嵌入式高速數據采集solution
概述:數據采集系統在工業測控、環境監測等方面的應用非常廣泛。隨著科學技術的發展,數據采集技術正向著高精度、高速度、穩定可靠、集成化及實時系統的方向發展。
傳統的基于MCU的數據采集、A/D轉換產品,無論是系統體積、系統功耗、系統數據采集精度以及系統處理能力等方面都不盡如人意,迫切需要一種能以較低的功耗和體積,實現高精度的數據采集、高性能的系統處理能力的嵌入式方案產品。
從數據采集速度和精度、系統的穩定性和實時性、單位成本、系統功耗等多方面因素考慮,恒頤高科提供一種基于ARM和CPLD的嵌入式低功耗的多路高精度數據采集方案。
方案簡介
恒頤高科嵌入式高速數據采集系統采用ATMEL的32位ARM作為系統的CPU,單芯片集成多種功能。系統外圍擴展了CPLD邏輯芯片作為協處理器,并擴展了A/D數據采集轉換電路模塊以及高速數據采集緩沖系統FIFO,可以實現高精度、高速率的數據采集;外圍接口資源豐富;運行嵌入式Linux操作系統;面向石油勘探、環境監測、工業控制、醫療設備等領域,對數據進行采集處理和網絡傳輸,實時及邏輯性能良好。硬件構成如圖所示:
高速數據采集系統框圖
在系統運行過程中,CPU發控制信號給CPLD,利用CPLD編程的靈活性來控制48路ADC的啟動和停止,即達到動態地選擇采樣通道地目的。ADC轉換電路將采樣信號由FIFO緩沖后送入CPLD邏輯編程電路,再由CPLD電路送入ARM處理器,進行數據地處理并將結果傳輸到上位機。
系統硬件接口
接口 |
描述 |
RS232接口 |
3個9針D型RS-232C串行接口,對應于Debug UART、UART2和UART3 |
RS485接口 |
1路RS485接口,外接總線收發器,支持RS485通信 |
10/100M以太網口 |
AT91RM9200內嵌MAC,外接DM9161,支持以太網通訊 |
USB接口 |
外擴USB主、從接口(USB2.0協議,12Mbps) |
PC104接口 |
支持標準的PC104模塊擴展 |
JTAG接口 |
標準20針定義,支持JTAG調試 |
CPLD編程接口 |
系統設有CPLD,實現邏輯運算,實現總線擴展 |
RTC |
獨立的IIC接口,后備鋰電池,為系統提供時鐘基準 |
Can總線接口 |
1路can總線接口 |
電源接口 |
+5V、+12V、-12V電源輸入接口,帶LED電源信號指示 |
STN/TFT LCD接口 |
1個LCD接口,可支持多種尺寸的STN/TFT LCD屏 |
96-pin歐式插針X2 |
48路GPIO(24路輸入,24路輸出)、矩陣鍵盤接口、4線觸摸電阻都有96-pin歐式插針引出 |
采樣通道:48路GPIO,24路輸入,24路輸出;
采樣精度:12位
采樣頻率:1MHZ
輸入信號范圍:-10V~10V、4~20mA。
軟件支持
恒頤高速數據采集系統采用ARM+嵌入式Linux的構架,Linux版本為2.6,Linux2.6內核較Linux2.4具有以下的特點:
(1)改進的多媒體功能;
(2)支持更大的內存和文件系統;
(3)支持跟過的賬戶和進程,支持多線程技術;
(4)提高了系統性能,2.6內核比2.4快上5倍。
應用場合
* 氣象/水文/地質/環保等行業的數據采集系統
* 高速、高精度和多參數綜合測試系統
* 發電變電監測/環境監測控制系統
* 有線/無線網絡數據采集處理與傳輸系統
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