[发明专利]一种基于ARM的便携式数据采集与处理系统

说明书

技术领域

本发明属于数据采集与处理领域，尤其涉及一种基于ARM的便携式数据采集与处理系统，该系统采用结构化、模块化的方案进行系统的软硬件设计，开发了一个集多路数据采集与处理、实时显示和USB通信于一体的便携式数据采集系统。

背景技术

数据采集技术是信息科学的一个重要分支，它研究信息数据的采集、存贮、处理以及控制等作业。在智能仪器、信号处理以及工业自动控制等领域，都存在着数据的测量与控制问题。将外部世界存在的温度、压力、流量、位移以及角度等模拟量转换为数字信号,收集到计算机并进一步予以处理、显示、传输与记录这一过程，即称为“数据采集”。数据采集技术在雷达、通信、水声、遥感、地质勘探、震动工程、无损检测、语声处理、智能仪器、工业自动控制以及生物医学工程等领域有着广泛的应用。数据采集技术随着科学技术的发展出现了新的趋势。随着新材料技术的发展，不断有新型的传感器出现，使得传感器向着集成化、智能化方向发展。数据采集系统的一个瓶颈就是数据的通信。但是随着总线技术局发展，这一问题也得到很大程度的缓解。常见的通信方式有VXI总线，PXI总线，串行总线，USB，ISA总线，PCI总线等等。

目前常用的数据采集方式是A/D卡和422、485等总线板卡,这类方式的数据采集过程必须依赖PC机完成,不便野外应用，而且数据的采集和分析显示往往不能在采集板卡上实现，因此开发能够实现脱离PC机集数据采集、处理、显示于一体的数据采集系统具有重要实际意义。在工业应用中，数据采集系统主要是基于X86和MCU架构的硬件方案，X86是复杂指令结构的CPU，基于X86通用处理器的工业控制计算机系统在功耗和成本上都较难控制，特别是在高端的数据采集领域受到了很大的限制。基于单片机的数据采集系统的主要缺点是处理速度慢、系统资源有限、实时性能较差。

发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷和不足，本发明的目的在于，提供一种基于ARM的便携式数据采集与处理系统，该系统采用结构化、模块化的方案进行系统的软硬件设计，开发了一个集多路数据采集与处理、实时显示和USB通信于一体的便携式数据采集系统。

为了实现上述任务，本发明采用如下的技术解决方案：

一种基于ARM的便携式数据采集与处理系统，其特征在于，包括嵌入式微处理器、上位机、USB设备接口、DBGU接口、电源与复位电路、时钟电路、LCD接口、按键处理电路、A/D电路、NANDFlash接口、SDRAM接口和JTAG接口组成；所述的嵌入式微处理器选择Atmel公司的ARM7微控制器AT91SAM7SE256，该嵌入式微处理器作为系统核心器件与上述电路相互相连，通过USB设备接口和DBGU接口与上位机进行通讯。

在该基于ARM的便携式数据采集与处理系统中，所述电源与复位电路包括数字电源模块、模拟电源模块和复位电源模块，所述的数字电源模块由凌特公司LT4080型芯片组成，将充电锂离子电池输出的4.2V电压转换成3.3V供CPU、时钟芯片、NANDFlash、SDRAM和DBGU接口芯片等使用；所述的模拟电源模块由XC6351A型电荷泵电压反转器组成，为A/D电路的供电需要模拟电源，将数字电源3.3V通过100uH电感作为电荷泵电压反相器芯片XC6351A120的输入；所述的复位电源模块使用AT91SAM7SE256型复位控制器，能处理系统的所有复位而不需要任何外围器件并给出最近发生的一次复位情况。

在该基于ARM的便携式数据采集与处理系统中，所述时钟电路由两路时钟输入组成，分别为处理器工作时钟和芯片FM3116时钟，其中处理器工作时钟为18.432M的无源晶体；所述的按键处理电路利用并行输入/输出控制器（PIO），将I/O口配置为通用功能I/O线，来实现按键处理电路；所述A/D电路包括输入信号调理电路和模数转换器，所述的输入信号调理电路由运算放大器LTC6915组成，该放大器具有数字可编程增益、零漂移的特点，可通过一个并行或串行接口改变增益；所述模数转换器选用AT91SAM7SE256内置的ADC；所述NANDFlash接口连接K9F1G08U0M型NANDFlash，该NANDFlash芯片带有硬件数据保护功能，支持上电自动引导；系统使用SDRAMC芯片HY57V561620与微控制器的SDRAM控制相连；系统使用HGO12864A型号的LCD，该LCD是FSTN型串行外设（SPI）串口液晶，集成了背光电路和NT7532液晶控制器，从而简化了外部电路设计和编程设计。

本发明的有益效果是：