基于ARM10和Windows CE.net的数据采集系统与方法

扩展板采用FPGA控制的硬件电路 ，模拟开关采用AD公司的AD7506，可实现16通道数据采集。A/D转换芯片采用AD公司的AD574，单片高速12位逐次比较型A/D转换器，内置双极性电路构成的混合集成转换显片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特点，并且具有自动校零和自动极性转换功能，只需外接少量的阻容件即可构成一个完整的A/D转换器。在本模块中采用FPGA来控制电路，可将原来由嵌入式软件执行的功能转移到硬件上，可降低嵌入式软件的复杂程度，减少软件的执行时间，增强系统的实时性能[2]。

4．软件

软件部分分为FPGA控制程序和PXA255 两部分，FPGA用VHDL来设计，基于PXA255的软件设计主要任务有数据采集的驱动程序，操作系统的移植以及界面显示与上位机的通信。

4．1 嵌入式操作系统

4.1.1 Windows CE.net 简介

Windows CE是微软公司推出的一个面向嵌入式应用的通用操作系统。Windows CE.net的出现，极大改善了它的实时性能和通信能力， 为其进入工业控制领域奠定了基础。Windows CE.net 具备多任务、实时性、模块化及可伸缩性、强大的通信能力等特点。在实时能力上，它的设计目标可以满足95%的硬实时系统的要求。1ms定时周期的误差约为 100µs，在200MHz的X86系统下可达50µs[1]。实时能力的另一个重要指标是中断延时，在Windows CE.net中，采用ISR处理延时较短，IST延时较长，但仍能保证不超过100µs。另外由于Windows的传统优势，多数人熟悉windows系统，使用户可以更容易的操作基于Windows CE的产品，同时，对于熟悉windows编程的产品软件开发人员也比较容易进行应用开发。

4.1.2 Windows CE.net 平台创建

Windows CE.net为开发人员提供了一个不错的集成开发环境：Platform Builder，开发人员可以使用它根据提示完成操作系统镜像的定制、编译与调试工作，并可在此环境中进行应用软件、驱动程序的开发。在目标设备上创建 Windows CE.net平台，首先根据目标设备的硬件配置及需要，对Windows CE.net进行基本定制，开发并安装驱动程序，增加必要的特性，生成镜像文件，通过JTAG将bootloader写入flash后，通过网卡将镜像文件下载到目标设备中，进行调试。同时要导出SDK，以备后面用EVC开发应用程序。

4.2数据采集驱动程序

在数据采集中，主要是对外部I//O口的访问， Wince的BSP一般都实现了WRITE_PORT_UCHAR和READ_PORT_UCHAR 函数。访问方式采用中断方式。WinCE把中断处理分为两部分中断服务例行程序ISR和中断服务线程，用户的中断处理主要在IST中完成。这里采用基于中断方式的非标准驱动，要实现两个步骤：编写中断服务线程IST和注册中断服务线程。中断信号由FIFO经FPGA不断产生，每发生一次中断，运行在核心态的中断服务例行程序就调用一次IST。

5.结语

目前，在高层建筑和桥梁等大体积混凝土应用场合，温度测量还受单片机性能的限制。本文作者创新点是采用高性能PXA255处理器与FPGA相结合，运行多线程多任务Windows ce.net操作系统，应用于大体积混凝土的温度监测中，改善了应用单片机存在的不足，提高了实时性，提高了施工的安全性。利用移动通信公司的GPRS网络作为通信通道，具有高速、可靠、运营费用低、维护费用少等优点，实现远程监控和网络化管理。随着计算机技术和网络技术的发展，嵌入式微处理器的性能的提高，嵌入式系统将在工业控制领域得到更广泛的应用。

参考文献：

[1] 周毓林，宁杨，陆贵强，付林林. Windows CE.net 内核定制及应用开发.电子工业出版社：2005.2，3~19。

[2] F. Thomas, M.M. Nayak, S. Udupa, J.K. Kishore, V.K. Agrawal. A hardware/software codesign for improved data acquisition in a processor based embedded system. Microprocessors and Microsystems: 24 (2000) 129~134.

[3].深圳亿道电子有限公司. XSBase255 WINCE使用手册V2.1

[4].Intel. http://www.intel.com/design/pca/prodbref/252780.htm[EB/OL]

[5].邓成中，黄维公，万松峰.基于嵌入式ARM WinCE的小型监控系统的设计.微计算机信息，21（8-2）：47~49.