基于arm9的嵌入式linux移植

基于arm9的嵌入式linux移植内容摘要：

5 的电源电压范围为 4V～ 30V。 电源电压可在 4V~6V范围变化，电流变化 1mA，相当于温度变化 1K。 AD590 可以承受 44V 正向电压和 20V反向电压，因而器件反接也不会损坏。 使用可靠。 它只需直流电源就能工作，而且，无需进行线性校正，所以使用也非常方便，接口 也很简单。 作为电流输出型传感器的一个特点是，和电压输出型相比，它有很强的抗外界干扰能力。 AD590 的测量信号可远传百余米。 3. 方案选择 综合比较方案一与方案二，方案二中的 AD590 具有 测温误差小、价格低、响应速度快、传输距离远、体积小、微功耗等优点， 且 适合远距离测温、控温，不需要进行非线性校准 ， 外围电路简单。 更为适合于本设计系统对于温度传感器的选择。 [6] 湿度传感器的选择 测量空气湿度的方式很多，其原理是根据某种物质从其周围的空气吸收水分后引起的物理或化学性质的变化，间接地获得该物质的吸 水量及周围空气的湿度。 电容式 、电阻式和湿涨式湿敏原件分别是根据其高分子材料吸湿后的介电常数 、 电阻率和体积随之发生变化而进行湿度测量的。 1. 方案一 采用 HOS201 湿敏传感器。 HOS201 湿敏传感器为高湿度开关传感器，它的工作电压为交流 1V以下，频率为 50HZ～ 1KHZ，测量湿度范围为 0～ 100%RH，工作温度范围为 0～ 50℃，阻抗在 75%RH（ 25℃）时为 1MΩ。 这种传感器原是用于开关的传感器，不能在宽频带范围内检测湿度，因此，主要用于判断规定值以上或以下的湿度电平。 然而，这种传感器只限于一定范围内使用时 具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。 2. 方案二 采用 HS1100/HS1101 湿度传感器。 HS1100/HS1101 电容传感器，在电路构成中等效于一个电容器件，其电容量随着所测空气湿度的增大而增大。 不需校准的完全互换性，高可靠性和长期稳定性，快速响应时间，专利设计的固态聚合物结构，由顶端接触（ HS1100）和侧面接触（ HS1101）两种封装产品，适用于线性电压输出和频率输出两种电路，适宜于制造流水线上的自动插件和自动装配过程等。 相对湿度在 1%100%RH 范围内；电容量由 16pF 变到 200pF，其误差不大于177。 2%RH；响应时间小于 5S；温度系数为 pF/℃。 可见精度是较高的。 3. 方案选择 综合比较方案一与方案二，方案一虽然满足精度及测量湿度范围的要求，但其只限于一定范围内使用时具有良好的线性，可有效地利用其线性特性。 而且还不具备在本设计系统中对温度 30～ 50℃的要求，而方案二， HS1100/HS1101 互换性好，高可靠性，长期稳定性好，响应快。 因此，我们选择方案二来作为本设计的湿度传感器。 [1] 6 信号采集通道的选择 在本设计系统中，温度输入信号为 8 路的模拟信号，这就需要 多通道结构。 1. 方案 一 方案 一是 采用多路并行模拟量输入通道。 这种结构的模拟量通道特点为： （ 1）可以根据各输入量测量的要求选择不同性能档次的器件。 总体成本可以作得较低。 （ 2）硬件复杂，故障率高。 （ 3）软件简单，各通道可以独立编程。 2. 方案二 方案二是采用多路分时的模拟量输入通道。 这种结构的模拟量通道特点为： （ 1）对 ADC、 S/H 要求高。 （ 2）处理速度慢。 （ 3）硬件简单，成本低。 （ 4）软件比较复杂。 3. 方案选择 综合比较方案一与方案二，方案二更为适合于本设计系统对于模拟量输入的要求，比较 其框图，方案二更具备硬件简单的突出优点，所以选择方案二作为信号的输入通道。 