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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(wú)線等方式實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸．但微處理器與上位機(jī)的數(shù)據(jù)傳輸方式單一，大部分采用串口與上位機(jī)通信，無(wú)法實(shí)現(xiàn)多遠(yuǎn)程主機(jī)對(duì)同一檢測(cè)對(duì)象的訪問(wèn)．本文設(shè)計(jì)了基于ARM 的數(shù)據(jù)采集與網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)，以便多個(gè)主機(jī)訪問(wèn)同一檢測(cè)對(duì)象，并實(shí)現(xiàn)多機(jī)遠(yuǎn)程監(jiān)控某鋼件的受力．
1 采集平臺(tái)硬件設(shè)計(jì)
基于ARM920T的ARM 處理器將A／D轉(zhuǎn)換結(jié)果網(wǎng)絡(luò)打包后通過(guò)CS8900傳遞到網(wǎng)絡(luò)上，網(wǎng)絡(luò)上的主機(jī)可接收傳感器結(jié)果．并在此系統(tǒng)上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)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(shè)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(cè)平臺(tái)架構(gòu)，并可移植Linux、uclinux等操作系統(tǒng)和miniGUI、QT 應(yīng)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(dá)到203 MHz．這兩款微處理器有兩個(gè)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(guò)設(shè)置適當(dāng)?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(shè)備數(shù)據(jù)時(shí)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(cè)重傳感器變換電路Ll ．利用金屬應(yīng)變片單臂電橋檢測(cè)直徑為1 cm的鋼件所受壓力．應(yīng)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(gòu)成的恒流源提供5 mA 電流，壓力信號(hào)經(jīng)過(guò)電路處理后可放大2 178倍．可以通過(guò)調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器RP 實(shí)現(xiàn)調(diào)零操作．壓力檢測(cè)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(zhuǎn)換模塊，可以與ARM 的SPI接口相接．通過(guò)軟件選擇所需通道．為保證A／D轉(zhuǎn)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(guò)軟件選擇所需通道．為保證A／D轉(zhuǎn)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(shè)計(jì)
采集系統(tǒng)的軟件部分包括A／D驅(qū)動(dòng)部分和TCP程序部分．ARM 平臺(tái)中位于用戶空間的TCP程序可調(diào)用A／D驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)傳感器數(shù)據(jù)采集．
2．1 驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)
Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序可分為字符流設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序．MAX147的采集結(jié)果為12位的字符流設(shè)備，為實(shí)現(xiàn)在Linux環(huán)境下訪問(wèn)MAX147，需要編寫字符流驅(qū)動(dòng)函數(shù)．以下是A／D驅(qū)動(dòng)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(wèn)的只能是虛擬地址，所以為訪問(wèn)SPI控制器，需要通過(guò)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(shí)際物理地址．為實(shí)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(dòng)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(yīng)用程序的讀寫函數(shù)傳遞數(shù)據(jù).
2．2 TCP程序設(shè)計(jì)
為實(shí)現(xiàn)多主機(jī)網(wǎng)絡(luò)共享傳感器數(shù)據(jù)，本文提出采用TCP方式 進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸．圖3是服務(wù)器端的程序流程圖，服務(wù)器通過(guò)Listen()函數(shù)監(jiān)聽(tīng)客戶端的連接請(qǐng)求．客戶端無(wú)需監(jiān)聽(tīng)(1isten())和接受連接(accept())步驟，只需申請(qǐng)連接(connect()函數(shù)實(shí)現(xiàn))即可獲得傳感器數(shù)據(jù)．客戶端程序和服務(wù)器端程序可通過(guò)read()、write()函數(shù)實(shí)現(xiàn)通信．此系統(tǒng)中ARM 平臺(tái)作為服務(wù)器為網(wǎng)絡(luò)上的多客戶端提供檢測(cè)數(shù)據(jù)．
3 試驗(yàn)結(jié)果
對(duì)壓力檢測(cè)平臺(tái)進(jìn)行標(biāo)定 ，得測(cè)力檢測(cè)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(gè)系數(shù)存入系統(tǒng)中，可根據(jù)檢測(cè)到的電壓值得到壓力值．ARM 平臺(tái)的IP地址為192．168．1．230．對(duì)鋼件施加壓力，IP地址為192．168．1．x的上位機(jī)通過(guò)connect()函數(shù)申請(qǐng)鏈接，得到壓力傳感器電壓值．表1是本采集系統(tǒng)對(duì)鋼件施加不同的力時(shí)采集到的三組電壓值及鋼件對(duì)應(yīng)的受力值．
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