基于ARM7多通道仪表数据采集.docx

1、基于ARM7多通道仪表数据采集 嵌入式系统与应用设计性实验报告 题目 基于ARM7的多通道仪表数据采集实验 系 别 物理与电子工程学院 年 级 专 业 班 级 学 号 学生姓名 指导教师 实验时间 引言 1第一章 实验要求 2一、实验内容及目的 2二、实验设备及工具 2第二章 正文 3一、实验分析 3二、系统设计 3三、代码分析 8第三章 实验结果 11第四章 实验总结 12参考文献 13附录 14引言随着工业自动化与信息化的不断发展,数据采集已经成为了计算机与外部物理世界连接的桥梁。数据采集系统广泛地应用于工业生产中设备工作状况的监测、控制领域中的闭环控制系统及仿真领域的半实物仿真系统。传统

2、的数据采集装置通常由单片机及采集卡组成, 其采集通道数较少、单任务的软件结构及实时性差等不足之处已无法满足人们的需求。ARM ( Advanced RISC Machines) 是基于RSIC 架构的数据宽为32 位可嵌入操作系统的微处理器。由于其体积小、价格低、可靠性高、低功耗等特点在工业自动化、国防、运输等领域得到了广泛的应用。本次设计是基于ARM的多通道实时数据采集系统;该系统由下位机系统及上位机软件组成,下位机硬件主要基于ARM工控开发平台、数据采集板及模拟量输出板,采用C/OS实时多任务操作系统,实现多通道数据的采集、数据存储及模拟量的输出,并将采集数据实时传送至上位计算机;上位机软

3、件接收数据进行监控,图形化显示数据变化曲线,并控制下位机的模拟量输出功能;通过实验验证,下位机系统能够实现多通道数据的采集、存储及模拟量的输出,C/OS操作系统完成多任务的实时调度,上位机软件成功进行模拟量数据的采集监控及数据变化的图形显示,整个系统具有良好的实时性。第一章 实验要求一、实验内容及目的采用多任务编程方法，每个任务监视一路AD 转换， 每一路AD 的转换结果在液晶屏上用一个条形图的长短来表示，直观地显示每路模拟输入电压的大小。可以通过文本框给每路AD 设置警戒值，某路输入超出警戒线之后条形图中超出的部分会以闪动的方式显示。并在数码管上对应的某通道的数值显示当超过警戒线数值时，数字

4、闪烁显示。在此基础上，利用实验箱中的数码管显示每一路的电压采样值，并能在超出警戒值的情况下闪烁显示，在LCD屏上对应条形图的顶部显示具体的电压值。二、实验设备及工具 硬件：ARM嵌入式开发平台、用于ARM7TDMI的JTAG仿真器、PC机Pentium100以上。 软件：PC机操作系统Win98、Win2000或WinXP、ARM SDT2.51或ADS1.2集成开发环境、仿真器驱动程序、超级终端通讯程序。第二章 正文一、实验分析数据采集系统置于被监控的设备处，通过传感器对设备的电压或者电流信号进行采样、保持，并送入A/D转换器变成数字信号，然后将该信号送到FIFO中。当FIFO中存放的数据到

5、了一定数目时，由ARM7从FIFO中读出，然后通过ARM7的以太网接口送给上位机。多路采集通道经过模拟开关后再进入A/D转换器。CPLD是整个系统的控制核心，它控制采集通道的切换、A/D转换器的启/停、转换后的数据在FIFO中的存放地址发生器、产生中断请求以通知ARM7读取存放在FIFO中的数据等。二、系统设计 1编写OnKey()函数，响应键盘消息。流程图如图1所示。1） 这里设置了两个文本框，用来输入通道编号和该通道的警戒值，在键盘消息响应函数里针对两个文本框分别作出处理，只处理回车键和取消键，其他键由控件本身处理。程序里用变量EditNumber 指示当前要编辑的文本框控件；用变量inp

6、ut 指示该文本框控件是否处于输入编辑状态。以此决定回车键应该执行的功能。 2）当文本框控件不是编辑状态时，回车将使其进入编辑状态，在程序里用SetWndCtrlFocus( )函数将焦点转移到该控件并用SetTextCtrlEdit() 函数设置为编辑状态；当文本框正处于编辑状态时，回车将使其退出编辑状态，并将要编辑的文本框切换到另一个文本框控件，取消键的处理和这种情况类似。 3） 如果当前要编辑的文本框是警戒值输入框，在编辑状态中回车确定后，所输入的通道编号以及警戒值就会保存在数组WarnningData 中，代码如下： WarnningData Unicode2Int(pChannelT

