基于S5PC100核心的溫度監控警報系統的設計

摘要：針對LM75串行可鳊程溫度傳感器在火災報警和倉儲環境過熱報警中的應用，給出了一種溫度監控與溫度異常自動報警系統的設計方法。該方法以S5PC100核心開發板為研究重點，設計了開發板端的溫度監控自動報警系統程序，并利用I2C總線串行通信協議實現溫度數據的采集，然后通過JTAG仿真器實現宿主機對目標機功能的調試。實驗表明，基于LM75溫度傳感器的溫度監控系統，可以滿足以S5PC100為核心的多領域溫度監控和溫度異常警報功能的集成需求。
關鍵詞：S5PC100；LM75；溫度監控；自動報警

0 引言
隨著當今社會物聯網技術的發展和溫度監控在物聯網技術中的應用，特別是在工業倉儲管理中，許多產品對溫度控制的要求越來越高，以減小產品在儲備過程中由于外部環境的變化而產生的損耗。本文正是在LM75溫度傳感器基礎上設計的一種溫度監控自動報警系統。此系統的設計滿足倉庫管理等多種環境的管理系統中對溫度監控的需求，讓企業可以在產品儲備中減少因為溫度的變化而帶來的損失，從而降低成本。

1 系統硬件設計
本溫度監控報警系統由S5PC100核心處理器、LM75溫度傳感器、蜂鳴器、OpenJTAG仿真器、宿主機等五個部分組成，圖1所示是其系統設計圖。

1．1 S5PC100核心處理器
S5PC100是三星公司生產的一款基于ARMv7架構的Cortex—A8處理器，采用64／32位的內部總線結構和13級流水線運算處理單元，最大833 MHz的運算速度，是一款高性能的多功能民用級別處理器。
1．2 LM75串行可編程溫度傳感器
LM75溫度傳感器由安森美半導體設計，包含一個△-∑模數轉換器和一個數字過熱檢測器。工作范圍是-55～125℃，溫度感應精度為0．5℃。主控制器可通過器件的I2C接口讀取溫度數據。當超出設置的溫度門限時，漏極開路的過熱輸出(OS)吸收電流。OS輸出具有兩種模式：比較器和中斷模式。本文采用的是比較器模式，主機可讀寫LM75的TOS和THYST寄存器，器件上電時進入比較器模式，默認條件下TOS=+80 ℃且THYST=+75℃。
1．3 I2C串行總線
I2C總線由一條串行數據線SDA和一條串行時鐘線SCL組成，通過固定地址部分和可變地址部分來確定器件地址。串行的8位雙向數據傳輸速率最高可達3．4 Mb／s。系統中I2C總線采用10位尋址方式。
1．4 OpenJTAG調試仿真器
JTAG是檢測PCB和IC芯片的一個標準，采用邊界掃描技術，即在靠近芯片的輸入／輸出引腳上增加一個移位寄存器單元。當芯片處于調試狀態時，這些邊界掃描寄存器可以將芯片和外圍的輸入／輸出隔離，從而實現對芯片輸入／輸出信號的觀察和控制。使用OpenJTAG仿真器，配合Eclipse、OpenOCD等開源軟件就可以完成目標機的下載、燒寫、調試等任務。

2 系統的程序設計
2．1 I2C總線控制寄存器的初始化
本系統中設計了大量對寄存器的操作，本文僅以GPDCON為例，給出圖2所示的I2C總線控制寄存器初始化。通過圖2可知，本設計把GPDC ON設置為I2C0 SDA和I2C0 SCL模式。

2．2 I2C總線數據傳輸寄存器初始化和LM75傳感器模式中斷位設置
通過主控制器對LM75傳感器模式中斷位的設置，實現對環境溫度的感應。由I2C數據寄存器進行數據的采集和傳輸，主控制器端通過比較器模式設置溫度感應范圍，包括溫度上限和下限以及死區，實現對環境溫度的監控。此階段可通過寄存器的移位操作實現，操作的寄存器包括I2CDS0、I2CCON0、I2CSTAT0等。