新型智能数字记录仪研发

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1、新型智能数字记录仪研发　　摘要：为进一步提高记录仪的性能与质量，介绍以嵌入式系统开发新型记录仪的过程，对基本原理、设计目标、技术选型、系统设计及技术实现等内容进行详细说明，为嵌入式系统应用于工业控制领域提供有益借鉴。关键词：嵌入式系统；记录仪0引言记录仪作为生产现场监控的标准化设备，广泛地应用于工业生产控制的各个领域。伴随着技术的发展，记录仪也经历了几代的发展。目前，正是嵌入式技术研究与应用方兴未艾的时期，如果将这项技术应用于记录仪，不仅可以大大降低记录仪的研发周期，提高记录仪的可靠性，更重要的可以大幅度提升记录仪的性能与质量。1基

2、本原理9嵌入式系统具有功能强大、集成度高、可动态裁减、易于扩展、支持多任务等特点。我们的基本思路是采用分布式结构，将测量与数据处理分离开，由独立的测量模块通过A/D转换完成现场数据的采集，然后通过内部通讯，将数据上传到核心处理器，由核心处理器完成原始测量数据的加工、存储及显示等诸多功能。为了便于扩展和维护，测量板采用完全独立的模块化设计，以单片机控制，具有独立的测量数据采集和通讯能力，除测量数据采集以外，其它功能均由核心处理器来控制。这样一来，即可以作到测量与控制相对独立，它们之间只是通过标准协议进行交互，以达到功能封装的目的，减少

3、功能级的关联。2设计目标除了能够实现传统记录仪的各种基本功能，根据现代工业生产监控的要求，我们在设计新型记录仪时，重点侧重于以下几个方面：2.1更为丰富的监控显示方式由于可以采用分辨率更高的显示设备和图形处理技术，可以提供更为丰富的测量信息显示形式。对比较复杂的现场工艺控制流程，如果能将工艺流程以直观的形式展现在记录仪上，同时将流程中测量点的信息直接展示在流程图上，可以大大方便操作工人的监控观测。这是我们在研制新型记录仪时，重点完成的课题之一。2.2基于以太网的组网运行能力通过以太网，很好地解决了因网络通讯速率而导致无法实现远程数据

4、实时采集的问题。2.3支持测量点的动态扩展9将CAN总线应用于记录仪内部的数据通讯，是我们本次研发的新尝试。我们知道，CAN总线具有通讯速率高、可靠性高、稳定性好、可扩展性强等特点，已广泛应用于工业及汽车等领域，如果将其应用于记录仪，可以很好地满足可动态扩展的要求。2.4方便的记录仪操控手段记录仪的操控是一项比较复杂的工作，如果仅仅靠简单的输入设备，虽然也可以完成对记录仪的操控，但过程比较繁琐，而且出错机率也比较高。有些传统记录仪是通过提供很多按键，来完成复杂参数控制，这无疑增加了记录仪操作的复杂性。为了解决这一问题，我们在嵌入式操

5、作系统增加了对USB键盘的支持，实现了通过USB接口外接标准PC键盘输入支持，这样一来，就可以通过PC键盘来完成对记录仪的操控，极大方便了这项工作。3技术选型我们所研制的新型记录仪所用到的关键技术主要涉及以下几个方面：3.1嵌入式硬件平台9嵌入式硬件平台种类非常繁杂，其中应用最为广泛、技术也相对成熟的当属ARM系列的嵌入式硬件平台，我们在经过详细调研和论证的基础上，最终选定集成度高、功能强大的EP9315作为记录仪的核心硬件平台，并委托在这方面具有资深经验的深圳英贝德公司根据我们的要求定制了一套EP9316核心板，作为整个系统的处理

6、核心。该核心板集成了IDE设备、CAN通讯、8*8键盘矩阵、标准LCD、以太网等关键设备接口，保证了硬件平台的完备性。3.2嵌入式操作系统支持ARM的嵌入式操作系统主要包括WinCE和Linux，作为Linux操作系统，具有稳定可靠、效率高、可裁减性好、开源等特点，而且支持高级开发，因此，我们最终选定以Linux作为软件开发平台。3.3内部通讯我们以CAN作为内部通讯协议，以保证系统的可扩展性，同时定义了自有内部数据交换协议，每个数据帧的长度均为8字节，以保证通讯效率。ARM核心采用SJA1000作为CAN通讯控制模块，测量板采用P

7、IC单片机。核心系统作为主叫方，向测量板发送相关指令，测量板根据指令要求，返回相关结果。3.4数据存储为保证数据存储设备的可靠性和数据存储容，我们采用了大容量高速电子数据存储媒介（CF卡/FLASH电子硬盘）作为内部数据存储设备。4系统设计根据记录仪的工作要求，我们将记录仪的内部控制功能分为几大部分：测量数据采集、内部通讯、计算结果、显示控制、外部数据交换、按键事件和其它功能，每部分功能都由独立的模块承担。94.1测量数据采集这部分功能由测量板独立完成，不受其它模块的控制，采集到的数据放置在通讯缓存中，等待核心板的指令；4.2内部通

8、讯内部通讯主要是核心板与测量板之间的信息交互。为保证通讯效率，我们采用的是非阻塞异步通讯方式，首先由核心板将各种指令一次性令发送到CAN总线上；然后再从CAN总线上接收返回结果，根据返回结果分离出需要的信息，然后执行后续相关操作。4.