基于ARM Cortex-M3的遠程監控智能電源系統設計

　　圖2 供電支路控制模塊設計圖

　　2.3 采集模塊

　　各供電支路采集模塊的設計如圖3所示。電流傳感器串聯在電源回路內，其內部霍爾傳感器會將支路電流產生的磁場以電壓的形式輸出至主芯片的AD 采樣模塊，根據廠家提供的手冊可計算出對應的電流值。電壓值的采集電路采用電阻分壓電路的形式，采樣電壓值亦被輸出至AD 采樣模塊，通過簡單換算即可得到實際電壓值。實際應用中，根據用電設備的電流和電壓值可靈活的選擇合適的電流傳感器和分壓電路阻值。需要注意的是，輸出到AD 采樣模塊的電流和電壓值必須在其0-3V 的采樣范圍內。

　　圖3 供電支路采樣模塊設計圖

　　2.4 通信模塊

　　通信模塊用來實現上位機與下位機之間的通信，本設計中下位機的以太網通信依靠主芯片內置的MAC+PHY 來實現，該模塊支持10/100M 自適應以太網。

　　由于嵌入式處理器內部的運算及存儲資源相對PC 來說非常有限，因此就必須在資源受限的情況下實現及處理Internet 協議。LM3S9B96 就是在這樣的條件下占用盡量小的資源實現一個輕型的TCP/IP 協議棧，該協議棧叫做LwIP.與許多其它的TCP/IP 實現一樣，LwIP 也是以分層的協議為參照，每一個協議作為一個模塊被實現。LwIP 由TCP/IP 實現模塊、操作系統模擬層、緩沖語內存管理子系統、網絡接口函數及一組Internet 校驗和計算函數組成。

　　為便于二次開發，TI 官方提供了豐富的底層驅動程序及詳細API 說明，本設計在此基礎上編寫了整個以太網通信程序。以太網通信功能的實現，使得本電源監控系統除了具備智能化外，還具備了遠程監控的能力，極大的拓展了該系統的應用范圍。

　　2.5 顯控模塊

　　顯控模塊實在上位機開發的軟件功能模塊，本設計中該模塊的開發基于VC++ 6.0.顯控主要實現與下位機的通信控制、各供電支路電流和電壓門限值在線設置及采集值的可視化顯示。

　　設計過程中必須確定顯控模塊與下位機軟件的數據格式，上位機下發的指令有更改門限值、查詢門限值、更改通斷狀態、信道測試等，下位機上發的參數有更改門限值應答、返回當前門限值、通斷狀態返回、異常狀態返回和信道測試等。這些指令確保了整個監控系統處于閉環狀態，在任何時刻系統的狀態和檢測值都是可視的，提高了整個系統的可視化和可靠性。

　　3 結論

　　本文中描述的電源監控系統已實際應用在多個項目中，包括一些環境較惡劣的場合，整套系統運行穩定，并且借助以太網實現了遠程智能化監控。另外，本設計也存在可以改進和提高的地方。首先是提高電流和電壓值采樣的精度，從而滿足一些對供電電源精度要求極高的領域;其次是可以考慮加入無線通信功能，從而減少系統布線的復雜度并拓寬應用場合。隨著技術的不斷完善，該類電源監控系統必將在更多領域獲得廣泛應用。