主处理器选用Philips公司生产的ARM7芯片LPC2210,该芯片是基于支持实时仿真和跟踪的ARM7TDMI-S CPU的微控制器,最高工作频率可达60 MHz,内部带有16 KB RAM,多达122个通用I/O口(可承受5 V电压),具有两个带16 B收发FIFO的UART,两个完全独立的同步串行接口SPI等丰富的外设。本系统中,存储模块由扩展的2 MB NOR Flash(SST39VF160)与8 MB PSRAM(MT45W4MW16)构成,分别使用LPC2210外部存储器接口的Bank0和Bank1地址空间;人机交互模块包含键盘和LCD两部分,显示和设置空调机组的运行参数及状态。控制器设有8个按键输入,使用I2C接口的接盘与LED驱动芯片ZLG7290进行键盘扫描;从USB接口用于控制器与调试计算机的通信;控制平台设计了以RTL8019AS芯片为核心的以太网接口电路,实现控制器与上位监控级计算机之间的通信;CAN总线接口可用于现场设备的通信;ISP接口、JTAG口为程序下载调试接口;A/D模块采用LPC2210自带的8路10位ADC转换器,检测各路温度及湿度模拟量的输入,构成反馈控制。D/A模块的输出信号作为比例放大器的输入,控制各个调节阀门的开度大小,实现风量和流量控制。数字量输入通道检测风机的运行状态及过滤网压差报警信号;数字量输出通道输出风机、加湿器的开关控制信号。控制器通过对整个空调系统新风、回风的温湿度、送风风机运行状态、初中效过滤段的压差等信号的采集,控制送风风机的变频调速、加湿器的加湿、新风及回风阀门的开度、冷热水阀的开度大小,以达到设定的空气状态[4]。
3 现场控制单元的软件设计
3.1 软件层次与功能
控制器软件由3部分组成:实时操作系统、硬件驱动程序和运行在操作系统之上的应用程序[5]。实时操作系统采用源码公开的μC/OS-II,基于其内核扩展的实时操作系统的整体结构如图2所示。