基于ARM_Linux的次声数据采集系统.pdf

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1、2010正仪表技术与传感器2O10第1期InstrumentTechniqueandSensorNo．1基于ARM—Linux的次声数据采集系统范春凤，梁伟，张来斌(中国石油大学(北京)机电工程学院，北京102249)摘要：提出了一种基于ARM9和嵌入式Linux的次声数据采集系统的设计方案。采用以ATMELAT91SAM9263微处理器和LatticeXP2系列FPGA为核心的架构，基于双扭环技术、套接字编程等实现了高速多通道数据采集、高精度数据采集、海量存储、远程传输等功能，已经在管道泄漏次声测试实验中投入使用。·关键词：嵌入式linux；ARM；

2、FPGA；数据采集中图分类号：TP274．2文献标识码：A文章编号：1002—1841(2010)01—0053—02InfrasoundDataAcquisitionSystemBasedonARMandEmbeddedLinuxFANChun—Feng，LIANGWei，ZHANGLai—bin(CollegeofMechanicalandElectronicEngineering，ChinaUniversityofPetroleum，Beijing102249，China)Abstract：Aninfrasounddataacquisitions

3、ystembasedonembeddedLinuxwasintroduced，whichusedARMmicroprocessorandFPGAasthecoreofhardwarestructure．Byusingdual—pagememoLydataacquisitionapparatusandsocketprogramming，thesystemcompletedmuhi—channelandhigh—speeddataacquisition，highprecisiondataacquisition，massdatastorageandremot

4、etransmission．Thedesignhasbeenusedtodetectinfrasounddatafrompipelineleakage．Keywords：embeddedLinux；ARM；FPGA；dataacquisition0引言位机实时进行通讯⋯，采用TCP／IP协议实现控制命令及远程油气管道运行过程中由于泄漏引起介质瞬间物理扰动而数据传输。产生次声波。次声波是频率0．0001～20Hz的声波，由于频率低、能量衰减极小，次声波在管道纵向传输时能够进行远距离传输，因此，分析低频的次声波对监测长输管道泄漏和实现管道小泄漏识别定位有重

5、要价值。在管道次声检漏系统设计中，次声信号的数据采集是重要的组成部分，其主要功能是对经传声器变换后的弱电压信号进行调理，保留所需要的频率段信息，并且实现数据的高精度高速采集等功能。传统的油气管道数据采集系统只能完成对压力、温度、流量、密度、设备运行状态等信息的采集，数据采集精图1数据采集系统的硬件结构度和速度不够高，无法适应管道泄漏次声采集的需要。基于此1．1外部数据采集模块设计项技术的研究需要和对已有数据采集系统的改良，故设计开发外部数据采集模块由信号调理电路和模数转换电路组成。了基于ARMLinux的次声数据采集系统。—信号调理电路的设计目的是将传

6、感器送来的小信号进行放大、1数据采集系统硬件设计低通滤波，方便后续的模数转换；A／D模数转换采用24位高精远程多路数据采集硬件系统如图1所示。传感器采集的度ADC，实现模拟信号的数字化，该设计采用8个A／D转换芯信号经信号调理电路进行放大滤波后，由A／D转换芯片将模拟片，能完成8个通道的不通类型模拟量的并行采集。信号转换为计算机能识别的数字信号。FieldProgrammable1．2数据存储模块设计GateArray(FPGA)对经过A／D转换后的数据进行缓冲和预处对于海量数据存储和实时管理，ARM微处理器芯片没有足理，同时FPGA控制多通道数据采集

7、时序，每得到一个通道数够的片内存储空间，因而需要对片外RAM和ROM进行相应的据后会给AdvancedRISCMachine(ARM)处理器发出中断请扩展。系统采用NANDFLASH来存放引导ARM启动的程序、求，ARM处理器得到中断后立即对缓冲区中的数据进行实时读Linux内核、文件系统及应用程序。由于应用程序不能在NAND取；ARM处理器对读取到的数据进行处理打包，同时使用GPSFLASH中直接运行，所以需要SRAM的配合，SRAM将完成系的精确授时功能采集时间标签。该采集系统通过以太网与上统数据的缓冲存储，运行Linux内核、文件系统及ARM的应

8、用程序。系统采用64MBSDRAM和32MBNANDFLASHROM，能基金项目：国家863项