水動(dòng)力測控系統(tǒng)方案介紹，提出可重構(gòu)測控系統(tǒng)的必要性探討

測控系統(tǒng)是生活中的常見系統(tǒng)，測控系統(tǒng)的存在為諸多應(yīng)用提供了保障和便捷。對(duì)于測控系統(tǒng)，自動(dòng)化相關(guān)專業(yè)的朋友并不陌生。為進(jìn)一步增進(jìn)大家對(duì)測控系統(tǒng)的了解，本文將對(duì)水動(dòng)力測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案以及提出可重構(gòu)測控系統(tǒng)的必要性加以介紹。如果你對(duì)本文內(nèi)容具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、水動(dòng)力測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

測控系統(tǒng)是水動(dòng)力實(shí)驗(yàn)中的重要測試設(shè)備。在實(shí)驗(yàn)中有壓力、拉力、加速度等物理量通過傳感器轉(zhuǎn)換成電壓值，需要準(zhǔn)確記錄。雖然實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀泻芏喾N，但是共用傳感器及測控系統(tǒng)，因此對(duì)測控系統(tǒng)的通用性和用戶界面友好性提出了要求。本文采用嵌入式架構(gòu)設(shè)計(jì)了測控系統(tǒng)。

本文設(shè)計(jì)的系統(tǒng)硬件基于STM32芯片，具有很強(qiáng)的擴(kuò)展能力，易于移植，其外設(shè)單元資源豐富，能夠達(dá)到系統(tǒng)要求的精度和范圍。

1、硬件架構(gòu)

采用嵌入式架構(gòu)(見圖1)的優(yōu)點(diǎn)是通用性強(qiáng)，便于在多平臺(tái)移植;主控芯片外圍電路模塊豐富，包括ADC、DA、CAN和SDIO等接口，獨(dú)立完成對(duì)多種類型設(shè)備的測量、控制。芯片的主頻高，運(yùn)算能力也很強(qiáng)，適合嵌入復(fù)雜的算法。完全適合作為測控系統(tǒng)，具備系統(tǒng)升級(jí)和擴(kuò)展的空間。

圖1 嵌入式測控系統(tǒng)硬件架構(gòu)

系統(tǒng)采用意法半導(dǎo)體推出的STM32F103，是基于Coretex-M3內(nèi)核的32位ARM芯片系列，而ZET6屬于該系列的高容量芯片，片內(nèi)Flash為512KB，片內(nèi)SRAM為64kB，主頻72MHz，具備26位地址線和16位數(shù)據(jù)寬度。

系統(tǒng)的顯示屏為翰彩4.3寸TFT液晶屏，分辨率為640&TImes;480，顯示屏驅(qū)動(dòng)模塊是SSD1963，采用了16位(5位紅色，6位綠色，5位藍(lán)色)64K接口模式，由FSMC數(shù)據(jù)接口連接控制。覆蓋電阻式觸摸屏，控制芯片ADS7843輸入觸摸屏四路電壓，用SPI通訊輸出觸摸點(diǎn)位置信息。圖2所示為LCD接口電路。

圖2 LCD驅(qū)動(dòng)模塊的接口電路

內(nèi)部ADC模塊是12位逐次逼近型，有16通道，采樣率最高1MHz。STM32F103的CAN總線單元被稱為bxCAN(BasicExtendedCAN)，它支持CAN協(xié)議2.0A和2.0B;選用的CAN收發(fā)器是TJA1050，在CAN協(xié)議控制器和物理總線之間起到接口的作用，設(shè)計(jì)有120?的終端匹配電阻以適應(yīng)不同的總線網(wǎng)絡(luò)。圖3所示為CAN模塊的接口電路。另外，本文還設(shè)計(jì)了RS232接口以適應(yīng)不同接口要求。

圖3 CAN模塊的接口電路

二、提出可重構(gòu)測控系統(tǒng)的必要性

測控系統(tǒng)一般是指基于計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和控制的系統(tǒng)。測控系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場控制、家庭數(shù)字化管理、通信和網(wǎng)絡(luò)等方面應(yīng)用廣泛，并不斷向低成本、高速、高性能、智能化、開放化方向邁進(jìn)。但現(xiàn)代測控系統(tǒng)在設(shè)計(jì)和應(yīng)用中仍然面臨不少的難題：

①設(shè)計(jì)速度難以適應(yīng)產(chǎn)品更新?lián)Q代的快速變化。一般測控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)都是針對(duì)某個(gè)特定的任務(wù)，從設(shè)計(jì)到投入使用的周期至少1～2年，甚至長達(dá)4～5年。因此，在設(shè)計(jì)階段堪稱先進(jìn)的方案往往在投入使用伊始就已落后了。

②設(shè)計(jì)方案功能固定，通用性差，難以滿足不同層次、不斷變化的用戶需求。測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)針對(duì)具體用戶，配置各異，通用性較差。如何滿足不同用戶、不同層次的需要，尤其是多任務(wù)用戶需要是一大難題。

③虛擬儀器技術(shù)的應(yīng)用使得軟件重構(gòu)成為可能，但是達(dá)到還難以達(dá)到硬件重構(gòu)和“即插即用”的效果。

因此，研究一種軟硬件可重構(gòu)、開放化、普適性的測控系統(tǒng)，對(duì)于實(shí)現(xiàn)測控系統(tǒng)的快速、開放式設(shè)計(jì)，降低用戶使用成本具有很高的應(yīng)用價(jià)值。本文基于現(xiàn)代測控系統(tǒng)的通用化結(jié)構(gòu)特征和可重構(gòu)的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA技術(shù)的發(fā)展，提出一種可重構(gòu)測控系統(tǒng)(Reconfigurable Mo—nitoring System，RMS)的設(shè)計(jì)構(gòu)想，并給出其應(yīng)用實(shí)例。

以上便是此次小編帶來的“測控系統(tǒng)”相關(guān)內(nèi)容，通過本文，希望大家對(duì)水動(dòng)力測控系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案以及提出可重構(gòu)測控系統(tǒng)的必要性具備一定的了解。如果你喜歡本文，不妨持續(xù)關(guān)注我們網(wǎng)站哦，小編將于后期帶來更多精彩內(nèi)容。最后，十分感謝大家的閱讀，have a nice day!