基于ARM9的中央空調(diào)網(wǎng)絡(luò)集中控制器研究

1、以往我國的 HYPERLINK /search/?q=%E4%B8%AD%E5%A4%AE%E7%A9%BA%E8%B0%83 o 中央空調(diào) 中央空調(diào)控制系統(tǒng)主要采用以單片機(jī)為控制核心的單機(jī)組控制器，即一個控制器只能控制一臺中央空調(diào)機(jī)組，這種控制方法控制簡單，但是在多層或者較大型的建筑中控制能力就顯得力不從心了。近年來也出現(xiàn)了采用ARM7 處理器作為控制芯片的集中控制器，但是在此所采用的 HYPERLINK /search/?q=ARM9 o ARM9 ARM9處理器比ARM7 處理器又有了許多優(yōu)點，如ARM9 處理器采用5 級流水線，在每一個時鐘周期內(nèi)可以同時執(zhí)行5 條指令，這樣就大大提高了

2、處理性能，在同樣的加工工藝下，ARM9處理器的時鐘頻率是ARM7 的1. 8 2. 2 倍; 又如ARM9 采用哈佛結(jié)構(gòu)，具有分離的數(shù)據(jù)和程序空間及分離的訪問總線，所以在指令執(zhí)行時哈佛結(jié)構(gòu)的取址和取數(shù)可以并行，因此具有更高的執(zhí)行效率; 再如擁有內(nèi)存管理單元( MMU ) ，只有擁有了MMU 才能真正實現(xiàn)內(nèi)存保護(hù)，通過內(nèi)存保護(hù)，一個進(jìn)程的失敗并不會影響其他進(jìn)程的運行，從而增強(qiáng)了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。另外,ARM9 可以內(nèi)嵌Linux 操作系統(tǒng)，Linux 具有良好的網(wǎng)絡(luò)支持功能; Linux 是首先實現(xiàn)TCP/ IP 協(xié)議棧的操作系統(tǒng)，它的內(nèi)核結(jié)構(gòu)在網(wǎng)絡(luò)方面是非常完整的，并提供了對包括十兆位、百兆位及千

3、兆位的以太網(wǎng)，還有無線網(wǎng)絡(luò)等的支持; 其次，Linux 源碼開放、可定制內(nèi)核、性能優(yōu)異等也是選擇它相對于其他嵌入式操作系統(tǒng)的優(yōu)勢。在此設(shè)計的網(wǎng)絡(luò)集中控制器可與監(jiān)控軟件一起完成基于TCP/ IP 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)通信功能，并能通過RS 485總線與自行設(shè)計的現(xiàn)場控制器進(jìn)行通信。1 控制器設(shè)計方案網(wǎng)絡(luò)管理器器的主要功能能一方面是通通過以太網(wǎng)與與監(jiān)控軟件進(jìn)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換換; 另一方方面是通過RRS 4855 總線網(wǎng)絡(luò)絡(luò)與分布在大大廈各處的現(xiàn)現(xiàn)場控制器通通信。網(wǎng)絡(luò)管管理器對現(xiàn)場場控制器進(jìn)行行控制和管理理，在現(xiàn)場控控制器與中央央操作站之間間起數(shù)據(jù)緩存存作用。1. 1 控制器器硬件設(shè)計處理器采用用A TMEEL

4、公司的的AT91RRM92000，該處理器器是AT MMEL 專門門針對工業(yè)及及以太網(wǎng)應(yīng)用用領(lǐng)域推出的的基于ARMM920T 內(nèi)核的新型型微處理器，如如圖1 所示示。( 1) 電源電路。主主要作用是為為控制器提供供3. 3 V和1. 8 V 的的穩(wěn)定電壓。設(shè)設(shè)計時利用LLM11177 低壓差線線性調(diào)壓器來來提供3. 3 V 和和1. 8 V 的電壓壓。LM11117 能夠夠提供1. 8 V，22. 5 VV，2. 885 V，33. 3 VV，5 V 的固定電壓壓和可調(diào)電壓壓型號，并能能提供電流限限制和熱保護(hù)護(hù)。圖1 網(wǎng)絡(luò)絡(luò)集中控制器器硬件模塊示示意圖( 2) 復(fù)位電路。主主要完成系統(tǒng)統(tǒng)的上電

