嵌入式系统便携式数据采集装置设计

嵌入式系统便携式数据采集装置设计

摘要

随着计算机科学技术的飞速发展和普及，数据采集技术已经渗透到各个领域。例如：基于ARM和S1510开发的便携式RFID信息采集与处理系统、基于ARM7的二代身份证信息采集系统。小型射频存储芯片也越来越多的应用于我们的日常生活，像二代身份证、非接触式IC卡，ARM设计便携式数据采集装置鉴于其低功耗、低成本、便携以及强大的数据处理能力等优点，在便携式数据采集装置中应用的越来越多。

本设计借助于嵌入式系统设计技术和微处理器技术来实现的低功耗、大容量存储的便携式数据采集装置。利用嵌入式的开发平台对此在软件和硬件方面做出了详细的设计。

目录

1、前言............................................................................................................................. - 1 -

2、嵌入式平台的构建 ...................................................................................................... - 1 - 2.1、μC/OS-II嵌入式操作系统简介............................................................................. - 1 -

2.2、MSP430系列介绍 ................................................................................................. - 1 - 2.3、μC/OS-II在MSP430F169上的移植...................................................................... - 2 -

2.4、系统基本工作原理................................................................................................ - 2 -

3、硬件设计 ..................................................................................................................... - 2 -

4、电源设计 ..................................................................................................................... - 3 -

5、软件设计 ..................................................................................................................... - 4 - 5.1、主程序设计 ........................................................................................................... - 4 - 5.2、数据存储任务 ....................................................................................................... - 4 -

5.3、UART通讯任务 ..................................................................................................... - 5 -

6、总结............................................................................................................................. - 6 -

7、参考文献 (8)

一、前言

随着计算机科学技术的飞速发展和普及，数据采集技术已经渗透到雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、振动工程、语音处理、智能仪器、工业自动控制以及生物医学工程等众多领域。本设计借助于嵌入式系统设计技术和微处理器技术来实现的低功耗、大容量存储的便携式数据采集装置。该装置具有如下特点：多通道数据采集(包括8路模拟量采集通道)、16路开关量采集通道、海量数据实时显示存储、集成度高、携带方便。在一些工业现场中，设备长时间运行容易出现故障，为了监控这些设备，通常利用数据采集装置采集他们运行时的数据并送给PC机，通过运行在PC机上的特定软件对这些数据进行分析，以此判断当前运行设备的状况，进而采取相应措施。当前常用的数据采集装置，在其系统软件设计中，多采用单任务顺序机制。这样就存在系统安全性差的问题。这对于稳定性、实时性要求很高的数据采集装置来说是不允许的，因此有必要引入嵌入式操作系统。笔者以μC/OSII为操作系统平台，基于ARM7系列处理器，对一种高性能的数据采集系统开发进行了探索。

二、嵌入式平台的构建

20世纪90年代后，嵌入式实时操作系统在嵌入式系统中确立了主导地位。典型产品如VxWorks、PSOS、VRTX、Nucleus、Lynx、WindowsCE、RTLinux、μC/OS-II等等。本设计中所用到的嵌入式处理器是TI公司的

MSP430F169；操作系统是μC/OS-II。

1、μC/OS-II嵌入式操作系统简介

嵌入式操作系统μC/OSII（microcontroller operating system）是专为微控制器系统和软件开发而设计的公开源代码的抢占式实时多任务操作系统内核，是一段微控制器启动后首先执行的背景程序，作为整个系统的框架贯穿系统运行的始终。对于对实时性和稳定性要求很高的数据采集系统来说，引入μC/OSII无疑将大大改善其性能。μC/OS-II的特点如下：公开源代码，代码结构清晰、明了，注释详尽，组织有条理，可移植性好，可裁剪，可固化。内核属于抢占式，最多可以管理60个任务。是一个经实践证明好用且稳定可靠的内核，被成功地移植到了许多不同架构的处理器上。目前国内对μC/OS-II的研究和应用都很多。

2、MSP430系列单片机介绍