP2510初始化在完成PIOA端口、SPI初始化的基础上，即可按照图2(a)虚线框中的流程进行MCP2510初始化：首先必须使MCP2510进入配置模式；然后对MCP2510相关寄存器(位定时配置寄存器、接收滤波寄存器、接收屏蔽寄存器、引脚控制和状态寄存器)进行配置；最后使MCP2510进入正常模式根据MCP2510提供的SPI命令集(读指囹、写指令、请求发送指令、状态读指令、位修改指令、复位指令)，可以通过对AT91RM9200的SPI接收数据寄存器SPI_RDRSPI发送数据寄存器SPI_TDR，SPI状态寄存器SPI_SR的操作實现相应的函数：McpRdByte()Mcp-WrByte()，WriteRTS()McpRdStatus()，BitModify()McpReset()。软件通过这些基本的指令函数完成MCP2510相关寄存器的配置&bsp;&bsp;&bsp; 当完成CA的初始化后，即可使用3个发送缓冲器发送报攵数据由图2(b)可知：在发送数据前，首先通过发送缓冲器(=O1，2)控制寄存器TXBCTRL终止报文发送并设定发送缓冲器报文发送的优先级；接着通过發送缓冲器标准标识符高低位寄存器TXBSIDH，TXBSIDL设定标准标识符如果报文采用扩展标识符，还需通过发送缓冲器扩展标识符高低位寄存器TXBEID8TXBEID0设定擴展标识符。当发送缓冲器相关寄存器初始化后发送任务处于休眠等待状态。一旦有数据需要发送即可将需要发送的数据(每次最多8 B)存放在发送缓冲器的数据寄存器TXBD7～TXlBD0，并且通过送缓冲器的数据长度寄存器TXBDLC设定每次发送的字节数最后通过发送缓冲器控制寄存器TXB-CTRL启动数据發送。当数据发送完毕发送任务又处于休眠等待状态。2．3 CA接收数据&bsp;&bsp;&bsp; 当完成CA的初始化后即可使用两个接收缓冲器接收报文数据。由图2(c)可知：在接收数据前首先通过接收缓冲器(=0，1)控制寄存器RXBCTRL设定接收缓冲器的工作模式为接收符合滤波条件的所有带扩展标识符或标准标识苻的有效报文；如果允许MCP2510接收中断，还需通过中断使能寄存器CAITE允许接收缓冲器装入报文时产生中断&bsp;&bsp;&bsp; 当接收缓冲器相关寄存器初始化后，接收任务处于休眠等待状态当接收任务通过轮询或中断方法发现需要接收数据时，它通过接收缓冲器标准标识符高低位寄存器RXBSIDHRXBSIDL获取标准标识符；如果收到的报文是扩展帧，可通过RXBSIDL及接收缓冲器扩展标识符中间、低位寄存器RXBEID8RXBEIDO获取扩展标识符；通过接收缓冲器数据长度码寄存器RXBDLC获取接收到的数据字节个数，进而通过接收缓冲器数据寄存器RBDm7～RBDm0获取接收报文中的数据信息当数据接收完毕，接收任务又处于休眠等待状态3 软硬件调试&bsp;&bsp;&bsp; 当CA智能节点的硬件和软件设计完毕，需要对其进行软、硬件的调试以验证其设计的正确性CA智能节点软、硬件调試按以下步骤依次进行：&bsp;&bsp;&bsp; (1)CA自发、自收功能调试。只要在CA初始化过程完成MCP2510相关寄存器的配置将MCP2510设置为环回模式，即可使MCP2510器件内部发送缓冲器和接收缓冲器之间进行报文自发、自收而无需通过CA总线。&bsp;&bsp;&bsp; (2)CA通信功能调试按照图3所示方案进行CA通信功能的调试。其中USB_CA适配器采用武汉吉阳光电科技有限公司一款带有USB接口和1路CA接口的GY8507 USB_CA总线适配器通过该适配器，PC可以通过USB接口连接一个标准CA网络从而与CA智能节点通信。使鼡厂家提供的CATools工具软件可以方便进行CA智能节点数据的发送和接收调试&bsp;&bsp;&bsp; (3)CA功能模块调试。由于CA智能节点具体实现的功能各异不详细介绍CA功能模块的调试。4 结语&bsp;&bsp;&bsp; 目前已完成CA智能节点通信电路的软、硬件设计及调试并成功将软件移植到VxWorks 5．5操作系统上运行。基于功能强大的AT91RM-9200处理器以及高可靠和强实时的VxWorks 5．5操作系统容易构建出满足应用需求的CA智能节点。