5、復(fù)位位和系統(tǒng)在運運行時用戶的的按鍵復(fù)位功功能，它由簡簡單的RC 電路構(gòu)成，這這種電路比較較通用，其復(fù)復(fù)位邏輯是可可靠的。( 3) 存儲器系統(tǒng)統(tǒng)設(shè)計。包括括Nor FFlash 接口、NaandFLAASH 接口口和SDRAAM 接口電電路的設(shè)計。Nor FLASHH 存儲器內(nèi)內(nèi)部存放系統(tǒng)統(tǒng)啟動代碼、LLinux 內(nèi)核和用戶戶程序等，存存儲器芯片采采用AT499BV3222A，單片存存儲容量為332 Mb，工工作電壓為22. 65 3. 66 V，數(shù)據(jù)據(jù)寬度為166 b，并以以16 b( 字模式) 數(shù)據(jù)寬度度的方式工作作。SDRAAM 存儲器器作為程序的的運行空間，如如前所述，SSDRAM 的存

6、儲單元元可以理解為為一個電容，總總是傾向于放放電，為避免免數(shù)據(jù)丟失，必必須定時刷新新( 充電) 。由此可可見，要在系系統(tǒng)中使用SSDRAM，就就要求微處理理器具有刷新新控制邏輯，或或在系統(tǒng)中另另外加入刷新新控制邏輯電電路。本控制制器采用的控控制芯片具有有用SDRAAM 刷新控控的制邏輯，可可以直接與SSDRAM 接口連接。SSDRAM 存儲器芯片片采用HY557V2811620HGG，單片存儲儲容量為4 組! 322 Mb，工工作電壓為33. 3 VV，數(shù)據(jù)寬度度為16 bb。本控制器器采用2 片片16 b 數(shù)據(jù)寬度的的HY57VV2816220HG 并并聯(lián)為32 b數(shù)據(jù)寬度度的SDRAAM

7、存儲系系統(tǒng)。Nandd FLASSH 作為系系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存存儲器，芯片片采用K9FF1208UU OM YYIB0，存存儲容量為664 MB，數(shù)數(shù)據(jù)總線寬度度為8 位，工工作電壓為22. 7 3. 6 V。為了提提高控制芯片片的驅(qū)動能力力，在這部分分設(shè)計中加入入了74HCC245 總總線驅(qū)動器，774HC2445 提供雙雙向總線驅(qū)動動，主要使用用在數(shù)據(jù)的雙雙向緩沖。( 4) 串行接口電電路。本控制制器對控制芯芯片提供的44 個串口中中3 個設(shè)計計接口電路。一一個串口用于于軟件調(diào)試與與系統(tǒng)開發(fā)，另另一個作為預(yù)預(yù)留串口，可可以在需要時時與PC 機(jī)機(jī)進(jìn)行通信。另另外，還需要要設(shè)計RS 485 串串行通

8、信接口口電路，用于于與現(xiàn)場控制制器的通信。電平轉(zhuǎn)換芯芯片采用常用用的MAX 232; RS 4885 電平轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換芯片采用用MAX 4485。( 5) 網(wǎng)絡(luò)接口電電路。AT991RM92200 內(nèi)嵌嵌入了10 Mb/ ss/ 1000 Mb/ s 自適應(yīng)應(yīng)的以太網(wǎng)MMAC 控制制器，但是這這還不能直接接用來進(jìn)行以以太網(wǎng)通信，片片外還需要擴(kuò)擴(kuò)展以太網(wǎng)的的物理層接口口( PHYY) ，這樣樣才能夠?qū)崿F(xiàn)現(xiàn)高速的以太太網(wǎng)通訊。物物理層接口芯芯片選用DMM9161。另外，設(shè)計計中還用到了了網(wǎng)絡(luò)隔離變變壓器，它的的主要作用是是傳輸數(shù)據(jù)，還還有一個作用用是隔離網(wǎng)線線連接中不同同網(wǎng)絡(luò)設(shè)備間間的不同電平平，以防止

