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摘 要:随着微电子技术以及计算机技术的迅速发展,嵌入式解决方案正逐步走入人们的生活。本文系统研究了一种基于ARM+Linux的中央空调集中控制系统,分别进行系统硬件设计以及软件设计,以实现对中央空调控制系统各项数据的获取,信息处理以及集中控制的功能。
关键词:ARM+Linux 空调控制
中图分类号:TB6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0006-01
新世纪以来,随着经济的迅猛发展,中央空调已经逐步走入人们的生活,让人们在炎炎的夏日和寒冷的冬天能够享受到宜人的室内环境。然而,随着空调技术的不断发展,以及现代建筑理念地不断改进,现代建筑内部构造越来越复杂,简单直接使用中央空调已不能满足这一变化的要求,在实际应用中出现这样那样的问题,本文将系统探究一种基于嵌入式技术的中央空调集中控制系统,以实现中央空调的智能化、人性化、简易化控制。
1 中央空调集中控制系统
在中央空调实际使用过程中,由于中央空调通常应用在大型建筑的温度调控,由于季节变化、建筑结构多变等原因,中央空调的使用并不像人们想象中那么简单,所以在中央空调集中控制系统有着举足轻重的作用,主要解决数据监听与接受、地理环境模拟、中央空调参数设置、中央空调运行状态显示以及中央空调运行状态控制等五个任务,优秀的中央空调集中控制系统不能能够满足这些要求,还能够起到节能、环保、低碳的作用。
2 嵌入式系统介绍
进入21世纪以来,随着微电子技术、计算机技术以及软件技术的迅速发展,计算机正逐步朝着小型化、微型化发展,这些计算机芯片体积小、处理能力强、数据处理速度快,能够很好的满足到电器控制、集中系统控制要求,而嵌入式技术正是这一领域中发展最快,技术最为成熟的一个方向,嵌入式技术是当前计算机技术领域以及控制技术领域最为前沿和热门的技术方向。硬件方面,随着硅电子技术的不断发展,芯片技术正大踏步地向前飞跃,当前ARM芯片以及DSP芯片成为嵌入式解决方案中硬件解决的两个主要方向,其中ARM芯片处理速度快、可开发性高,是进行嵌入式系统开发的主流芯片。软件方面,进入21世纪以来,Linux操作系统被越来越多到应用到各个领域中,并推出了众多Linux操作系统版本,特别是嵌入式系统领域,人们熟知的安卓手机操作系统就是一个较为流行的版本,Linux操作系统由于其代码开源的特点,世界范围内所有程序员都可以根据实际情况增加或者删除操作系统源代码并将其公布到互联网上,供所有的Linux开发者使用,正式由于这一特点,Linux操作系统正成为世界主流操作系统以及嵌入式开发的主流操作系统。
3 软硬件设计
硬件电路设计,本文采用ARM9芯片作为集中控制系统的控制核心,外接有FLASH电路,SDRAM电路,LCD电子显示屏电路,电源电路,串口通讯电路以及网络通讯电路几个部分。控制核心电路部分设计,处理器芯片选用ATMEL公司研發的AT91RM9200芯片,该芯片主频高、处理速度快,能够很好地满足系统对硬件处理速度的要求；电源电路部分设计,本系统中要实现3.3V以及1.8V电路电压的输出,本文使用LM1117 低压差线性调压器电路来实现3.3V电压以及1.8V电压的输出；存储器电路设计,本文存储器电路中设计到Nor Flash接口电路设计、Nand FLASH接口电路设计以及SDRAM接口电路设计,Nor Flash接口电路设计选用AT49BV322A芯片实现,该芯片存储容量为32MB,数据宽度为16B,工作电压区间在2.63V到3.6V之间,用来储存系统启动代码以及操作系统内核以及一定量的用户程序,能够满足系统要求；SDRAM电路主要是用来存放系统的应用程序,本文采用的SDRAM存储芯片容量为32MB,工作电压为3.3V,16B的数据宽度,使用两片芯片搭建的芯片组完成SDRAM电路；NAND FLASH电路主要是用来存储集控系统的各项数据,本文采用K9F1208U 74HC245芯片实现NAND FLASH电路的构建,该芯片拥有双向总线驱动,能够实现数据的双向缓冲,很好的满足了系统对硬件的要求；串口通信电路主要实现控制系统的数据采集单元与控制核心、控制核心与执行机构之间的数据通讯,本文采用MAX 232电平转换芯片以实现控制核心中4个串口接口中三个接口的串口通信；网络通讯电路设计,由于控制核心芯片内只有网络模块,在物理层选用DM9161芯片即可实现芯片内部与外围以太网电路的网络通讯；LCD电路设计,控制核心芯片中内置有LCD接口电路,只需将参数匹配的LCD模块直接由芯片内置的LCD电路连接,即实现了LCD电路的完成。