7、extCtrl-text)=Unicode2Int(pValueTe xtCtrl-text); 图12编写绘图显示任务Display_Task， 绘制文本框和条形图等，并实现文本框编辑过程中和超过警戒值后的动画显示，其流程图为图2所示。图21）程序中用TextOut()函数显示文本框的提示信息，用数组edit 记录两个文本框是否处于编辑状态，用变量IsEdit 指示提示信息是否显示。实际上，IsEdit这个变量在显示任务循环一次就改变一次状态，当IsEdit=1 时将提示信息擦掉，否则保持显示不变。这就是闪烁显示的原理，表示AD 转换结果的条形图超出警戒值的部分的闪烁也是这样实现的，随着任务

8、的循环隔次的改变状态。 2）和变量IsEdit 的作用类似，warnningx是条形图闪烁的指示变量。当某路AD 转换的结果result_ADx 大于对应通道的警戒值Warnni ngDatax时，根据warnningx 的值决定条形图的长度是和result_ADx 对应还是和W arnningDatax对应，这样看起来条形图的长度是变化的，效果就是超过警戒线的那部分在闪烁。 3）这里条形图实际上是一个实心矩形，用FillRect()函数填充。 5、编写4 路AD 采集任务ADx_Task。1）使用GetADresult()函数即可得到某路AD 输出的二进制代码。由于处理器的8路10 位AD

9、转换单元的最大输入电压是2.50V，所以实际电压值就是result_ADx=GetADresult(x)*2.50/1024;三、代码分析（1）数码管显示及闪烁显示的代码/ 0通道显示 ZLG7289_ENABLE();/使zlg7289占有同步串口 Delay(5);/延时 WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA1|6);/数码管以方式1译码，第一个数码管亮 WriteSDIO(int)(result_AD0)%10);/显示个位 Delay(1);/延时 if(int)(result_AD0)9) /键值大于9显示十位 WriteSDIO(ZLG7289_CMD_DATA1|

10、7);/发送十位数据 WriteSDIO(int)(result_AD0)/10); Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_HIDE);/使一、二、三这三位数码管显示 WriteSDIO( 0xff); else /键值小于10不显示十位 WriteSDIO(ZLG7289_CMD_HIDE);/使个位数码管显示 WriteSDIO(0x7f); a=0xff; if(result_AD0WarnningData0) a=0x3f; Delay(1); WriteSDIO(ZLG7289_CMD_FLASH);/闪烁 WriteSDIO(a);通道1、2、3和通道0一

11、样只需将通道0中的输入值和警戒值改成对应通道的值就可以实现。（2）在LCD屏条形图中超出部分闪烁显示的代码if(result_AD0=WarnningData0) FillRect(pdc, 110, (int)(210-result_AD0*20/3.3), 130, 210,GRAPH_MODE_NORMAL, COLOR_BLACK); else if(warnning0=1) FillRect(pdc, 110, (int)(210-result_AD0*20/3.3), 130, 210, GRAPH_MODE_NORMAL,COLOR_BLACK); warnning0=0; el

12、se warnning0=1; FillRect(pdc, 110, (int)(210-WarnningData0*20/3.3), 130, 210, GRAPH_MODE_NORMAL,COLOR_BLACK); 这是通道0的代码，通道1、2、3的代码与之像似，只要改变相应的输入值和警戒值即可。（3）条形图顶端显示具体电压值的代码Int2Unicode(int)(result_AD0),result_AD0_16); TextOut(pdc, 114, (int)(198-result_AD0*20/3.3), result_AD0_16, TRUE, FONTSIZE_SMALL);相

