基于ARM7内核和μC／OS-Ⅱ的数据采集装置设计
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2．2．1 数据采集单元设计
数据采集电路部分选用不同的传感器和信号调理电路，可实现对多种电量与非电量的采集与处理，运行稳定可靠，采样精度高，能满足系统的设计要求。
作为通用数据采集装置输入信号范围是很大的，而LPC2144-单片机内嵌ADC转换器的供电电压是+3V，ADC电路的被测信号输入端的输入电压必须小于电源电压，否则测量值将不准确。必须将输入的被测信号的电压范围调理到ADC转换的测量范围内，才能得到正确的ADC转换值。
工作原理：调理电路根据各种传感器输出电压或电流的不同，由DIP开关控制MSP430输出端的继电器，通过不同开关的闭合来改变放大电路的放大倍数，同时MSP430芯片还控制一个DAC来为不同的放大电路提供不同的偏置电压，从而实现量程的转换。最终将0～3 V范围的电压信号输入ADC中。
2．2．2 USB接口电路
USB(Universal Serial Bus)即通用串行总线。一个USB系统通常包括三个部分：USB互连、USB设备和USB主机。USB特有的优点：即插即用、低功耗、完整的总线拓扑结构、硬件结构标准化等。本文引用地址：https://www.eepw.com.cn/article/194494.htm
LPC2144单片机内部有集成的USB控制器，完全兼容USB 2．0全速规范；支持32个物理(16个逻辑)端点；支持控制、批量、中断和同步端点；运行时可通过软件来选择端点最大包长度(取决于USB最大规格)；RAM大小取决于使用的端点和最大包的长度；支持SoftConnectTM特性和GoodLinkTM LED指示器；支持总线供电功能，具有较低的挂起电流。
可工作于设备方式。
2．2．3 RS-485接口电路
RS-485接口的优点在于它使用一对双绞线就能实现单片机与上位机的通讯。具有高噪声抑制、宽共模范围、长传输距离、冲突保护以及价格低廉等优点，这些优点使其在工业控制、工业设备中得到了广泛的应用。
由于大多数PC机只具有RS-232串行通信口，而不具备RS-485接口，因此，为了实现RS-485接口串行通信，必须在PC机侧配置RS-232／RS-485接口转换电路，具体通过设计一块RS-232／RS-485转接板来实现。
3 数据采集装置的软件设计
软件设计上，采用基于μC／OS-Ⅱ多任务编程思想。
μC／OS-Ⅱ是由Jean J．Labrosse编写的、很流行的一种免费公开源代码的实时操作系统。μC／OS-Ⅱ不仅具有结构小巧、可固化、可裁剪、多任务和可剥夺型的实时内核等特点，而且其实时性、稳定性、可靠性也得到了广泛的认可。
μC／OS-Ⅱ使用前，必须先移植到微处理器上。LPC2144具有强大的处理能力，RISC结构，128位宽度的存储器接口和独特的加速结构使32位代码能够在最大时钟速率下运行，同时具有丰富的片内外设，如硬件乘法器、ADC、定时器、PWM通道、高速GPIO线、看门狗等。内部还具有16 kB的RAM和128 kB的FLASH。足以满足移植所需要的条件。
3．1 LPC2144单片机的启动代码编写
FLASH中的程序执行前，需要对系统硬件和软件运行环境进行初始化。这些工作是用汇编语言和C语言编写的启动(BootloadetO)代码完成的。
在启动代码的编写中，将启动代码划分为5个文件：Startup．s、IRQ．s、stack．s、heap．s和target．c。Startup．s包含向量表和系统初始化代码。IRQ．s包含中断服务程序与C程序的接口代码。stack．s和heap．s保存C语言使用的堆和栈的开始位置。target．c包含目标板特殊的代码，包括异常处理程序和目标板初始化程序。
MOV R0，LR；因芯片模式切换，故将程序返回地址保存至R0，同时在初始化堆栈完成后使用R0返回。
其余的步骤都在TargetResetInit函数中加以实现。
3．2 外设驱动程序
在μC／OS-Ⅱ一类的微内核操作系统中，设备驱动一般都是由应用程序在内核外部实现的。不过由于不分系统空间和用户空间，这些设备驱动程序仍在系统中执行。从实现方式上看，设备驱动程序的实现可以分为两种：一种是轮询(Polling)方式，另一种是中断方式。
设计采用中断式设备驱动的实现方式。
4 结束语
数据采集装置的低成本、低功耗、实时性设计是数据采集领域的一个主要研究方向。
数据采集装置充分利用了LPC2144丰富的片上资源，大大简化了硬件电路的设计；采用RS-485接口和USB接口通信技术，既可以实现系统的远程数据采集，又可以与PC机相连实现实验室数据采集；同时该装置是基于实时嵌入式操作系统的，在实时性方面具有很大的优越性。
通过实验验证了其设计的合理性和可行性。该数据采集装置具有低成本、低功耗、微型化、精度高、运行稳定、实时性好、抗干扰能力强、性价比高等特点，可以采集多种传感器输出的标准信号。但在系统功能的扩展和通信方面还有待于进一步改进与提高。
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