嵌入式系統的遠程參數測量的設計

　　此時采集到的電壓值實際上是交流電壓的瞬時值，其實時性好，相位失真小，本文用軟件代替硬件實現交流電壓采集可以使得硬件投資減小，實踐證明，采用該方法并通過算法計算后獲得的電壓、電流、有功功率、功率因數等電力參數有著較好的精確度和穩定性。

　　電壓有效值公式為

將其離散化，以一個周期內有限個采樣電壓數字量來代替一個周期內連續變化的電壓函數值，則

式中 ΔTm為相鄰兩次采樣的時間間隔;um 為第 m-1 個時間間隔的電壓采樣瞬時值;N 為 1 個周期的采樣點數。若相鄰兩采樣的時間間隔相等，即 ΔTm 為常數 ΔT，考慮到 N=(T/ΔT)+1，則有

　　周期內等時間間隔準確采樣 16 點并存儲結果，采集完后，對采集的數據進行數字濾波并計算得到相應的值。

　　系統中溫度測量采用 DS18B20 分辨率可編程單線數字溫度計，并可結聯使用。測量溫度范圍為-55 度至+125 度，精度可達 0.5 度，數字精度可編程為9 至12bit。該芯片僅單線輸出，可連接 CPU 的 IO 管腳，需進行編程控制。本系統采用Linux 操作系統下的 IO 輸入輸出設備驅動控制進行讀寫操作，進而實現溫度數據的采集，具體的程序流程如下節所述。

　　圖 3a 電流感應輸出電壓關系圖 圖 3b 光照度頻率關系圖

　　系統中光照度測量采用光敏傳感器 TSL235 電路，該電路是光照度到頻率的轉換電路，內置一個硅光敏二極管和電流到頻率的轉換器，輸出為 50%占空比的不同頻率的方波，管腳只有電源、地和輸出，輸出可直接和 CPU 的 IO 相連，CPU 通過 TIMER 控制或中斷檢測即可測得該方波的頻率，從而可計算出相應的光照度。其光照度和頻率的關系曲線如圖 3b 所示。

　　5. 軟件模塊

　　本系統軟件在 linux 操作系統下實現，其軟件結構如圖 4 所示。

　　系統中 ADC、IO 等操作均采用設備驅動方法實現，先編寫設備驅動程序，將驅動加入到操作系統中，然后在應用中調用驅動程序。如 ds18b20 溫度采集采用 IO 操作的方法。先建立 IO 驅動， module_init(DS18B20_init)， 主要實現設備注冊 register_chrdev(240, ds18b20, DS18B20_fops)。DS18B20_fops 文件操作主要包括 ioctl，通過 ioctl 中WriteOneChar，ReadOneChar 等 IO 的控制實現溫度的采集。

　　6.結語

　　 本文介紹了基于 S3C2410X ARM 的參數測量系統，該系統可針對電力設備的電壓、電流、溫度、光敏度等進行測量、采集，存儲于系統內部基于 SNMP 的 MIB 數據庫中，并通過網絡協議進行遠程訪問。系統采用 ARM 嵌入式實現，性價比高，功能強，在實際中得到了很好的應用。