系统软件设计部分,本文上位机采用linux一个较为流行,非常适合嵌入式开发的发行版ubuntu,本文软件部分主要涉及如下几个部分:嵌入式操作系统移植、网络通讯模块实现、LCD控制实现以及系统控制实现。嵌入式操作系统移植部分,完成嵌入式linux内核移植操作,在上位机中搭建好ARM-LINUX交叉编译环境,移植U-BOOT,进行编译,通过上位机将内核传输到下位机芯片中,进行系统编译操作,完成嵌入式操作系统的移植；网络通讯模块部分主要有串口通讯部分以及网络通讯部分,串口部分采用RS485串口通讯协议,网络部分采用UDP网络通讯协议,其中UDP网络通讯部分,着重解决网络报文的报文加载、报文传输、报文接受、报文解报等操作；LCD控制部分,安装Linux操作系统下LCD显示屏的驱动程序,然后使用集成图形编辑软件QT对显示屏进行图形控制设计,并将图形程序与操作系统以及控制程序相集成；系统控制程序部分,本系统要完成中央空调集成控制系统的五个主要任务,数据监听与接受、地理环境模拟、中央空调参数设置、中央空调运行状态显示以及中央空调运行状态控制,其中数据监听与接收部分由温度传感器、湿度传感器、气压传感器等实现,地理环境模拟要结合具体季节以及具体建筑实际情况进行模拟,参数设置、运行状态显示以及运行状态控制则是根据用户需求进行算法编写,最后完成。
4 结语
随着微电子技术以及计算机技术的迅速发展,传统中央空调控制技术已经越来越不能满足人们对生活的要求,与此同时,嵌入式技术正逐步走入人们的生活,改变着生活的方方面面。本文系统研究了一种基于ARM+Linux的中央空调集中控制系统,分别进行系统硬件设计以及软件设计,硬件部分采用处理速度快、性能稳定的ARM9芯片处理器作为核心的硬件控制电路,软件方面使用嵌入式LINUX操作系统进行系统开发以及功能实现,以实现对中央空调控制系统各项数据的获取操作,信息处理以及集中控制,完成了对中央空调集中控制系统的研究,该系统性能稳定、功能强大,能够很好的满足人们的各项要求。
关键词:ARM+Linux 空调控制
中图分类号:TB6 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2012)04(a)-0006-01
新世纪以来,随着经济的迅猛发展,中央空调已经逐步走入人们的生活,让人们在炎炎的夏日和寒冷的冬天能够享受到宜人的室内环境。然而,随着空调技术的不断发展,以及现代建筑理念地不断改进,现代建筑内部构造越来越复杂,简单直接使用中央空调已不能满足这一变化的要求,在实际应用中出现这样那样的问题,本文将系统探究一种基于嵌入式技术的中央空调集中控制系统,以实现中央空调的智能化、人性化、简易化控制。
1 中央空调集中控制系统
在中央空调实际使用过程中,由于中央空调通常应用在大型建筑的温度调控,由于季节变化、建筑结构多变等原因,中央空调的使用并不像人们想象中那么简单,所以在中央空调集中控制系统有着举足轻重的作用,主要解决数据监听与接受、地理环境模拟、中央空调参数设置、中央空调运行状态显示以及中央空调运行状态控制等五个任务,优秀的中央空调集中控制系统不能能够满足这些要求,还能够起到节能、环保、低碳的作用。
2 嵌入式系统介绍
进入21世纪以来,随着微电子技术、计算机技术以及软件技术的迅速发展,计算机正逐步朝着小型化、微型化发展,这些计算机芯片体积小、处理能力强、数据处理速度快,能够很好的满足到电器控制、集中系统控制要求,而嵌入式技术正是这一领域中发展最快,技术最为成熟的一个方向,嵌入式技术是当前计算机技术领域以及控制技术领域最为前沿和热门的技术方向。硬件方面,随着硅电子技术的不断发展,芯片技术正大踏步地向前飞跃,当前ARM芯片以及DSP芯片成为嵌入式解决方案中硬件解决的两个主要方向,其中ARM芯片处理速度快、可开发性高,是进行嵌入式系统开发的主流芯片。软件方面,进入21世纪以来,Linux操作系统被越来越多到应用到各个领域中,并推出了众多Linux操作系统版本,特别是嵌入式系统领域,人们熟知的安卓手机操作系统就是一个较为流行的版本,Linux操作系统由于其代码开源的特点,世界范围内所有程序员都可以根据实际情况增加或者删除操作系统源代码并将其公布到互联网上,供所有的Linux开发者使用,正式由于这一特点,Linux操作系统正成为世界主流操作系统以及嵌入式开发的主流操作系统。
