【摘要】本文简要地介绍了微处理器AT91RM9200和嵌入式LINUX操作系统，同时讨论了地震数据采集系统的硬件设计以及相应的软件设计方法。

　　【关键词】AT91RM9200  嵌入式LINUX操作系统  数据采集 www.51kaifa.com

　　0 引言

　　随着数字技术的飞速发展，数字化仪器已成为观测技术领域的主流仪器，因而数据采集技术也成为观测技术领域中一个十分重要的技术环节。众所周知，地震预报一个的世界性难题，作为地震预报的基础，地震及地震前兆观测数据的地位可想而知，获得真实、可靠的观测数据取决于地震观测仪（包括传感器和采集器两部分）。伴随着计算机的迅速发展，以嵌入式为平台的数据采集系统就应运而生了，它具有可靠性高，体积小，易扩展、功能强，开发周期短、成本低。本论文是基于东方地球物理公司地震采集系统设计项目，采用ARM9的嵌入式系统CONTROL ENGINEERING China版权所有，因此对其研究具有非常重要的现实意义。

　　1 总体设计方案

　　作为一个通用的工业数据采集系统的硬件平台，其基本目的是获取外界信号控制工程网版权所有，例如模拟量、开关量，并且能够将数字量信号，转化成模拟量信号输出，以达到对外部

　　(1)多通道模拟量采集。因为工控现场的模拟量数据非常多，而且各种模拟量所需要的放大倍数是不一样的www.cechina.cn，就需要可变增益的放大器。

　　(2)支持以太网等多种通讯接口。现代工业测控现场要求控制器能够更加速高效的传输数据。

　　(3)数据采集具有移动转储功能。基于现场的实际工况，需要控制平台在正常工作的情况下，能够将部分数据通过移动存储器提取出来CONTROL ENGINEERING China版权所有，以便在其它设备上进行数据分析。

　　设计要求为整个系统的性能提出了最低要求，它为器件选型和系统内部的设计提供了指导原则。根据要求总的系统框图如下：

　　图1 系统的总体结构框图

　　2 系统硬件设计

　　构建地震采集嵌入式系统必须有硬件支持CONTROL ENGINEERING China版权所有，嵌入式系统硬件没有统一的标准，根据应用要求对嵌入式系统进行裁剪，系统设计的微处理器采用ATMEL公司生产的AT91RM9200微处理器，它是一个真正的片上系统，片内集成了USB、以太网、EBI、, MCI、SSC和SPI等多种通信接口，200MIPS的处理速度和先进电源管理使这款芯片非常适合于系统控制领域。

　　设计基于AT91RM9200的硬件框图如下所示：

　　图2  系统硬件结构图

　　本系统是一款功能强大的微功耗嵌入式高精度数据采集系统，采用基于ARM9内核的工业级处理器和嵌入式Linux操作系统。该系统具备丰富的外围控制接口和通信接口，可通过IO输出的形式控制外围部件以及进行多路模拟信号的切换，采集到的高精度数据可以通过RS232或者高速以太网等方式传送到远程监控端。由于系统采用了功能强大的处理器以及Linux操作系统，除了可以完成高精度数据的采集外，还可以允许用户完成数据处理以及其他的一些应用层的功能。

　　3 系统软件设计

　　该系统的实现是在嵌入式Linux操作系统下完成的。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件是可裁剪的，适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。Linux拥有的许多特点，比如广泛的硬件支持，内核高效稳定，开放源码，软件丰富，优秀的开发工具，完善的网络通信和文件管理机制，免费的等等，它的这些优良特性使得其在嵌入式系统中应用十分合适。嵌入式系统是在满足实际应用基础上的最小简化型系统，嵌入式数据采集系统上运行的各种任务繁多并且部分实时性要求高，嵌入式微处理器需要管理的资源丰富，这些都决定了要在嵌入式平台上引入操作系统。

　　根据系统要求完成的任务，相应的各模块的设计也就有运用而生了。

　　3.1  A/D通道模块的软件设计

　　本系统中采用的 ADS1256 芯片，具有 24 位的转换数据，有效转换位数会根据转换速率、输入缓冲器及放大器的设置而有所改变，在输入缓冲器和放大器的设置不变的情况下，转换速率成了影响有效位数的要素。数据采集频率在允许范围内可为改动，但无论采集频率为多少，ADC的转换速率始终设置为最高 30Ksps，这是为了满足在最高采样频率下工作时，使有效数据位数始终处于最小值，但并不能照顾在低采样频率下工作的情况，因为这时数据量相对较低，对转换速率没有太高的要求，故可以当改选用较低采样频率工作时，相应的将 ADC 工作数进行设置，将其改为在较低的低转换速率下工作，当然要求是满足此时采样频率下的数据要求，这样可以提高系统在某些采样频率下 ADC 工作的转换精度。

　　使用ADC模块时，先要将测量通道引脚设置为AINx，然后通过ADCR寄存器设置