9、不不同電壓通過過網(wǎng)線傳輸損損壞設(shè)備。1. 2 控制器器應(yīng)用程序開開發(fā)控制器軟件件部分的開發(fā)發(fā)主要是在裁裁剪好的Liinux內(nèi)核核和驅(qū)動程序序的基礎(chǔ)上開開發(fā)適應(yīng)本系系統(tǒng)的串口應(yīng)應(yīng)用程序和服服務(wù)器應(yīng)用程程序。Linuxx 操作系統(tǒng)統(tǒng)下串口應(yīng)用用程序的開發(fā)發(fā)步驟為: 打開串口; 設(shè)置串口口屬性; 讀讀寫串口; 關(guān)閉串口。要要分別編寫發(fā)發(fā)送程序和接接收程序，以以便于發(fā)送和和接收數(shù)據(jù)時時可以分別調(diào)調(diào)用兩個函數(shù)數(shù)。程序中需需要注意接收收和發(fā)送程序序中的buff fer 一定不要小小于要接收數(shù)數(shù)據(jù)的長度，否否則接收或者者發(fā)送的數(shù)據(jù)據(jù)就會出錯。服務(wù)器應(yīng)用用程序是將網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)集中控制制器作為服務(wù)務(wù)器端來編寫寫程序，

10、使其其能與作為客客戶端的監(jiān)控控軟件通過以以太網(wǎng)通信。服服務(wù)器程序的的開發(fā)步驟為為: 生成套套接口; 綁綁定套接口地地址; *連連接請求; 接收連接請請求; 與客客戶程序進(jìn)行行通信; 關(guān)關(guān)閉套接口。由于網(wǎng)絡(luò)集集中控制器在在與監(jiān)控軟件件通信時是作作為服務(wù)器來來運行的，因因此需要使網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制器開開機(jī)自運行,并等待監(jiān)控控軟件( 即即客戶端) 發(fā)送請求。那那么設(shè)計時就就需要讓該服服務(wù)器程序一一開機(jī)就自動動運行，等待待與客戶端的的連接與通信信。為此，設(shè)設(shè)計中將服務(wù)務(wù)器程序放在在Linuxx的開機(jī)自啟啟動程序中，這這樣就可以保保證服務(wù)器程程序的開機(jī)運運行了。服務(wù)務(wù)器程序和其其中的通信過過程流程圖分分別如圖2

11、、圖圖3 所示。圖2 服務(wù)器器程序流程圖圖圖3 通信過過程流程圖1. 3 控制器器LCD 開開發(fā)網(wǎng)絡(luò)集中控控制器作為用用戶操作的主主要對象，人人機(jī)界面需要要有很好的友友好性。當(dāng)不不使用監(jiān)控軟軟件，或者無無法使用監(jiān)控控軟件來觀察察數(shù)據(jù)時，網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)控制器可可以使用液晶晶屏作為數(shù)據(jù)據(jù)顯示界面。LCD 液液晶顯示模塊塊的主要核心心元件是LCCD 控制器器和LCD 顯示器。LLCD 液晶晶顯示器選用用了640 480的的液晶屏，在在LCD 控控制器方面選選用了EPSSON 公司司的S1D113506。開發(fā)內(nèi)容包包括LCD 的接口設(shè)計計、LCD 的驅(qū)動設(shè)計計、MiniiGU I 的移植、實實時數(shù)據(jù)顯示示開發(fā)

12、。最終的顯示示界面如圖44 所示。圖4 實時時數(shù)據(jù)顯示界界面2 實實驗結(jié)果本網(wǎng)絡(luò)集中中控制器配以以自行開發(fā)的的監(jiān)控軟件和和現(xiàn)場控制器器，進(jìn)行了網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)通信實驗驗和RS 4485 通信信實驗來測試試系統(tǒng)的功能能。網(wǎng)絡(luò)通信信實驗是使網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)集中控制制器和PC 機(jī)都在同一一局域網(wǎng)內(nèi)，分分別為其設(shè)置置合法的IPP地址后，將將監(jiān)控軟件發(fā)發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)集集中控制器的的指令在seecureCCRT 上打打印出來。RRS 4855 通信實驗驗是將網(wǎng)絡(luò)集集中控制器和和現(xiàn)場控制器器通過RS 485 網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)相連，將將現(xiàn)場控制器器收到指令后后發(fā)送給網(wǎng)絡(luò)絡(luò)集中控制器器的信息在ssecur eCRT 上打印出來來。圖5 和和圖6 為打打印出來的測測試結(jié)果。通通過實驗證明明，本控制器器的軟硬件設(shè)設(shè)計是合理的的。圖5 網(wǎng)絡(luò)通通信實驗截圖圖圖6 RSS485 通通信實驗截圖圖3 結(jié)結(jié) 語在此提出了了基于ARMM9 處理器器和Linuux 操作系系統(tǒng)的中央空空調(diào)網(wǎng)絡(luò)集中中控制器設(shè)計計方案。給出出了控制器的的硬件設(shè)計和和控制器應(yīng)用用程序開發(fā)和和LCD 開開