[發明專利]一種基于ARM的便攜式數據采集與處理系統

在審

• 申請號: 201410544458.3
• 申請日: 2014-10-15
• 公開（公告）號: CN105573265A
• 公開（公告）日: 2016-05-11
• 發明（設計）人: 徐云鵬
• 申請（專利權）人: 徐云鵬
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于數據采集與處理領域，尤其涉及一種基于ARM的便攜式數據采集與處理系統，該系統采用結構化、模塊化的方案進行系統的軟硬件設計，開發了一個集多路數據采集與處理、實時顯示和USB通信于一體的便攜式數據采集系統。

背景技術

數據采集技術是信息科學的一個重要分支，它研究信息數據的采集、存貯、處理以及控制等作業。在智能儀器、信號處理以及工業自動控制等領域，都存在著數據的測量與控制問題。將外部世界存在的溫度、壓力、流量、位移以及角度等模擬量轉換為數字信號,收集到計算機并進一步予以處理、顯示、傳輸與記錄這一過程，即稱為“數據采集”。數據采集技術在雷達、通信、水聲、遙感、地質勘探、震動工程、無損檢測、語聲處理、智能儀器、工業自動控制以及生物醫學工程等領域有著廣泛的應用。數據采集技術隨著科學技術的發展出現了新的趨勢。隨著新材料技術的發展，不斷有新型的傳感器出現，使得傳感器向著集成化、智能化方向發展。數據采集系統的一個瓶頸就是數據的通信。但是隨著總線技術局發展，這一問題也得到很大程度的緩解。常見的通信方式有VXI總線，PXI總線，串行總線，USB，ISA總線，PCI總線等等。

目前常用的數據采集方式是A/D卡和422、485等總線板卡,這類方式的數據采集過程必須依賴PC機完成,不便野外應用，而且數據的采集和分析顯示往往不能在采集板卡上實現，因此開發能夠實現脫離PC機集數據采集、處理、顯示于一體的數據采集系統具有重要實際意義。在工業應用中，數據采集系統主要是基于X86和MCU架構的硬件方案，X86是復雜指令結構的CPU，基于X86通用處理器的工業控制計算機系統在功耗和成本上都較難控制，特別是在高端的數據采集領域受到了很大的限制。基于單片機的數據采集系統的主要缺點是處理速度慢、系統資源有限、實時性能較差。

發明內容

針對上述現有技術存在的缺陷和不足，本發明的目的在于，提供一種基于ARM的便攜式數據采集與處理系統，該系統采用結構化、模塊化的方案進行系統的軟硬件設計，開發了一個集多路數據采集與處理、實時顯示和USB通信于一體的便攜式數據采集系統。

為了實現上述任務，本發明采用如下的技術解決方案：

一種基于ARM的便攜式數據采集與處理系統，其特征在于，包括嵌入式微處理器、上位機、USB設備接口、DBGU接口、電源與復位電路、時鐘電路、LCD接口、按鍵處理電路、A/D電路、NANDFlash接口、SDRAM接口和JTAG接口組成；所述的嵌入式微處理器選擇Atmel公司的ARM7微控制器AT91SAM7SE256，該嵌入式微處理器作為系統核心器件與上述電路相互相連，通過USB設備接口和DBGU接口與上位機進行通訊。

在該基于ARM的便攜式數據采集與處理系統中，所述電源與復位電路包括數字電源模塊、模擬電源模塊和復位電源模塊，所述的數字電源模塊由凌特公司LT4080型芯片組成，將充電鋰離子電池輸出的4.2V電壓轉換成3.3V供CPU、時鐘芯片、NANDFlash、SDRAM和DBGU接口芯片等使用；所述的模擬電源模塊由XC6351A型電荷泵電壓反轉器組成，為A/D電路的供電需要模擬電源，將數字電源3.3V通過100uH電感作為電荷泵電壓反相器芯片XC6351A120的輸入；所述的復位電源模塊使用AT91SAM7SE256型復位控制器，能處理系統的所有復位而不需要任何外圍器件并給出最近發生的一次復位情況。

在該基于ARM的便攜式數據采集與處理系統中，所述時鐘電路由兩路時鐘輸入組成，分別為處理器工作時鐘和芯片FM3116時鐘，其中處理器工作時鐘為18.432M的無源晶體；所述的按鍵處理電路利用并行輸入/輸出控制器（PIO），將I/O口配置為通用功能I/O線，來實現按鍵處理電路；所述A/D電路包括輸入信號調理電路和模數轉換器，所述的輸入信號調理電路由運算放大器LTC6915組成，該放大器具有數字可編程增益、零漂移的特點，可通過一個并行或串行接口改變增益；所述模數轉換器選用AT91SAM7SE256內置的ADC；所述NANDFlash接口連接K9F1G08U0M型NANDFlash，該NANDFlash芯片帶有硬件數據保護功能，支持上電自動引導；系統使用SDRAMC芯片HY57V561620與微控制器的SDRAM控制相連；系統使用HGO12864A型號的LCD，該LCD是FSTN型串行外設（SPI）串口液晶，集成了背光電路和NT7532液晶控制器，從而簡化了外部電路設計和編程設計。

本發明的有益效果是：