擴展板采用FPGA控制的硬件電路 ，模擬開關(guān)采用AD公司的AD7506，可實現(xiàn)16通道數(shù)據(jù)采集。A/D轉(zhuǎn)換芯片采用AD公司的AD574，單片高速12位逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器，內(nèi)置雙極性電路構(gòu)成的混合集成轉(zhuǎn)換顯片，具有外接元件少，功耗低，精度高等特點，并且具有自動校零和自動極性轉(zhuǎn)換功能，只需外接少量的阻容件即可構(gòu)成一個完整的A/D轉(zhuǎn)換器。在本模塊中采用FPGA來控制電路，可將原來由嵌入式軟件執(zhí)行的功能轉(zhuǎn)移到硬件上，可降低嵌入式軟件的復(fù)雜程度，減少軟件的執(zhí)行時間，增強系統(tǒng)的實時性能[2]。

4．軟件

軟件部分分為FPGA控制程序和PXA255 兩部分，F(xiàn)PGA用VHDL來設(shè)計，基于PXA255的軟件設(shè)計主要任務(wù)有數(shù)據(jù)采集的驅(qū)動程序，操作系統(tǒng)的移植以及界面顯示與上位機的通信。

4．1 嵌入式操作系統(tǒng)

4.1.1 Windows CE.net 簡介

Windows CE是微軟公司推出的一個面向嵌入式應(yīng)用的通用操作系統(tǒng)。Windows CE.net的出現(xiàn)，極大改善了它的實時性能和通信能力， 為其進入工業(yè)控制領(lǐng)域奠定了基礎(chǔ)。Windows CE.net 具備多任務(wù)、實時性、模塊化及可伸縮性、強大的通信能力等特點。在實時能力上，它的設(shè)計目標可以滿足95%的硬實時系統(tǒng)的要求。1ms定時周期的誤差約為 100μs，在200MHz的X86系統(tǒng)下可達50μs[1]。實時能力的另一個重要指標是中斷延時，在Windows CE.net中，采用ISR處理延時較短，IST延時較長，但仍能保證不超過100μs。另外由于Windows的傳統(tǒng)優(yōu)勢，多數(shù)人熟悉windows系統(tǒng)，使用戶可以更容易的操作基于Windows CE的產(chǎn)品，同時，對于熟悉windows編程的產(chǎn)品軟件開發(fā)人員也比較容易進行應(yīng)用開發(fā)。

4.1.2 Windows CE.net 平臺創(chuàng)建

Windows CE.net為開發(fā)人員提供了一個不錯的集成開發(fā)環(huán)境：Platform Builder，開發(fā)人員可以使用它根據(jù)提示完成操作系統(tǒng)鏡像的定制、編譯與調(diào)試工作，并可在此環(huán)境中進行應(yīng)用軟件、驅(qū)動程序的開發(fā)。在目標設(shè)備上創(chuàng)建 Windows CE.net平臺，首先根據(jù)目標設(shè)備的硬件配置及需要，對Windows CE.net進行基本定制，開發(fā)并安裝驅(qū)動程序，增加必要的特性，生成鏡像文件，通過JTAG將bootloader寫入flash后，通過網(wǎng)卡將鏡像文件下載到目標設(shè)備中，進行調(diào)試。同時要導(dǎo)出SDK，以備后面用EVC開發(fā)應(yīng)用程序。

4.2數(shù)據(jù)采集驅(qū)動程序

在數(shù)據(jù)采集中，主要是對外部I//O口的訪問， Wince的BSP一般都實現(xiàn)了WRITE_PORT_UCHAR和READ_PORT_UCHAR 函數(shù)。訪問方式采用中斷方式。WinCE把中斷處理分為兩部分中斷服務(wù)例行程序ISR和中斷服務(wù)線程，用戶的中斷處理主要在IST中完成。這里采用基于中斷方式的非標準驅(qū)動，要實現(xiàn)兩個步驟：編寫中斷服務(wù)線程IST和注冊中斷服務(wù)線程。中斷信號由FIFO經(jīng)FPGA不斷產(chǎn)生，每發(fā)生一次中斷，運行在核心態(tài)的中斷服務(wù)例行程序就調(diào)用一次IST。

5.結(jié)語

目前，在高層建筑和橋梁等大體積混凝土應(yīng)用場合，溫度測量還受單片機性能的限制。本文作者創(chuàng)新點是采用高性能PXA255處理器與FPGA相結(jié)合，運行多線程多任務(wù)Windows ce.net操作系統(tǒng)，應(yīng)用于大體積混凝土的溫度監(jiān)測中，改善了應(yīng)用單片機存在的不足，提高了實時性，提高了施工的安全性。利用移動通信公司的GPRS網(wǎng)絡(luò)作為通信通道，具有高速、可靠、運營費用低、維護費用少等優(yōu)點，實現(xiàn)遠程監(jiān)控和網(wǎng)絡(luò)化管理。隨著計算機技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式微處理器的性能的提高，嵌入式系統(tǒng)將在工業(yè)控制領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用。

參考文獻：

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[2] F. Thomas, M.M. Nayak, S. Udupa, J.K. Kishore, V.K. Agrawal. A hardware/software codesign for improved data acquisition in a processor based embedded system. Microprocessors and Microsystems: 24 (2000) 129~134.

[3].深圳億道電子有限公司. XSBase255 WINCE使用手冊V2.1

[4].Intel. http://www.intel.com/design/pca/prodbref/252780.htm[EB/OL]

[5].鄧成中，黃維公，萬松峰.基于嵌入式ARM WinCE的小型監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計.微計算機信息，21（8-2）：47~49.