基于ARM的嵌入式监测系统设计

ARM具备体积小、接口丰富、高度集成性和扩展性强等优点，加之随着Linux在服务器领域和桌面系统获得的成功，Linux 以其良好的移植性能、优秀的网络功能、对各种文件系统完备的支持、具有软件代码小、高度自动化、响应速度快、特别适合于要求实时和多任务的体系等特点[1]在嵌入式系统中获得了越来越广泛的应用。这使得基于ARM的嵌入式监测系统具有成本低、功耗低、实时性能好及智能程度高等优点，在工业监测与控制领域具有较为广阔的应用前景[2]。本文设计了基于ARM的嵌入式监测系统。

　　1系统总体设计

　　一个嵌入式监测系统，其基本目的控制硬件设备采集信号，并对信号进行一定的分析，其过程是获取设备的运行状态的模拟量信号，并且能够将这些模拟量转化为数字量输出。在此基础上，设计了基于ARM嵌入式监测系统。ARM微处理器的上选择基于ARM920T内核的S3C2410A芯片。

 

 

 

　　图1系统结构框图

　　整个系统监测方案如图1所示，整个采集过程是由ARM微处理器控制的，ARM监测系统主要由以下三部分组成：

　　（1）信号采集：传感器采集反映设备运行状态的现场信号。被采集的模拟信号通过传感器拾取，再经过滤波、放大信号调理，然后模拟信号则经过A/D(模/数)转换器转换成计算机可识别数字量，通过ARM微处理器控制放大器的增益和滤波器的截止频率。

　　（2）人机界面：采用图形界面控制数据采集，并在界面上进行数据分析，将数据处理结果在显示屏上以良好直观的界面动态显示，便于现场工作人员判断故障。

　　（3）数据传输：数据传输是将数据上传至上位机（计算机），以进行进一步的分析处理。

　　2系统硬件结构

　　振动传感器传来的振动信号在进入后端处理系统之前也需要对信号进行一定的调理，以满足后端信号处理的要求，为了简化设计，节省设计时间，信号的前端信号调理模块使用设计好的模块，包括恒流源、传感检测、信号放大、低通滤波，程控放大器放大倍数的设定通过S3C2410A设定。图2显示了系统硬件框图。

 

 

　　图2  系统硬件框图

　　2.1程控抗混叠低通滤波器设计

　　传感器采集的的模拟信号中往往混有一些其它信号如噪声信号，因此在A/D转换之前对信号进行滤波是很有必要的，同时选择合适的滤波器还可以起到抗混叠的功能。本系统设计采用MAX263低通滤波器，MAX263是有源开关电容滤波器，其中心频率，Q值和工作模式可通过引脚编程设置，其硬件连接电路如图3.

 

 

 

　　图3  低通滤波电路

　　选择滤波器工作模式1，将M0，M1设置低电平，Q值设置为1，查表得NQ=64，则Q6~Q0引脚值为100000。MAX263的引脚与S3C2410芯片直接相连以实现程控滤波器，F0~F4分别连接GPB5~GPB9。在ARM上即可控制对应引脚实现对MAX263截止频率的设定。