图 21 多路并行模拟量输入通道 信号调节 信号调节 信号调节 多路切换器 采样保持器 A/D转换器 接口 CPU 信号调理 采样 /保持器 A/D 转换器 接口 信号调理 采样 /保持器 A/D 转换器 接口 信号调理 采样 /保持器 A/D 转换器 接口 CPU 7 图 22 多路分时的模拟量输入通道 编程方案语言选择 C51 是面向 51 系列单片机的 C 语言编译器，采用 C51 程序设计语言，编程都只需了解变量和常数的存储类型与 51 系列单片机存储空间的对应关系，而不必深入了解单片机的硬件和接口， C51 编译器会自动完成变量的存储单元的分配。 目前， C51语言已成为 51 系列单片机的主流程序设计语言，所以本设计采用 C51 编程。 8 第 3 章 过程论述 本设计是基于单片机对数字信号的高敏感和可控性、温湿度传感器可以产生模拟信号，和 A/D 模拟数字转换芯片的性能，本设计了以 51 单片机基本系统为核心的一套检测系统，其中包括 A/D 转换、单片机、复位电路、温度检测、湿度检测、键盘及显示、报警电路、系统软件等部分的设计。 图 31 系统总体框图 本设计主要有由信号采集、信号分析和信号处理三个部分组成的。 系统总 体框图见图 . 信号采集由 AD590、 HS1100 及多路开关 CD4051 组成； 信号分析由 A/D 转换器 MC1443单片机 80C51 基本系统组成； 信号处理由串行口 LCD 显示器和报警系统等组成。 温度检测电路如图 32 所示，湿度检测电路如图 33 所示。 图 32 温度采集、处理模块 AD590_1 AD590_2 AD590_8 4051 MC14433 CPU 温度采集、处理模块 湿度采集、处理模块 CPU 看门狗 显示模块 报警电路 键盘模块 9 图 33 湿度采集、处理模块 信号采集 温度传感器 集成温度传感器 AD590 是美国模拟器件公司生产的集成两端感温电流源。 1. 主要特性 AD590 是电流型温度传感器，通过对电流的测量可得到所需要的温度值 ， 根据特性 分档 ， AD590 的后缀以 I， J， K， L， M 表示 ， M 档为精度最高档， I 档为精度最低档。 AD590L， AD590M 一般用于精密温度测量电路，其电路外形如图 34 所示，它采用金属壳 3 脚封装，其中 1 脚为电源正端 V＋； 2 脚为电流输出端 I0； 3 脚为管壳，一般不用。 集成温度传感器的电路符号如图 34 所示 [1]。 图 34 AD590 外形（左）及电路符号（右） (1) 流过器件的电流（μ A）等于器件所处环境的热力学温度（开尔文）度数，即： I T/T=1μ A /K 式中： IT—— 流过器件（ AD590）的电流，单位μ A。 T—— 热力学温度，单位 K。 (2) AD590 的测温范围 55℃ ~ +150℃。 (3) AD590 的电源电压范围为 4V30V。 电源电压可在 4V6V范围变化，电流 IT变化 1μ A，相当于温度变化 1K。 AD590 可以承受 44V正向电压和 20V 反向电压，因而器件反接也不会损坏。 (4) 输出电阻为 710MΩ。 (5) 精度高。 AD590 共有 I、 J、 K、 L、 M 五档，其中 M 档精度最高，在 55℃～Hs1100 Hs1100 Hs1100 555 555 555 4051 CPU 10 +150℃范围内，非线形误差177。 ℃。 2. AD590 的工作原理 在被测温度一定时， AD590 相当于一个恒流源，把它和 5～ 30V的直流电源相连，并在输出端串接一个 1kΩ 的恒值电阻，那么，此电阻上流过的电流将和被测温度成正比，此时电阻两端将会有 1mV／ K 的电压信号。 其 核心 电路如图 35 所示。 图 35 AD590 内部核心电路 图 35 是利用 ΔUBE 特性的集成 PN 结传感器的感温部分核心电路。 