針對液壓系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了基于ARM 的智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過傳感器對油壓、流量和溫度3 類信號進(jìn)行采集，調(diào)理后的數(shù)據(jù)經(jīng)過ARM 處理器S3C2440 進(jìn)行處理和壓縮，壓縮后的數(shù)據(jù)利用GTM900C 無線傳輸模塊遠(yuǎn)程傳輸。整個系統(tǒng)硬件電路分為主控電路部分、數(shù)據(jù)采集部分和無線傳輸部分。

　　液壓系統(tǒng)具有功率大、響應(yīng)快及精度高等特點(diǎn)，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于冶金和制造領(lǐng)域。但其故障又具有隱蔽性、多樣性、不確定性及因果關(guān)系復(fù)雜等特點(diǎn)，故障出現(xiàn)后不易查找原因，而且故障發(fā)生會帶來巨大的經(jīng)濟(jì)損失。通常，液壓系統(tǒng)只能靠定期檢查和維護(hù)來排除故障，這種方法有一定的滯后性。因此需要實(shí)時監(jiān)測液壓系統(tǒng)的狀態(tài)數(shù)據(jù)并及時分析以減少故障率，確保工程機(jī)械正常、連續(xù)運(yùn)行。傳統(tǒng)單片機(jī)已廣泛應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集和處理中，雖然其價格便宜、易于開發(fā)，但是在存儲空間和網(wǎng)絡(luò)傳輸方面往往難以滿足工程上的要求。因此，筆者針對液壓系統(tǒng)采用了基于ARM 的數(shù)據(jù)智能采集終端。

　　采集終端通過分布在液壓系統(tǒng)各處的傳感器對油壓、流量和溫度3 類信號進(jìn)行采集，并將采集到的信號進(jìn)行濾波、放大，然后模數(shù)轉(zhuǎn)換，數(shù)據(jù)經(jīng)過分析后進(jìn)行統(tǒng)一的編排與壓縮，最后通過通信模塊進(jìn)行傳輸，將數(shù)據(jù)傳輸?shù)奖镜乇O(jiān)控中心做進(jìn)一步故障診斷。

　　1 硬件總體結(jié)構(gòu)

　　智能數(shù)據(jù)采集終端系統(tǒng)采用三星的ARMS3C2440 為主控芯片、GTM900-C GPRS 為通信模塊。整個硬件系統(tǒng)分為3 部分： 主控模塊、數(shù)據(jù)采集模塊和通信模塊，具體結(jié)構(gòu)如圖1 所示。

　　終端的主控模塊包括控制芯片電路、存儲電路、電源電路以及串口和JTAG 接口電路； 數(shù)據(jù)采集模塊包括傳感器電路、信號調(diào)理電路以及8 路A/D轉(zhuǎn)換電路； 通信模塊包括GPRS 芯片以及外圍電路。其中ARM 與GPRS 之間的通信是通過RS-232 總線完成。

　　2 主控模塊設(shè)計(jì)

　　2. 1 ARM 芯片介紹與工作狀態(tài)設(shè)置

　　終端系統(tǒng)主要采用以ARM920T 為核心的三星S3C2440 芯片。該芯片雖然功耗低、體積小，但是集成了豐富的片上資源。其特點(diǎn)主要有增強(qiáng)型ARM 架構(gòu)MMU，支持WinCE、EPOC32 和LINUX;內(nèi)部先進(jìn)微控器總線架構(gòu)； 哈佛高速緩沖體系結(jié)構(gòu)； 10 位8 通道多路復(fù)用ADC，可以實(shí)現(xiàn)最大轉(zhuǎn)換率為2. 5MHz A/D 轉(zhuǎn)換器時鐘下的500kS /s等。主控模塊的供電分為3. 3V 系統(tǒng)外圍電路供電和1. 25V 核心板供電。3. 3V 系統(tǒng)外圍電路供電通過AMS1117-3. 3V 穩(wěn)壓模塊完成轉(zhuǎn)換，電路如圖2 所示； 1. 25V 核心板供電則采用低壓差、低噪聲的MAX8860EUA 穩(wěn)壓芯片提供，電路如圖3所示。S3C2440 使用12MHz 有源晶振，通過片內(nèi)PLL 電路倍頻后，最高可達(dá)到400MHz.片內(nèi)的PLL 電路兼有頻率放大和信號提純功能，因此，系統(tǒng)可以以較低的外部時鐘信號獲得較高的工作頻率，避免了高頻噪聲的產(chǎn)生。復(fù)位電路采用MAX811S 芯片，當(dāng)系統(tǒng)電源低于系統(tǒng)復(fù)位閾值（ 2. 93V） ，芯片將會對系統(tǒng)進(jìn)行復(fù)位。

　　2. 2 串行接口電路

　　RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)常用的接口是9 芯D 型，然而最基本的通信只需要RXD、TXD 即可，但是由于RS-232C 標(biāo)準(zhǔn)所定義的高低電平信號與S3C2440系統(tǒng)的定義不同，所以兩者之間的通信需要電平轉(zhuǎn)換，在單片機(jī)中常用的是5V 的MAX232，而這里使用3. 3V 的MAX3232，典型的應(yīng)用電路如圖4所示。

　　2. 3 NOR FLASH 接口電路

　　終端系統(tǒng)中NOR FLASH 使用的存儲芯片是HY29LV160，存儲容量為2MB，工作電壓為2. 7 ~3. 6V，工作方式選用16 位數(shù)據(jù)寬度模式。需要注意的是管腳NC 接高電平時，即為16 位數(shù)據(jù)位，當(dāng)NC 為低電平時即為8 位數(shù)據(jù)位。選擇16位數(shù)據(jù)寬度時，即為半字模式，此時16 位數(shù)據(jù)總線D0 ~ 15 分別接S3C2440 的數(shù)據(jù)總線DATA0 ~15，地址總線則是A0 ~ 19 分別與S3C2440 的ADDR0~ 19 連接，半字模式下的尋址范圍為1MB，對于32 位的S3C2440 尋址范圍則為1 × 2 = 2MB.

　　2. 4 SDRAM 接口電路

　　SDRAM 選用的是K4S561632，其存儲容量為32MB，工作電壓為3. 3V，其數(shù)據(jù)寬度為16 位。

　　根據(jù)系統(tǒng)要求，需要有相對較復(fù)雜的算法運(yùn)行，所以選用兩片組成存儲系統(tǒng)，存儲空間為64MB.

　　具體連接方法是第一片的D0 ~ 15 接DATA0 ~15，第二片的D0 ~ 15 接DATA16 ~ 31，這樣將16位擴(kuò)展成為了與S3C2440 對應(yīng)的32 位數(shù)據(jù)總線。

　　對于地址線來說，SDRAM 采用的是存儲陣列，即每片分為4 個邏輯Bank，每個Bank 由13 個行地址線和9 個列地址線共同尋址，能訪問的空間為4 × 213 × 29 × 2 = 225MB.地址線的接法是分別將兩片的A0 ~ 12 與ADDR2 ~ 14 相連，通過RAS 和CAS 選擇行列信號，通過BA0、BA1 選擇Bank，最終通過CS 通用片選實(shí)現(xiàn)64MB 的尋址。