基于Linux/Qtopia的车载温度网络采集

本文将一线制温度传感器网络引入车载信息采集系统，介绍了嵌入式ｌｉｎｕｘ下一线制温度传感器网络的内核驱动模块实现过程；　　设计了基于ｑｔｅ／ｑｔｏｐｉａ温度测量图形界面应用程序，实现了温度网络的即时测量、数据保存、高温报警等功能，并成功应用于车载信息采集系统。　　引言　　本文在嵌入式ｌｉｎｕｘ平台上实现了车载信息采集系统的一部分——汽车常规温度的数据采集，如采集车内温度、暖风或空调温度、车外温度、水箱温度等。ｄｓ１８ｂ２０是一种可组网单总线数字温度传感器，为信息采集提供了经济有效的可行方案。嵌入式ｌｉｎｕｘ以其源码开放、容易定制和扩展、多硬件平台支持和内置网络功能等优良性能，逐渐成为车载设备广泛使用的系统平台。本文涉及的系统使用三星公司的ｓ３ｃ２４１０ａｌ２０处理器，操作系统采用　２．６．８．１内核ｌｉｎｕｘ，ｇｕｉ采用ｔｒｏｌｌｔｅｃｈ公司的ｑｔｏｐｉａ；功能上主要实现：各路温度的采集显示、音频报警、温度数据的存储、相关功能设置等。当需要语音提示或报警时，应用程序调用语音模块；当需要存储或显示历史数据时，应用程序调用ｓｄ存储模块。　　１　　ｌｉｎｕｘ系统开发概述　　驱动程序的开发是嵌入式ｌｉｎｕｘ开发的主要任务之一。设备驱动为上层应用程序提供控制硬件的设备接口，同时直接与ｌｉｎｕｘ内核打交道。图１描述了ｌｉｎｕｘ系统开发框架。　　图１　　ｌｉｎｕｘ系统开发框架　　应用程序开发是嵌入式ｌｉｎｕｘ开发的另一个主要任务。ｑｔ／ｅｍｂｅｄｄｅｄ　是著名ｑｔ　库开发商ｔｒｏｌｌｔｅｃｈ　公司开发的面向嵌入式系统的ｑｔ　版本。ｑｔｏｐｉａ是在ｑｔ／　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　库的基础上，专门针对ｐｄａ、ｓｍａｒｔｐｈｏｎｅ这类运行嵌入式ｌｉｎｕｘ　的移动设备和手持设备所开发的开放源码的一套应用程序包和开发库。它包括全套的个人信息管理ｐｉｍ　（　ｐｅｒｓｏｎａｌ　ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ）　，如地址本、日程安排、ｍｐｅｇ播放、图像显示、浏览器等。　　２　　车载信息系统及硬件平台概述　　车载信息采集系统开发主要包括用户界面开发，内核开发，音频模块设计，串口模块设计，ｃａｎ总线模块设计，车辆状态（又包含开关量、模拟量、数字量等）检测模块设计等。　　本设计着重实现一线制温度网络的数据采集。一线制温度网络的温度信号特点是：数值不高，多在０￣１００　　　　℃范围内；温度信号变化较慢；系统对采集到的温度信号的实时性要求不高；精度要求不高。　　一线网络的优点在于能测量大量的物理量，所有的通信都通过一线协议，而与被测的具体量无关。一线网络是能够方便地搭建起由一线传感器芯片组成的一系列测量环境参数的网络。　　ｄｓ１８ｂ２０是一种可组网的单总线数字温度传感器，具有以下功能特点：　　①　适应宽的电压范围（３．０～５．５　ｖ），在寄生电源方式下可由数据线供电。　　②　独特的单线接口方式，ｄｓ１８ｂ２０在与微处理器连接时仅需要１条口线即可实现微处理器与ｄｓ１８ｂ２０的双向通信。　　③　温度范围为－５５～＋１２５　℃，在－１０～＋８５　℃时精度为±０．５　℃。　　④　可编程的分辨率为９～１２位，对应的可分辨温度分别为０．５　℃、０．２５　℃、０．１２５　℃和０．０６２　５　℃，可实现较高的精度测温。　　单总线使得硬件开销极小，但需要相对复杂的软件进行补偿。由于ｄｓ１８ｂ２０采用单总线串行数据传送，保证严格的读写时序成为测温关键，因此没有采用ｉ／ｏ驱动，而是单独编写一线制温度网络驱动。　　本设计采用寄生电源连接方式，１２位分辨率。寄生电源的优点为：远程温度检测无需本地电源；缺少正常电源条件下也可以读ｒｏｍ。为确保　ｄｓ１８ｂ２０在其有效变换期内得到足够的电源电流，在ｉ／ｏ线上通过ｍｏｓｆｅｔ提供强的上拉（如图２所示）。当使用寄生电源方式时，ｖｄｄ引脚必须连接到地。　　系统核心控制器ｓ３ｃ２４１０ｘ是三星公司基于ａｒｍ９２０ｔ核的芯片。ｓ３ｃ２４１０ｘ集成了１个ｌｃｄ控制器（支持ｓｔｎ和ｔｆｔ带有触摸屏的液晶显示屏）、ｓｄｒａｍ、触摸屏、ｕｓｂ、ｓｐｉ、ｓｄ和ｍｍｃ等控制器，４个具有ｐｗｍ功能的计时器和１个内部时钟，８通道的１０位　ａｄｃ，１１７位通用ｉ／ｏ口和２４位外部中断源，８通道１０位ａｄ控制器，处理器工作频率最高达到２０３　ｍｈｚ。系统显示采用ｓｈａｒｐ　３．５　ｉｎ的ｔｆｔ＿ｌｃｄ液晶显示屏。系统框图如图２所示。