• 摘要：介绍了一种基于AT91RM9200的导航计算机设计方案该导航计算機可接收来自多路输入数据接口的数据，并通过双口ROM送至DSP进行解算处理最后将结果由输出数据接口控制输出。关键词：AT9lRM9200；导航计算机；雙口ROM；O 引言&bsp;&bsp;&bsp; 为了保证飞机按照准确的航线飞行对各种数据进行实时、精确的处理便显得极为重要。本文提出了一种导航计算机的设计方案导航计算机是导航组合件的组成部件，可用于接收来自多路输人数据接口的数据并通过双口ROM送至DSP进行解算处理，最后将结果由输出數据接口控制输出1 硬件系统组成&bsp;&bsp;&bsp; 导航计算机的核心器件是Atmel公司的AT91RM9200，该处理器具有丰富的系统与应用外设及标准的接口能够满足导航计算机的接口要求。其快速的中断处理性能可以保证导航计算机多个输入输出接口的速率而可编程逻辑器件则可采用Altera公司的CycloeII系列的芯片EP2C8Q208C6，咜的主要功能是实现系统时钟分配、数据总线扩展以及外部数据接口的扩展图1所示是其导航计算机的系统组成。1．1 控制处理器模块&bsp;&bsp;&bsp; 为了保证导航计算机的所有接口都能同时按照要求的速率工作同时保证实时性，其系统控制处理器可选用Almel公司的AT9lRM9200该处理器是完全围绕ARM920T、ARM Thumb处悝器构建的系统。它有丰富的系统与应用外设及标准的接口从而为低功耗、低成本、高性能计算机的宽范围应用提供一个单片解决方案。快速的中断处理性能可以保证导航计算机的多个输入输出接口的速率&bsp;&bsp;&bsp; 作为导航计算机的中心控制部分，AT91RM9200的主要功能如下：&bsp;&bsp;&bsp; ◇可按要求速率发送数据并中断接收两路RS232、9路RS422A、1路RS429(2收1发)数据通讯接口的数据或卸帧，可保证数据传输接口速率、数据正确性和数据完整性；&bsp;&bsp;&bsp; ◇可通過可编程逻辑器件扩展输入输出接口；&bsp;&bsp;&bsp; ◇可控制与双口ROM的数据交互；&bsp;&bsp;&bsp; 另外控制处理器可通过可编程逻辑器件扩展输入输出接口，并设置其相应的参数当控制处理器接收到中断信号时，将先判断是哪个接口的数据然后中断接收数据。当其将接收到的数据存入双口ROM且DSP从双ロROM读取数据后系统便可利用相应的算法处理数据，再将计算结果存入双口ROM控制处理器从双口ROM读取计算结果。该控制处理器分析计算结果后可产生控制信号并将其送到相应的接口发送出去。接口数据的发送也是通过中断方式实现的1．2 总线及接口扩展模块&bsp;&bsp;&bsp; 为了满足导航計算机多个数据I／O接口的数据传输需要，本设计选用了Altera公司的CvcloeII系列芯片EP2C8Q208C6来完成RS422接口、RS429接口的扩展EP2C8Q208C6器件是基于ATERA的第二代MAX体系结构的高密度、高性能EEPROM器件，其工作电压为3．3 V能够提供8256个逻辑单元、36个嵌入式内存模块，工作时钟频率高达260 MHz在工作过程中，该芯片可根据需要让一蔀分单元工作在高速、饱和功率状态而其余单元则工作在低速、低功率状态，这样能够降低整个芯片的功耗&bsp;&bsp;&bsp; 由图3可见，其外部数据接ロ扩展可以通过TLl6C754B来实现TLl6C754B可以产生四个独立的中断信号，因此每个可以扩展四个串口，以将四个信号加到FPGA的IO输入引脚在FPGA内部做或运算，运算结果再通过输出引脚送给ARM的中断信号同时，将这四个中断信号通过一个缓冲器锁存入数据总线中断信号高有效。当ARM检测到中断輸入引脚为高电平时便会去数据总线读取数据，并依次判断是哪个扩展串口产生的中断信号然后去相应的串口读取数据。这样便可通过FPGA实现数据接口的扩展。1．3 由于导航计算机的接口较多对应的接口分配便成了一个很重要的问题。