水動力測控系統(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。對于測控系統(tǒng)，自動化相關(guān)專業(yè)的朋友并不陌生。為進一步增進大家對測控系統(tǒng)的了解，本文將對水動力測控系統(tǒng)的設(shè)計方案以及提出可重構(gòu)測控系統(tǒng)的必要性加以介紹。如果你對本文內(nèi)容具有興趣，不妨繼續(xù)往下閱讀哦。

一、水動力測控系統(tǒng)設(shè)計

測控系統(tǒng)是水動力實驗中的重要測試設(shè)備。在實驗中有壓力、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。雖然實驗?zāi)Ｐ陀泻芏喾N，但是共用傳感器及測控系統(tǒng)，因此對測控系統(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)計了測控系統(tǒng)。

本文設(shè)計的系統(tǒng)硬件基于STM32芯片，具有很強的擴展能力，易于移植，其外設(shè)單元資源豐富，能夠達到系統(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)點是通用性強，便于在多平臺移植;主控芯片外圍電路模塊豐富，包括ADC、DA、CAN和SDIO等接口，獨立完成對多種類型設(shè)備的測量、控制。芯片的主頻高，運算能力也很強，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)升級和擴展的空間。

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)動模塊是SSD1963，采用了16位(5位紅色，6位綠色，5位藍色)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通訊輸出觸摸點位置信息。圖2所示為LCD接口電路。

圖2 LCD驅(qū)動模塊的接口電路

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)一般是指基于計算機實現(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。但現(xiàn)代測控系統(tǒng)在設(shè)計和應(yīng)用中仍然面臨不少的難題：

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

②設(shè)計方案功能固定，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)計針對具體用戶，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，但是達到還難以達到硬件重構(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)，對于實現(xiàn)測控系統(tǒng)的快速、開放式設(shè)計，降低用戶使用成本具有很高的應(yīng)用價值。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)計構(gòu)想，并給出其應(yīng)用實例。

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，希望大家對水動力測控系統(tǒng)設(shè)計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!