基于SEP3203拉力试验机嵌入式测控系统设计
2 测控系统硬件设计
根据试验机的功能要求和工作原理，该系统硬件体系结构如图2所示。
2．1 核心板和电源模块
核心板上的处理器采用东南大学博芯公司的SEP3203。SEP3203处理器内嵌了英国ARM公司提供的ARM7TDMI处理器内核，内嵌20 KB片上零等待静态存储器；集成了支持黑白、灰度、彩色的LCD控制器；支持用于连接触摸屏通信的SPI协议。一个通道实时时钟模块，85个通用I／O口和18个外部中断源。
核心板中存储器部分包括8 MB SDRAM和2 MBNOR FLASH。通过扩展插座引入核心板所用到的RESET和WAKEUP功能引脚；通过扩展插座将22位地址线和32位数据线以及未用的控制信号扩展到母板。
该系统要求多路电源供电，如ARM核心板需要3．3 V和5 V两路电源；在系统的外围部件中，LCD控制模块需要5 V电源供电；A／D转换模块需要6 V电源同时供电；伺服驱动器则需要12 V电源供电，所以应该对输入电源进行相应的稳压、分路等设计。
2．2 外围通用接口模块
试验机控制器的外围通用接口模块主要包含通用I／O口、USB接口、JTAG调试口等。在试验机系统中，控制器除了要与上下层通信外，主要还涉及到传感器测量参数的数据采集和伺服控制信号的输出等。同时，开关量也是测控现场最简单且使用较频繁的信号之一，如试验机动横梁的限位开关、液晶显示控制和指示灯的亮灭等。设计中采用SEP3203的通用I／口来实现这些信号的输入／输出。
SEP3203提供了85个通用I／O口和18个外部中断源，无需扩展I／O口。使用端口功能时首先在程序里把引脚功能模式定义好，即将每个端口配置为输入模式、输出模式或中断功能模式，每个复用引脚都有对应的寄存器位来选择实际使用的功能模式。该设计中，I／O通道使用双向缓冲器件74LVCH162245A，以增强总线驱动能力。
此外，系统中还添加了2个USB接口，用于测试结果的输出或作为备用接口。
2．3 信号采集模块
信号采集模块包括多通道力值采集模块和多通道变形信号采集模块。
力值和变形是系统所采集的最主要信号。传感器的电压信号输入到模／数转换器CS5530中，CS5530的差动输入端可以直接测量来自传感器的毫伏信号，这简化了与外围电路的连接。可编程增益放大器能使放大倍数从1～32进行设定，大大提高了系统的动态特性。多级程控数字滤波器可使数据输出速率得到选择，范围为7．5 Hz～3．84 kHz，方便了与外设的连接。另外，CS5530内部有一个完整的自校正系统，可以进行自校准和系统校准，从而可消除A／D本身的零点增益和漂移误差，以及系统通道的失调和增益误差。此外，由线性稳压元件7806提供工作电压，以确保信号采集精度。
2．4 人机交互模块
为了使万能试验机测控系统具有更好的人机交互界面，便于用户调试与操作，需要给其配置显示装置，如LCD液晶显示屏以及信号灯提示等。另外．要进行人机交互，还得有输入装置，使用户可以对ARM主控制器发出命令或输入必要的控制参数等，该系统采用触摸屏输入。
根据系统的实际需要，液晶显示模块采用240×320黑白4级灰度显示屏，兼容彩色7寸64K彩色TFT液晶屏，触摸屏与LCD合为一体。触摸屏采用AC97+UCB1400工作方式。UCB1400的小体积与低电压(3．3 V)特性使其成为新一代PDA应用产品的理想选择。它集成了先进的音频编解码、触摸屏控制器以及电源管理等功能，并以标准、立即可用的产品形态提供客户化功能。UCB1400控制器作为液晶显示屏与ARM的接口，用来直接驱动液晶控制字符、汉字以及图形的显示。借助UCB1400，可以直接利用SEP3203的I／O口模拟液晶的读／写和控制时序，使得ARM对液晶的操作实际上变为ARM对液晶显示控制器UCB1400的操作，从而简化了接口电路的硬件连接和软件编程。
3 测控系统软件设计
μC／OS-Ⅱ是为嵌入式应用而设计的完全可剥离的实时操作系统，可以管理64个任务，其中留给用户的应用程序最多可有56个任务。这种RTOS应用软件的开发过程为：
(1)根据系统设计方案，明确应用软件的功能；
(2)结合RTOS的并发特性(或准并发特性)，对应用软件要实现的功能进行大小适当的划分，也就是把应用软件的功能按照一定的原则划分为若干个任务模块；
(3)对各个任务间的通信和时延进行仔细的确认。
在μC／OS-Ⅱ中，每个任务都是一个无限的循环，都可能处于以下5种状态：休眠态、就绪态、运行态、挂起态和被中断态。任务状态之间的转换如图3所示。本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/150912.htm
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