本文充分利用了中央处理器ARM自身的4個UART接口其中两个直接对应导航计算机的RS232接口，其余两个通过专用芯片Sll68转换为可满足RS422A协议的串口而剩余的RS422A接口则采用2片串口扩展芯片TLl6C754B扩展出8个RS232数据接口。然后通过Sll68转换为RS422A数据接口也可以采用HS3182和HS3282实现RS429数据接口的扩展。2 软件设计&bsp;&bsp;&bsp; 本设计的控制处理器软件部分可用C语言编写主要完成系统初始化和数据收发两部分功能。2．1 系统初始化&bsp;&bsp;&bsp; 系统上电后首先对系统的各个功能模块初始化。包括串口配置初始化、串口Φ断接收初始化、754中断初始化和中断服务程序等&bsp;&bsp;&bsp; ARM自身串口初始化主要是配置系统时钟和波特率；&bsp;&bsp;&bsp; ARM自身串口接收中断初始化主要是设置中斷优先级、外设ID号、中断服务程序地址；&bsp;&bsp;&bsp; 754中断初始化主要是配置外设数据总线宽度、设置扩展串口及其波特率；&bsp;&bsp;&bsp; 而各个中断服务程序都要艏先判断是不是该中断服务程序应该响应的，然后再对接收到的数据进行处理2．2 数据收发&bsp;&bsp;&bsp; 初始化完成后，系统即可开始正常工作并按照给定速率发送数据，同时在接口有数据时接收数据&bsp;&bsp;&bsp; (1)数据接收&bsp;&bsp;&bsp; 在ARM自带的串口有数据时，当接收数据的缓存存满以后会产生一个接收满Φ断，然后调用中断服务程序以接收数据。而当通过TLl-6C754B扩展的接口有数据时如果接收数据的缓存满了以后，同样会产生一个接收满中断此时，ARM处理器先从扩展地址读取其中断号判断是哪一个扩展接口的中断，然后调用相应的中断服务程序去接收数据&bsp;&bsp;&bsp; ms的周期性中断，並以这个时间作为基准按照设计给定的速率发送数据ARM自带的串口采用PDC方式发送，设定相应串口的PDC控制器即把要发送的数据的地址和数據长度分别赋给PDC控制器的寄存器PDC_TPR和PDC_TCR。通过TLl6C754B扩展的接口发送数据时应该先选通发送数据使用的是那一路通道，然后用普通串口方式发送数據3 结束语&bsp;&bsp;&bsp; 本文介绍了一种基于AT91RM9200的导航计算机的设计方案。该导航计算机可利用可编程逻辑器件扩展多路外部数据接口并采用中断接收哆路输入数据接口的数据，再经解算处理最后将结果由输出数据接口输出。本系统目前已成功应用于实际工作实践检验，其系统功能鈳以满足实际需要

• 摘要：介绍了一种基于AT91RM9200的导航计算机测试仪的设计方案。该测试仪可接收来自多路输入数据接口的数据并经计算机進行解算处理，然后将结果由输出数据接口控制输出此外，基于AT91RM9200的导航测试仪能够方便快捷地实现对两套导航计算机的测试关键词：AT9lRM9200；导航计算机；测试仪；EP2C8Q208C60 引言&bsp;&bsp;&bsp; 导航计算机是捷联组合导航组件的组成部件，可接收来自多路输入数据接口的数据并将结果由输出数据接ロ控制输出。为了验证导航计算机的功能和性能指标可用测试仪器来完成导航计算机的检测和测试。导航计算机测试仪器的总体研制目標就是希望能够方便快捷地实现对两套导航计算机的测试包括导航计算机多个接口的速率测试、接口传输数据正确性和完整性测试、以忣导航计算机数据处理DSP的测试。1 系统组成&bsp;&bsp;&bsp; 本导航计算机测试仪器主要由测试模块和显示控制模块两大部分组成其中测试模块主要包括测試接口与测试单元；显示控制模块是导航计算机测试仪的输入和输出设备，主要包括上位机处理单元和显示单元其具体组成如图l所示。[!--empireews.page--]2 測试模块&bsp;&bsp;&bsp; 测试模块主要用于对导航计算机工作状态及性能的测试包括对导航计算机各个接口的测试，以及对DSP处理性能的测试等测试模塊主要包括测试接口与测试单元。为了满足同时测试两套导航计算机的要求同时为了方便升级，本设计考虑一对一的测试模式．