13、应的也只需改变对应通道的输入值和警戒值即可。第三章 实验结果将生成的文件编辑下载到开发平台并运行，通过四个旋钮来改变相应通道的电压值，当输入的电压值超过警戒值时，对应的数码管显示的数值也会闪烁显示，同时在LCD屏上的条形图的超过部分也会闪烁，条形图的顶端会显示相应的电压值（数值与数码管显示的值相同）。在LCD屏上设置了两个文本框，一个是控制的通道的，另一个是改变警戒值的。可以通过改变通道来设置相应的警戒值。当这两个文本的数值改变是数码的闪烁及LCD屏上条形图超出部分的闪烁将根据新的值来执行。第四章 实验总结实验做到这里也差不多要结束了，这次实验总体来说还是有些难度的，实验的代码也是相当的长，验

14、中要实现的现象也有好几个，先前做过几个也是关于ARM7的实验，然而前面几个实验的是比较基础的要实现的现象也就一两个，单个来说实验还是很好做的，不过当这些现象多了的同时还要一起实现的话实验就有些难度了，有困难干等着也解决不了，所以在第一次实验没成功之后，我和几个做同样实验的同学就讨论了一下。在第一次实验结束回来后，我们几个同学就在网上找了相应的资料，再看了相关资料后终于有了明确的思考方向，再次去实验时就顺利多了，虽然在实验代码中还有些问题，不过在之后调试中都一一解决了。最后实验也顺利完成了。通过这次实验我懂得了许多，一个人的力量再大也有不够的时候，团结同学合力完成实验或是其他的事情往往能起到事半

15、功倍的效果。同时一个人的基础知识也是相当重要的，有了基础才能走得更远、飞得更高！参考文献1 田泽. 嵌入式系统开发与应用教程M . 北京:北京航空航天大学出版社,2005.32 周立功. ARM 嵌入式系统基础教程M . 北京:北京航空航天大学出版社,2005.3 吴明晖. 基于ARM 的嵌入式系统开发与应用M . 北京:人民邮电出版社,2004.4 朱永宏，马梅方，梅杓春.国外电子测量技术. 维普资讯网 第2期,2008 附录#include.ucos-iiincludes.h /* uC/OS interface */#include .ucos-iiaddosaddition.h#inc

16、lude .incdrv.h#include #include.incdrvad.h#includeuhal.h#includezlg7289.h#include44b.h#pragma import(_use_no_semihosting_swi) / ensure no functions that use semihosting #define ID_ChannelTextCtrl 101#define ID_ValueTextCtrl 102#define Draw_Wnd_ID 104PTextCtrl pChannelTextCtrl,pValueTextCtrl;float re

17、sult_AD0,result_AD1,result_AD2,result_AD3;int WarnningData4=26,26,26,26;int edit2=0,0;extern int Zlg7289SIOBand;extern int Zlg7289SIOCtrl;/*任务定义*/OS_STK Main_StackSTACKSIZE*8=0, ; /Main_Test_Task堆栈void Main_Task(void *Id); /Main_Test_Task#define Main_Task_Prio 12OS_STK Display_Task_StackSTACKSIZE*8=

18、0, ; /Main_Test_Task堆栈void Display_Task(void *Id); /Main_Test_Task#define Display_Task_Prio 20OS_STK AD0_Task_StackSTACKSIZE*8=0, ; /Main_Test_Task堆栈void AD0_Task(void *Id); /Main_Test_Task#define AD0_Task_Prio 21OS_STK AD1_Task_StackSTACKSIZE*8=0, ; /Main_Test_Task堆栈void AD1_Task(void *Id); /Main_T

19、est_Task#define AD1_Task_Prio 22OS_STK AD2_Task_StackSTACKSIZE*8=0, ; /Main_Test_Task堆栈void AD2_Task(void *Id); /Main_Test_Task#define AD2_Task_Prio 23OS_STK AD3_Task_StackSTACKSIZE*8=0, ; /Main_Test_Task堆栈void AD3_Task(void *Id); /Main_Test_Task#define AD3_Task_Prio 24/*已经定义的OS任务*tcp监控任务 11以太网物理层监控

20、任务 8触摸屏任务 9键盘任务 10lcd刷新任务 59系统任务 1*/*事件定义*/OS_EVENT *Nand_Rw_Sem; /Nand_Flash读写控制权旗语/and you can use it as folloeing:/ Nand_Rw_Sem=OSSemCreate(1); /创建Nand-Flash读写控制权旗语,初值为1满足互斥条件/ OSSemPend(Nand_Rw_Sem,0,&err);/ OSSemPost(Nand_Rw_Sem);OS_EVENT *Uart_Rw_Sem; /Uart读写控制权旗语/and you can use it as folloei

