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基于ARM的DIS采集系统设计
来源:本站整理  作者:佚名  2010-04-27 15:39:27




    软件分为三个层次:设备驱动层、实时操作系统层和用户应用层。
3.2 设备驱动层
    设备驱动层在实现总线驱动的基础上进而实现外设驱动。如图2所示,总线驱动包括SPI驱动、USART驱动等。外设驱动包括zigBee无线模块驱动、LCD驱动、触摸屏(Touch Screen,TS)驱动等。
3.3 实时操作系统层
    采用小型实时操作系统内核μC/OS-Ⅱ,负责任务调度、任务间通信、内存管理、互斥访问等。又移植了FAT文件系统和GUI图形库,共同形成实时操作系统的概念。
3.4 用户应用层
    具体针对DIS采集系统的需要,划分任务,完成各项功能。共划分了五个任务,并根据紧迫性要求设置了不同的优先级。
    (1)采样任务,负责与传感器端的简单通信及实时信号的采集。由于数据采样的实时性和准确性是采集系统的第一重要任务,所以设置为最高优先级。
    采样任务由点击图形用户界面的响应功能发起,也可由计算机通过USB命令发起。采样任务首先检测在线的传感器类型,获取他们的ID号,然后设置采样率,装载采样中断,并打开传感器,最后打开中断进入等待状态,响应指令。采样中断根据采样率定时采样,如果是模拟传感器,则读取本地A/D,进行模/数转换;如果是数字传感器,则读取串口的数据缓冲区,获得采样数据。对于特殊的传感器还要做滤波等特殊处理。当采样到足够多的数据,则将数据包发送给处理程序。若是本地发起的采样任务,则发送给界面任务处理予以显示;若是计算机通过USB发起的,则发送给USB任务将数据转发给计算机处理。大致流程图如图4所示。


    (2)触摸屏输入任务,负责实时探测用户的触摸操作,更新输入坐标。
    (3)USB通信任务,负责响应计算机端的指令,根据需要,将采集数据传输到计算机端。
    在初始化完成后,任务运行一个状态机,进入空闲状态。当接到计算机的USB中断请求后,转换为不同的状态,以完成任务。大致流程图如图5所示。


    (4)图形用户界面任务,负责与用户的交互,完成相应的操作,处理显示数据等。
    在初始化完桌面、菜单等一些窗口后,界面任务进入等待状态,等待采样数据,并定时刷新界面。若有显示的需求,界面任务在接收到数据后,根据不同的显示方式作相应的显示。
    (5)系统空闲任务,负责收集系统信息,更新系统状态,刷新屏幕内容等。顾名思义,设置为最低优先级。
    正如上面提及的顺序,各任务优先级从高到低排列为:采样任务,触摸屏输入任务,USB通信任务,图形用户界面任务,系统空闲任务。

4 结语
    经过测试,系统完成了设计功能,并且经过大批量,长时间的采集,系统没有出现数据遗漏和出错情况,能够稳定的运行。
    DIS是数字信息技术和嵌入式技术在教育领域的最新应用。分析了DIS系统的整体模型,给出了其主体的一个具体实现。由于硬件上定义了统一的接口,软件上引入了实时操作系统,系统的扩展性极强。创新性地提出了传感器的无线连接方式,以方便实验。系统硬件上基于ARM7平台,体积小,重量轻,功耗低,价格便宜;软件上提供了图形用户界面,支持触摸操作,使用方便,界面友好。系统集数据采集与分析显示于一体,可独立使用,又可以方便地与计算机通信,性能优越,稳定性好。可以预见,该设计在中小学实验教学领域将有广泛的应用前景。

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