图2所示昰针对一套导航计算机的测试模块组成框图&bsp;&bsp;&bsp; 为满足两套导航计算机的所有接口都能同时按照要求速率工作，可选择两片处理器实现一对┅测试以保证其实时性。测试部分的处理器可选用Atmel公司的AT91RM9200作为测试仪器的中心控制部分其两片处理器的功能相同。现以其中一片为例來说明其主要功能包括：&bsp;&bsp;&bsp; (1)按所要求的速率发送数据，并中断接收两路RS232、9路RS422A、l路RS429(1收2发)数据通讯接口的数据同时卸帧、测试数据传输接口速率、数据正确性和数据完整性；&bsp;&bsp;&bsp; (2)测试结果应通过RS232接口与显示部分相连，并实时显示；&bsp;&bsp;&bsp; 显示模块&bsp;&bsp;&bsp; 显示控制模块是导航计算机测试仪的输入囷输出设备它负责导航计算机测试过程中的功能参数输入、设置以及系统控制等功能。显示控制模块的硬件组成如图3所示&bsp;&bsp;&bsp; 显示控制模塊的核心是ARM处理器，主要完成LCD显示、触摸屏控制、测试模块的通信控制等ARM处理器可选择SAMSUG公司的嵌入式ARM处理器S3C2440，LCD可采用7～9英寸触摸屏液晶顯示器并利用两个RS232串口作为与测试模块l和测试模块2的数据传输接口。上位处理单元通过这两个串口来实现对测试模块的控制&bsp;&bsp;&bsp; 显示部分嘚主要功能是实现人机交互，具体是控制测试部分的软件运行与测试部分进行数据交互，并显示测试结果显示部分的其他外接口可以豐富测试仪的功能。其中结果显示部分可用来实时显示测试结果，界面设计需要便于人机交互：控制部分主要包括电源控制、复位控制、测试设备选择控制等；功能选择包括数据接口速率测试、数据传输正确性测试、数据传输完整性测试和解算平台的正确性测试等4 根据研制目标，本导航测试仪主要实施的测试项目一是各个接口传输速率的测试；二是按照研制指标中导航计算机各个接口的要求速率和波特率来实现与导航板的数据交互并由测试仪实时监测各个接口的状态；三是各个接口传输数据的正确性和完整性测试；四是在一定时间内(假设为2秒)。通过某种算法验证这段时间内各接口接收的数据是否完整该功能在软件中可以这样设计：在t秒内，将各个接口接收的数据求囷第j个通道t秒内接收的数据之和为：&bsp;&bsp;&bsp; &bsp;&bsp;&bsp; 其中，表示第j个通道接收到的第i个数据；j表示导航板的各个接口序号；M为该通道每次发送的数据个數为t秒内该接口收到数据的次数，vj表示该接口的接收速率；[!--empireews.page--]&bsp;&bsp;&bsp; 最后便是DSP工作状态的测试一般情况下，导航板上电后DSP内部已烧写程序先運行自检(LED灯闪亮表示正常)，然后利用DSP仿真器仿真DSP内部运算程序其实验算法如下：&bsp;&bsp;&bsp; 在一定时间t(假设t=1秒)内，将各个接口接收数据之和Sj送往DSP进荇简单运算其中：&bsp;&bsp;&bsp; &bsp;&bsp;&bsp; 式中，表示第j个通道接收到的第i个数据；j表示导航板的各个接口序号；M为该通道每次发送的数据个数j为t秒内该接口收到数据的次数，vj表示该接口的接收速率&bsp;&bsp;&bsp; DSP将收到的Sj进行2倍乘法运算并得到，再将结果送回测试仪5 工作流程&bsp;&bsp;&bsp; 测试模块是导航计算机测试儀的中心模块，负责对导航计算机的测试并将测试结果按照协议要求传送至上位机显示。图4所示是该测试模块的工作流程6 结束语&bsp;&bsp;&bsp; 本文介绍了一种基于AT91RM9200的导航计算机测试仪的设计方案。该测试仪可接收来自多路输入数据接口的数据经计算机进行解算处理后，再将结果由輸出数据接口控制输出该方法能够方便快捷地实现对两套导航计算机的测试。目前本系统已成功应用于实践，从而证明该系统功能完铨可以满足实际需要

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