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傳感器數(shù)據(jù)采集、傳輸因微處理器的不同而方式各異，微處理器之間可采用串口、總線、無線等方式實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸．但微處理器與上位機的數(shù)據(jù)傳輸方式單一，大部分采用串口與上位機通信，無法實現(xiàn)多遠程主機對同一檢測對象的訪問．本文設計了基于ARM 的數(shù)據(jù)采集與網(wǎng)絡傳輸系統(tǒng)，以便多個主機訪問同一檢測對象，并實現(xiàn)多機遠程監(jiān)控某鋼件的受力．
1 采集平臺硬件設計
基于ARM920T的ARM 處理器將A／D轉換結果網(wǎng)絡打包后通過CS8900傳遞到網(wǎng)絡上，網(wǎng)絡上的主機可接收傳感器結果．并在此系統(tǒng)上實現(xiàn)遠程監(jiān)控某鋼件所受力(圖1)．
1．1 微處理器
基于ARM920T內(nèi)核的微處理器因微型化、多樣的外圍設備接El(如觸摸屏接口、LCD接口、IICISP、IIS、A／D、USB)，適合多傳感器檢測平臺架構，并可移植Linux、uclinux等操作系統(tǒng)和miniGUI、QT 應用程序．基于ARM9體系的S3C2440、S3C2410是兩款16／32位RISC嵌入式微處理器，芯片上集成了MPLL，使得微處理器工作頻率最高達到203 MHz．這兩款微處理器有兩個8位的SPI串行接口，可工作在查詢、中斷、DMA 3種工作方式，通過設置適當?shù)臄?shù)據(jù)傳輸頻率和主從工作方式，可直接與外圍SPI器件通信，需要注意的是每次讀取外部設備數(shù)據(jù)時必須向8位傳輸寄存器寫1．
1．2 傳感器電路
圖2所示為測重傳感器變換電路Ll ．利用金屬應變片單臂電橋檢測直徑為1 cm的鋼件所受壓力．應變片靈敏度系數(shù)K為2，電橋的阻值為120 Q．為提高傳感器的靈敏度，電橋由LM358構成的恒流源提供5 mA 電流，壓力信號經(jīng)過電路處理后可放大2 178倍．可以通過調(diào)節(jié)滑動變阻器RP 實現(xiàn)調(diào)零操作．壓力檢測所用的A／D芯片為MAX147，它是具有SPI接口的12位串行8通道模數(shù)轉換模塊，可以與ARM 的SPI接口相接．通過軟件選擇所需通道．為保證A／D轉換模塊的工作精度，由LM385為MAX147提供2．5 V的參考電壓．可以與ARM 的SPI接口相接．通過軟件選擇所需通道．為保證A／D轉換模塊的工作精度，由LM385為MAX147提供2．5 V的參考電壓．
2 采集系統(tǒng)軟件設計
采集系統(tǒng)的軟件部分包括A／D驅(qū)動部分和TCP程序部分．ARM 平臺中位于用戶空間的TCP程序可調(diào)用A／D驅(qū)動實現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)采集．
2．1 驅(qū)動程序設計
Linux設備驅(qū)動程序可分為字符流設備驅(qū)動程序，塊設備驅(qū)動程序和網(wǎng)絡設備驅(qū)動程序．MAX147的采集結果為12位的字符流設備，為實現(xiàn)在Linux環(huán)境下訪問MAX147，需要編寫字符流驅(qū)動函數(shù)．以下是A／D驅(qū)動的讀寫函數(shù)部分代碼．
A／D芯片MAX147的寫參數(shù)函數(shù)為：
static ssize— t write(struct file *filp，const char_
user*buffer，size—
t
count，loff_t*offset)
{⋯
If(readb(rSPSTA)& C241o— SPSTA_READY)
{copy_from_user(~buff，buffer，1)；
writeb(buff，rSPTDAT)；
return count；)
⋯ )
讀函數(shù)為：
static ssize—
t read(struct file * flip，char— user * buffer， size—
t
count。lof_ t*offset)
{⋯ ；
if(readb(rSPSTA)&$3C2410一 SPSTA_ READY)
{writeb(OxO0，rSPTDAT)； ．
if(readb(rSPSTA)&$3C2410一
SPSTA
_
READY)
{from_buff=readb(rSPRDAT)；
copy_to_user(buffer，&from— buff，count)；return count；}
}．··；
在嵌入Linux系統(tǒng)的ARM 處理器中，用戶空間訪問的只能是虛擬地址，所以為訪問SPI控制器，需要通過ioremap()函數(shù)將宏rSPTDAT映射為發(fā)送寄存器的虛擬地址，rSPTDAT — iorema(0x59000010，1)，參數(shù)0x59000010為發(fā)送寄存器的實際物理地址．為實現(xiàn)軟件查詢的工作方式，需要利用函數(shù)write(readb(rSPCON)&～S3C2410—SPCON— TAGD & S3C2410一SPCON — CPH A 一FMTA & S3C2410一SPCON — SM OD — POLL&S3C2410一 SPCON— CPOL_HIGH，rSPCON)向SPI控制器寫入S3C2410一SPC0N—SM0D—P0LL參數(shù)，讀寫函數(shù)中利用if(readb(rSPST A)＆S3C2410一SPSTA— READY)讀SPI狀態(tài)寄存器，判斷SPI模塊的工作狀態(tài)．驅(qū)動模塊的讀寫函數(shù)分別使用函數(shù)copy—tO—user(buffer，&from— buff，count)，copy—from— user( buff，buffer，1)與用戶空間中應用程序的讀寫函數(shù)傳遞數(shù)據(jù).
2．2 TCP程序設計
為實現(xiàn)多主機網(wǎng)絡共享傳感器數(shù)據(jù)，本文提出采用TCP方式 進行數(shù)據(jù)傳輸．圖3是服務器端的程序流程圖，服務器通過Listen()函數(shù)監(jiān)聽客戶端的連接請求．客戶端無需監(jiān)聽(1isten())和接受連接(accept())步驟，只需申請連接(connect()函數(shù)實現(xiàn))即可獲得傳感器數(shù)據(jù)．客戶端程序和服務器端程序可通過read()、write()函數(shù)實現(xiàn)通信．此系統(tǒng)中ARM 平臺作為服務器為網(wǎng)絡上的多客戶端提供檢測數(shù)據(jù)．
3 試驗結果
對壓力檢測平臺進行標定 ，得測力檢測系統(tǒng)的非線性校正方程如下：
F一16．95+24032．61U一3．15U ．
將非線性校正方程的3個系數(shù)存入系統(tǒng)中，可根據(jù)檢測到的電壓值得到壓力值．ARM 平臺的IP地址為192．168．1．230．對鋼件施加壓力，IP地址為192．168．1．x的上位機通過connect()函數(shù)申請鏈接，得到壓力傳感器電壓值．表1是本采集系統(tǒng)對鋼件施加不同的力時采集到的三組電壓值及鋼件對應的受力值．
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