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基于ARMCortexM3的多路数据采集系统的设计

发布时间:2020-06-30 22:25:08 阅读: 来源:腻子厂家

摘要:数据采集是获取信号对象信息的过程。本文设计了一个基于ARM Cortex-M3处理器的数据采集系统,利用内置的丰富的外设资源,实现多路模拟输入电压信号的连续采集和顺序转换,通过RS232串行通信将转换结果在PC接收端显示,并产生PWM方波信号,实现对现场电压信号的实时监测。关键词:数据采集系统;嵌入式系统:Cortex-M3微处理器0 引言 数据采集系统是将采集传感器输出的温度、压力、流量、位移等模拟信号转换成计算机能识别的数字信号,进行相应的计算存储和处理;同时,可将计算所得的数据进行显示或打印,以便实现对某些物理量的监测和控制。 嵌入式系统是以应用为中心,以计算机为基础,软硬件可剪裁,适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统的核心是各种类型的嵌入式处理器。目前,采用ARM技术的微处理器占据了主流,其应用遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场。而 ARM微处理器的Cortex系列专为安全要求较高的应用而设计。其中,Cortex-M3适于高性能、低成本需求的嵌入式应用。1 多路数据采集系统总体设计1.1 系统设计要求 本数据采集系统的设计要求实现150路直流电压的实时采集和顺序转换。经过部分采集处理后,由串行数据总线将转换数据发送至上位机界面,经过换算,以检测采集的电源正常与否;同时在输出端产生5路PWM方波信号,以用作输出测试与控制。1.2 系统设计方案 根据上述设计要求和数据采集系统的设计规范,将系统划分为两个部分:最小系统和采集系统。 最小系统采用基于ARM Cortex-M3架构的微控制器STM32F103RBT6为主控CPU,利用其内置16通道ADC对输入的多路直流电压信号进行实时采集和转换,内置外设USART将转换结果经过串口发送在PC端由串口调试助手显示。 采集系统采用5块采集板,每块板实现30路电压信号采集。各块板上,采用比例分压的方法,利用排阻进行采集电压的比例转换,以达到ADC转换的参考基准电压要求。电压信号的输入采用4.16线模拟开关CD4067,通过CPIJ输出四位控制信号,依次选择各路输入信号,进行采集转换。 电压信号经过采集板,级联输入到最小系统板中,利用CPU内置ADCl中的10个转换输入通道,依次进行转换。设置CPU_内部DMA模块实现转换结果的存储,利用串口转发数据,在上位机显示转换结果。 根据上述设计方案,本数据采集系统的系统组成和工作原理如图1所示。2 数据采集系统的硬件设计 根据系统构成原理,硬件设计上,最小系统和采集系统两部分通过并行接口实现多块板级联,通过选择相应的输入通道和转换通道,实现信号采集和转换结果的显示。

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