数据采集系统在产业测控、环境监测等方面的应用非常广泛。随着科学技术的发展,数据采集技术正向着高精度、高速度、稳定可靠、集成化及实时系统的方向发展。
传统的基于MCU的数据采集、A/D转换产品,无论是系统体积、系统功耗、系统数据采集精度以及系统处理能力等方面都不尽如人意,迫切需要一种能以较低的功耗和体积,实现高精度的数据采集、高性能的系统处理能力的嵌进式方案产品。
从数据采集速度和精度、系统的稳定性和实时性、单位本钱、系统功耗等多方面因素考虑,恒颐高科提供一种基于ARM和CPLD的嵌进式低功耗的多路高精度数据采集方案。
方案简介
恒颐高科嵌进式高速数据采集系统采用ATMEL的32位ARM作为系统的CPU,单芯片集成多种功能。系统外围扩展了CPLD逻辑芯片作为协处理器,并扩展了A/D数据采集转换电路模块以及高速数据采集缓冲系统FIFO,可以实现高精度、高速率的数据采集;外围接口资源丰富;运行嵌进式Linux操纵系统;面向石油勘探、环境监测、产业控制、医疗设备等领域,对数据进行采集处理和网络传输,实时及逻辑性能良好。硬件构成如图所示:
高速数据采集系统框图
在系统运行过程中,CPU发控制信号给CPLD,利用CPLD编程的灵活性来控制48路ADC的启动和停止,即达到动态地选择采样通道地目的。ADC转换电路将采样信号由FIFO缓冲后送进CPLD逻辑编程电路,再由CPLD电路送进ARM处理器,进行数据地处理并将结果传输到上位机。
系统硬件接口
接口描述
RS232接口3个9针D型RS-232C串行接口,对应于Debug UART、UART2和UART3
RS485接口1路RS485接口,外接总线收发器,支持RS485通讯
10/100M以太网口AT91RM9200内嵌MAC,外接DM9161,支持以太网通讯
USB接口外扩USB主、从接口(USB2.0协议,12Mbps)
PC104接口支持标准的PC104模块扩展
JTAG接口标准20针定义,支持JTAG调试
CPLD编程接口系统设有CPLD,实现逻辑运算,实现总线扩展
RTC独立的IIC接口,后备锂电池,为系统提供时钟基准
Can总线接口1路can总线接口
电源接口+5V、+12V、-12V电源输进接口,带LED电源信号指示
STN/TFT LCD接口1个LCD接口,可支持多种尺寸的STN/TFT LCD屏
96-pin欧式插针X248路GPIO(24路输进,24路输出)、矩阵键盘接口、4线触摸电阻都有96-pin欧式插针引出
A/D数据采集技术参数
采样通道:48路GPIO,24路输进,24路输出;
采样精度:12位
采样频率:1MHZ
输进信号范围:-10V~10V、4~20mA。
软件支持
恒颐高速数据采集系统采用ARM+嵌进式Linux的构架,Linux版本为2.6,Linux2.6内核较Linux2.4具有以下的特点:
(1)改进的多媒体功能;
(2)支持更大的内存和文件系统;
(3)支持跟过的账户和进程,支持多线程技术;
(4)进步了系统性能,2.6内核比2.4快上5倍。
应用场合
* 气象/水文/地质/环保等行业的数据采集系统
* 高速、高精度和多参数综合测试系统
* 发电变电监测/环境监测控制系统
* 有线/无线网络数据采集处理与传输系统