基于S5PC100核心的溫度監(jiān)控警報(bào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

摘要：針對(duì)LM75串行可鳊程溫度傳感器在火災(zāi)報(bào)警和倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境過(guò)熱報(bào)警中的應(yīng)用，給出了一種溫度監(jiān)控與溫度異常自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法。該方法以S5PC100核心開(kāi)發(fā)板為研究重點(diǎn)，設(shè)計(jì)了開(kāi)發(fā)板端的溫度監(jiān)控自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)程序，并利用I2C總線串行通信協(xié)議實(shí)現(xiàn)溫度數(shù)據(jù)的采集，然后通過(guò)JTAG仿真器實(shí)現(xiàn)宿主機(jī)對(duì)目標(biāo)機(jī)功能的調(diào)試。實(shí)驗(yàn)表明，基于LM75溫度傳感器的溫度監(jiān)控系統(tǒng)，可以滿足以S5PC100為核心的多領(lǐng)域溫度監(jiān)控和溫度異常警報(bào)功能的集成需求。
關(guān)鍵詞：S5PC100；LM75；溫度監(jiān)控；自動(dòng)報(bào)警

0 引言
    隨著當(dāng)今社會(huì)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和溫度監(jiān)控在物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)中的應(yīng)用，特別是在工業(yè)倉(cāng)儲(chǔ)管理中，許多產(chǎn)品對(duì)溫度控制的要求越來(lái)越高，以減小產(chǎn)品在儲(chǔ)備過(guò)程中由于外部環(huán)境的變化而產(chǎn)生的損耗。本文正是在LM75溫度傳感器基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)的一種溫度監(jiān)控自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)。此系統(tǒng)的設(shè)計(jì)滿足倉(cāng)庫(kù)管理等多種環(huán)境的管理系統(tǒng)中對(duì)溫度監(jiān)控的需求，讓企業(yè)可以在產(chǎn)品儲(chǔ)備中減少因?yàn)闇囟鹊淖兓鴰?lái)的損失，從而降低成本。

1 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    本溫度監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)由S5PC100核心處理器、LM75溫度傳感器、蜂鳴器、OpenJTAG仿真器、宿主機(jī)等五個(gè)部分組成，圖1所示是其系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖。

1．1 S5PC100核心處理器
    S5PC100是三星公司生產(chǎn)的一款基于ARMv7架構(gòu)的Cortex—A8處理器，采用64／32位的內(nèi)部總線結(jié)構(gòu)和13級(jí)流水線運(yùn)算處理單元，最大833 MHz的運(yùn)算速度，是一款高性能的多功能民用級(jí)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(dǎo)體設(shè)計(jì)，包含一個(gè)△-∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器和一個(gè)數(shù)字過(guò)熱檢測(cè)器。工作范圍是-55～125℃，溫度感應(yīng)精度為0．5℃。主控制器可通過(guò)器件的I2C接口讀取溫度數(shù)據(jù)。當(dāng)超出設(shè)置的溫度門(mén)限時(shí)，漏極開(kāi)路的過(guò)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(jī)可讀寫(xiě)LM75的TOS和THYST寄存器，器件上電時(shí)進(jìn)入比較器模式，默認(rèn)條件下TOS=+80 ℃且THYST=+75℃。
1．3 I2C串行總線
    I2C總線由一條串行數(shù)據(jù)線SDA和一條串行時(shí)鐘線SCL組成，通過(guò)固定地址部分和可變地址部分來(lái)確定器件地址。串行的8位雙向數(shù)據(jù)傳輸速率最高可達(dá)3．4 Mb／s。系統(tǒng)中I2C總線采用10位尋址方式。
1．4 OpenJTAG調(diào)試仿真器
    JTAG是檢測(cè)PCB和IC芯片的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，采用邊界掃描技術(shù)，即在靠近芯片的輸入／輸出引腳上增加一個(gè)移位寄存器單元。當(dāng)芯片處于調(diào)試狀態(tài)時(shí)，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(shí)現(xiàn)對(duì)芯片輸入／輸出信號(hào)的觀察和控制。使用OpenJTAG仿真器，配合Eclipse、OpenOCD等開(kāi)源軟件就可以完成目標(biāo)機(jī)的下載、燒寫(xiě)、調(diào)試等任務(wù)。

2 系統(tǒng)的程序設(shè)計(jì)
2．1 I2C總線控制寄存器的初始化
    本系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了大量對(duì)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(guò)圖2可知，本設(shè)計(jì)把GPDC ON設(shè)置為I2C0 SDA和I2C0 SCL模式。

2．2 I2C總線數(shù)據(jù)傳輸寄存器初始化和LM75傳感器模式中斷位設(shè)置
    通過(guò)主控制器對(duì)LM75傳感器模式中斷位的設(shè)置，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的感應(yīng)。由I2C數(shù)據(jù)寄存器進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集和傳輸，主控制器端通過(guò)比較器模式設(shè)置溫度感應(yīng)范圍，包括溫度上限和下限以及死區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境溫度的監(jiān)控。此階段可通過(guò)寄存器的移位操作實(shí)現(xiàn)，操作的寄存器包括I2CDS0、I2CCON0、I2CSTAT0等。
2．3 關(guān)聯(lián)蜂鳴警報(bào)器
    此階段主要是初始化PWM的關(guān)聯(lián)寄存器，用于實(shí)現(xiàn)對(duì)超限溫度的蜂鳴警報(bào)，需要操作的寄存器包括TCFG0、TCFG1、TCNTB、TCMPB、TCON等。

3 系統(tǒng)的調(diào)試
3．1 調(diào)試環(huán)境的搭建
    在宿主機(jī)上搭建Eclipse編譯環(huán)境，通過(guò)JTAG實(shí)現(xiàn)對(duì)目標(biāo)機(jī)的編譯和控制，目標(biāo)機(jī)通過(guò)半雙工串口通信，向宿主機(jī)反饋溫度監(jiān)控和報(bào)警功能的執(zhí)行效果。圖3所示是調(diào)試環(huán)境的搭建圖。

3．2 UartAssist反饋的溫度監(jiān)控和報(bào)警功能執(zhí)行效果
    本系統(tǒng)設(shè)置的低溫警報(bào)閾值為23．5℃，死區(qū)均為1．5℃。圖4所示是其低溫警報(bào)閾值設(shè)置圖。

    本系統(tǒng)設(shè)置的高溫警報(bào)閾值為26℃，死區(qū)均為1．5℃。其高溫警報(bào)閾值設(shè)置圖如圖5所示。

4 結(jié)語(yǔ)
    本系統(tǒng)是基于S5PC100核心開(kāi)發(fā)平臺(tái)設(shè)計(jì)的一種溫度監(jiān)控報(bào)警系統(tǒng)。整個(gè)系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，成本低廉，可以滿足倉(cāng)儲(chǔ)管理對(duì)溫度監(jiān)控的需求。另外，S5PC100處理器功能強(qiáng)大，還能實(shí)現(xiàn)更多的其他功能，并可以在本系統(tǒng)的方案上進(jìn)行修改，以便開(kāi)發(fā)出滿足自身需求的通信控制系統(tǒng)。