21、ng:/ Uart_Rw_Sem=OSSemCreate(1); /创建Uart读写控制权旗语,初值为1满足互斥条件/ OSSemPend(Uart_Rw_Sem,0,&err);/ OSSemPost(Uart_Rw_Sem);/void initOSGUI() /初始化操作系统的图形界面 initOSMessage(); initOSList(); initOSDC(); initOSCtrl(); initOSFile();/ Main function. /int main(void) Uart_Printf(nArm Target Init OK.); Zlg7289_Reset()

22、;/zlg7289复位 ARMTargetInit(); /开发板初始化 OSInit(); /操作系统初始化 uHALr_ResetMMU();/复位MMU LCD_Init(); /初始化LCD模块 LCD_printf(LCD initialization is OKn);/向液晶屏输出数据 LCD_printf(320 x 240 Text Moden); initOSGUI();/初始化图形界面 LoadFont();/调Unicode字库 LoadConfigSys();/使用config.sys文件配置系统设置 LCD_printf(Create task on uCOS-II.

23、n); OSTaskCreate(Main_Task, (void *)0, (OS_STK *)&Main_StackSTACKSIZE*8-1, Main_Task_Prio);/ 创建系统任务 OSTaskCreate(Display_Task,(void *)0, (OS_STK *)&Display_Task_StackSTACKSIZE-1, Display_Task_Prio);/ 20 OSTaskCreate(AD0_Task,(void *)0, (OS_STK *)&AD0_Task_StackSTACKSIZE-1, AD0_Task_Prio); OSTaskCrea

24、te(AD1_Task,(void *)0, (OS_STK *)&AD1_Task_StackSTACKSIZE-1, AD1_Task_Prio); OSTaskCreate(AD2_Task,(void *)0, (OS_STK *)&AD2_Task_StackSTACKSIZE-1, AD2_Task_Prio); OSTaskCreate(AD3_Task,(void *)0, (OS_STK *)&AD3_Task_StackSTACKSIZE-1, AD3_Task_Prio); OSAddTask_Init();/创建系统附加任务 LCD_printf(Starting uC

25、OS-II.n); LCD_printf(Entering graph mode.n); LCD_ChangeMode(DspGraMode);/变LCD显示模式为文本模式 InitRtc();/初始化系统时钟 Nand_Rw_Sem=OSSemCreate(1); /创建Nand-Flash读写控制权旗语,初值为1满足互斥条件/ OSStart();/操作系统任务调度开始 /不会执行到这里 return 0;/void init_ADdevice()/ /rADCPSR=20; /rADCCON=ADCCON_SLEEP;/U8 onKey(int nkey, int fnkey) stat

26、ic BOOLEAN input=FALSE; static int EditNumber=1; if(EditNumber=1) switch(nkey) case 14:/OK if(!input) SetWndCtrlFocus(NULL, ID_ChannelTextCtrl); pChannelTextCtrl-text0=0; /清空文本框 SetTextCtrlEdit(pChannelTextCtrl, TRUE); DrawTextCtrl(pChannelTextCtrl); input=TRUE; edit0=1; else SetTextCtrlEdit(pChanne

27、lTextCtrl, FALSE); DrawTextCtrl(pChannelTextCtrl); input=FALSE; edit0=0; EditNumber=2; return TRUE; case 16:/Cancel SetTextCtrlEdit(pChannelTextCtrl, FALSE); input=FALSE; edit0=0; EditNumber=2; return TRUE; else if(EditNumber=2) switch(nkey) case 14:/OK if(!input) SetWndCtrlFocus(NULL, ID_ValueTextC

28、trl); pValueTextCtrl-text0=0; /清空文本框 SetTextCtrlEdit(pValueTextCtrl, TRUE); DrawTextCtrl(pValueTextCtrl); input=TRUE; edit1=1; else SetTextCtrlEdit(pValueTextCtrl, FALSE); DrawTextCtrl(pValueTextCtrl); input=FALSE; edit1=0; EditNumber=1; WarnningData Unicode2Int(pChannelTextCtrl-text)=Unicode2Int(pValueTextCtrl-text); return TRUE; case 17:/Cancel SetTextCtrlEdit(pValueText