采用ARM7的S3C44BOX的嵌入式定量分析系統設計方案

　　線性放大電路對探測器輸出的脈沖進行放大整形，以滿足后接信號處理設備的要求。LMl38集成運算放大器具有15 MHz帶寬，轉換速度達50 V/Μs，LMl38先對Γ脈沖進行放大，然后進行成形，最后由緩沖放大器輸出。

　　脈沖幅度分析電路由2個甄別器和1個反符合電路組成。2個甄別器分別設定計數脈沖的上下閾值，上下閾值之差即為道寬，反符合電路輸出此設定道寬內的脈沖。如圖3所示。

　　脈沖幅度分析電路的上下閾值選取Γ射線的全能峰脈沖，送到微處理器的計數器計數，根據單位時間內落在此道寬內的脈沖計數即可測得Γ射線強度。

　　2.2 質量信號采集部分

　　系統選用JA2003精密電子天平測量混合燃料的質量，它采用專利陶瓷電容稱重技術，內部集成一個用戶溫度補償電路，具有測量精度高等優點。JA2003帶有一個標準的RS 232接口，可以很方便地實現和S3C44BOX之間的通信。

　　當天平與S3C44BOX連接時，可以使用立即打印符“#”進行數據傳送，天平將顯示的數據以字符串的形式傳送給處理器。數據格式如下：

　　+/- 1 2 3 4 5 6 . CO C1 C2 C3 CR LF前六個為數字區，前面通常有符號(+或-)。C0為空格，當天平被設定為自動模式時C1為空格，C2表示傳出單位，如果天平設定的單位為克時，則傳送“G”，C3表示數據傳輸的穩定性，空格表示不穩定，“S”表示傳輸穩定，CR、LF分別代表回車和換行符。

　　2.3 網絡傳輸部分

　　RTL8019AS是臺灣Realtek公司生產的以太網控制器，適應于EthernetⅡ，IEEE 802.3，全雙工，收發可同時達到10 Mb/S的速率，支持8 B、16 B的數據總線。RTL8019AS內部可分為本地DMA通道和遠程DMA通道，本地DMA完成控制器與網線的數據交換，主處理器收發數據只需要對遠程DMA進行操作。RTL8019AS與S3C44BOX的鏈接如圖4所示。

　　當系統向網絡發送數據時，D[O：15]數據通過遠程DMA送到RTL8019AS發送緩存區，然后發出傳送命令，RTL8019AS完成上一幀的發送后，再完成此幀的發送。接收數據時D[0：15]數據經74F163245反相后傳給處理器。

　　同時還擴展了一個8.4英寸640×480的。TFTLCD屏，作為人機界面。

　　3 軟件設計

　　系統選用ΜClinux操作系統，它在標準的Linux基礎上進行了適當的裁剪和優化，形成了一個高度優化、代碼緊湊的Linux。雖然體積小，但仍然保留了Linux的大多數優點，非常適合嵌入式系統的應用。

　　在ΜClinux內核基礎上，編寫了RS 232串口驅動程序、LCD驅動程序和網絡接口驅動程序。設備驅動程序屏蔽了是硬件細節，這樣操作系統可以像操作普通文件一樣對其進行讀寫操作。

　　為了長期保存數據，系統在ΜClinux編譯時添加了JFFS2文件系統。操作系統通過J17FS2文件系統管理FLASH空間，不僅可以保存系統設置的各種參數，還可以將采集到的數據以文件形式保存在FLASH中，即使掉電也不會丟失。

　　本地軟件在Linux下用C語言編寫，并通過交叉編譯得到適合在ΜClinux運行的程序。本應用采用多線程編程，將系統工作劃分為Γ射線強度檢測線程、串口通信線程、數據處理線程、LCD顯示線程、網絡傳輸線程。各線程是相對獨立的工作子模塊，可以同時工作，有利于提高實時性。

　　Γ射線強度檢測線程負責采集脈沖信號;串口通信線程負責采集煤與矸石混合燃料的質量信號;數據處理線程負責對采集到的兩路數據進行處理，分別得到煤、矸石的混合比例;LCD顯示線程顯示煤、矸石的混合比例;網絡傳輸線程將處理得到的數據傳送到遠程PC。

　　4 結語

　　基于S3C44BOX微處理器的工業用煤成分定量分析系統，其電路設計簡單、易于操作、可靠性強，具有良好的人機界面。可配備于熱電廠及監測部門的化驗室，對混合燃料的成分進行快速定量分析。

　　由于矸石本身含有一定量的煤，減小了矸石與煤的區分度，造成測量誤差。因此，如何合理選擇混合燃料質量吸收系數測量時的修正值，就成為精確測量的關鍵，可以通過大量實驗確定。