基于ARM Cortex-M3的远程监控智能电源系统设计

　　图2 供电支路控制模块设计图

　　2.3 采集模块

　　各供电支路采集模块的设计如图3所示。电流传感器串联在电源回路内，其内部霍尔传感器会将支路电流产生的磁场以电压的形式输出至主芯片的AD 采样模块，根据厂家提供的手册可计算出对应的电流值。电压值的采集电路采用电阻分压电路的形式，采样电压值亦被输出至AD 采样模块，通过简单换算即可得到实际电压值。实际应用中，根据用电设备的电流和电压值可灵活的选择合适的电流传感器和分压电路阻值。需要注意的是，输出到AD 采样模块的电流和电压值必须在其0-3V 的采样范围内。

　　图3 供电支路采样模块设计图

　　2.4 通信模块

　　通信模块用来实现上位机与下位机之间的通信，本设计中下位机的以太网通信依靠主芯片内置的MAC+PHY 来实现，该模块支持10/100M 自适应以太网。

　　由于嵌入式处理器内部的运算及存储资源相对PC 来说非常有限，因此就必须在资源受限的情况下实现及处理Internet 协议。LM3S9B96 就是在这样的条件下占用尽量小的资源实现一个轻型的TCP/IP 协议栈，该协议栈叫做LwIP.与许多其它的TCP/IP 实现一样，LwIP 也是以分层的协议为参照，每一个协议作为一个模块被实现。LwIP 由TCP/IP 实现模块、操作系统模拟层、缓冲语内存管理子系统、网络接口函数及一组Internet 校验和计算函数组成。

　　为便于二次开发，TI 官方提供了丰富的底层驱动程序及详细API 说明，本设计在此基础上编写了整个以太网通信程序。以太网通信功能的实现，使得本电源监控系统除了具备智能化外，还具备了远程监控的能力，极大的拓展了该系统的应用范围。

　　2.5 显控模块

　　显控模块实在上位机开发的软件功能模块，本设计中该模块的开发基于VC++ 6.0.显控主要实现与下位机的通信控制、各供电支路电流和电压门限值在线设置及采集值的可视化显示。

　　设计过程中必须确定显控模块与下位机软件的数据格式，上位机下发的指令有更改门限值、查询门限值、更改通断状态、信道测试等，下位机上发的参数有更改门限值应答、返回当前门限值、通断状态返回、异常状态返回和信道测试等。这些指令确保了整个监控系统处于闭环状态，在任何时刻系统的状态和检测值都是可视的，提高了整个系统的可视化和可靠性。

　　3 结论

　　本文中描述的电源监控系统已实际应用在多个项目中，包括一些环境较恶劣的场合，整套系统运行稳定，并且借助以太网实现了远程智能化监控。另外，本设计也存在可以改进和提高的地方。首先是提高电流和电压值采样的精度，从而满足一些对供电电源精度要求极高的领域;其次是可以考虑加入无线通信功能，从而减少系统布线的复杂度并拓宽应用场合。随着技术的不断完善，该类电源监控系统必将在更多领域获得广泛应用。