其中 TT2 起 恒流作用，可用于使左右两支路的集电极电流 I1 和 I2 相等； T T4 是感温用的晶体管，两个管的材质和工艺完全相同，但 T3 实质上是由 n 个晶体管并联而成，因而其结面积是 T4 的 n 倍。 T3 和 T4 的发射结电压 UBE3 和 UBE4 经反极性串联后加在电阻 R 上，所以 R 上端电压为 ΔUBE。 因此，电流 I1 为 ： I1＝ ΔUBE／ R＝（ KT／ q）（ lnn）／ R 公式 31 对于 AD590， n＝ 8，这样，电路的总电流将与热力学温度 T 成正比，将此电流引至负载电阻 RL 上便可得到与 T 成正 比的输出电压。 由于利用了恒流特性，所以输出信号不受电源电压和导线电阻的影响。 图 3 中的电阻 R 是在硅板上形成的薄膜电阻，该电阻已用激光修正了其电阻值，因而在基准温度下可得到 1μA／ K 的 I 值。 电源 R － RL ＋ I1 I2 T1 T2 T4 T3 11 图 36 AD590 内部电路 图 36 所示是 AD590 的内部电路，图中的 T1～ T4 相当于图 35 中的 T T2，而 T9， T11 相当于图 35 中的 T T4。 R R6 是薄膜工艺制成的低温度系数电阻，供出厂前调整之用。 T T8， T10 为对称的 Wilson 电路，用来 提高阻抗。 T T12和 T10 为启动电路，其中 T5 为恒定偏置二极管。 T6 可用来防止电源反接时损坏电路，同时也可使左右两支路对称。 R1， R2 为发射极反馈电阻，可用于进一步提高阻抗。 T1～ T4 是为热效应而设计的连接 防式。 而C1 和 R4 则可用来防止寄生振荡。 该电路的设计使得 T9， T10， T11 三者的发射极电流相等，并同为整个电路总电流 I 的 1／ 3。 T9 和 T11 的发射结面积比为 8： 1， T10和 T11 的发射结面积相等。 T9 和 T11 的发射结电压互相反极性串联后加在电阻 R5 和 R6 上，因此可以写出： ΔUBE＝（ R6－ 2 R5） I／ 3 公式 32 R6 上只有 T9 的发射极电流，而 R5 上除了来自 T10 的发射极电流外，还有来自T11 的发射极电流，所以 R5 上的压降是 R5 的 2／ 3。 根据上式不难看出，要想改变 ΔUBE，可以在调整 R5 后再调整 R6，而增大 R5的效果和减小 R6 是一样的，其结果都会使 ΔUBE减小，不过，改变 R5 对 ΔUBE的影响更为显著，因为它前面的系数较大。 实际上就是利用激光修正 R5 以进行粗调，修正 R6 以实现细调，最终使其在 250℃ 之下使总电流 I 达到 1μA／ K。 V+ R1 R2 T1 T2 T5 T3 T4 C1 T8 T12 T6 T7 T11 T9 R5 R3 12 3. 基本应用电路 图 37 是 AD590 用于测量热力学温度的基本应用电路。 因为流过 AD590 的电流与热力学温度成正比，当电阻 R1 和电位器 R2 的电阻之和为 1kΩ时，输出电压 V0随温度的变化为 1mV/K。 但由于 AD590 的增益有偏差，电阻也有偏差，因此应对电路进行调整，调整的方法为：把 AD590 放于冰水混合物中，调整电位器 R2，使V0=+25=（ mV）。 但这样调整只保证在 0℃或 25℃附近有较高的精度。 图 37 AD590 应用电路 （ 4）摄氏温度测量电路 如图 37 所示，电位器 R2 用于调整零点， R4 用于调整运放 LF355 的增益。 调整方法如下：在 0℃时调整 R2，使输出 V0=0，然后在 100℃时调整 R4 使 V0=100mV。 如此反复调整多次，直至 0℃时， V0=0mV， 100℃时 V0=100mV 为止。 最后在室温下进行校验。 例如，若室温为 25℃，那么 V0 应为 25mV。 冰水混合物是 0℃环境，沸水为 100℃环境。 （ 5）多路检测信号的实现 本设计系统为八路的温度信号采集，。