3 软硬件设计
硬件电路设计,本文采用ARM9芯片作为集中控制系统的控制核心,外接有FLASH电路,SDRAM电路,LCD电子显示屏电路,电源电路,串口通讯电路以及网络通讯电路几个部分。控制核心电路部分设计,处理器芯片选用ATMEL公司研發的AT91RM9200芯片,该芯片主频高、处理速度快,能够很好地满足系统对硬件处理速度的要求；电源电路部分设计,本系统中要实现3.3V以及1.8V电路电压的输出,本文使用LM1117 低压差线性调压器电路来实现3.3V电压以及1.8V电压的输出；存储器电路设计,本文存储器电路中设计到Nor Flash接口电路设计、Nand FLASH接口电路设计以及SDRAM接口电路设计,Nor Flash接口电路设计选用AT49BV322A芯片实现,该芯片存储容量为32MB,数据宽度为16B,工作电压区间在2.63V到3.6V之间,用来储存系统启动代码以及操作系统内核以及一定量的用户程序,能够满足系统要求；SDRAM电路主要是用来存放系统的应用程序,本文采用的SDRAM存储芯片容量为32MB,工作电压为3.3V,16B的数据宽度,使用两片芯片搭建的芯片组完成SDRAM电路；NAND FLASH电路主要是用来存储集控系统的各项数据,本文采用K9F1208U 74HC245芯片实现NAND FLASH电路的构建,该芯片拥有双向总线驱动,能够实现数据的双向缓冲,很好的满足了系统对硬件的要求；串口通信电路主要实现控制系统的数据采集单元与控制核心、控制核心与执行机构之间的数据通讯,本文采用MAX 232电平转换芯片以实现控制核心中4个串口接口中三个接口的串口通信；网络通讯电路设计,由于控制核心芯片内只有网络模块,在物理层选用DM9161芯片即可实现芯片内部与外围以太网电路的网络通讯；LCD电路设计,控制核心芯片中内置有LCD接口电路,只需将参数匹配的LCD模块直接由芯片内置的LCD电路连接,即实现了LCD电路的完成。
系统软件设计部分,本文上位机采用linux一个较为流行,非常适合嵌入式开发的发行版ubuntu,本文软件部分主要涉及如下几个部分:嵌入式操作系统移植、网络通讯模块实现、LCD控制实现以及系统控制实现。嵌入式操作系统移植部分,完成嵌入式linux内核移植操作,在上位机中搭建好ARM-LINUX交叉编译环境,移植U-BOOT,进行编译,通过上位机将内核传输到下位机芯片中,进行系统编译操作,完成嵌入式操作系统的移植；网络通讯模块部分主要有串口通讯部分以及网络通讯部分,串口部分采用RS485串口通讯协议,网络部分采用UDP网络通讯协议,其中UDP网络通讯部分,着重解决网络报文的报文加载、报文传输、报文接受、报文解报等操作；LCD控制部分,安装Linux操作系统下LCD显示屏的驱动程序,然后使用集成图形编辑软件QT对显示屏进行图形控制设计,并将图形程序与操作系统以及控制程序相集成；系统控制程序部分,本系统要完成中央空调集成控制系统的五个主要任务,数据监听与接受、地理环境模拟、中央空调参数设置、中央空调运行状态显示以及中央空调运行状态控制,其中数据监听与接收部分由温度传感器、湿度传感器、气压传感器等实现,地理环境模拟要结合具体季节以及具体建筑实际情况进行模拟,参数设置、运行状态显示以及运行状态控制则是根据用户需求进行算法编写,最后完成。
4 结语
随着微电子技术以及计算机技术的迅速发展,传统中央空调控制技术已经越来越不能满足人们对生活的要求,与此同时,嵌入式技术正逐步走入人们的生活,改变着生活的方方面面。本文系统研究了一种基于ARM+Linux的中央空调集中控制系统,分别进行系统硬件设计以及软件设计,硬件部分采用处理速度快、性能稳定的ARM9芯片处理器作为核心的硬件控制电路,软件方面使用嵌入式LINUX操作系统进行系统开发以及功能实现,以实现对中央空调控制系统各项数据的获取操作,信息处理以及集中控制,完成了对中央空调集中控制系统的研究,该系统性能稳定、功能强大,能够很好的满足人们的各项要求。