0 引言 靜力測量可用于許多不同的測量系統(tǒng)中。目前大多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)、地質(zhì)勘測系統(tǒng)以及建筑測量中所使用的計(jì)量設(shè)備(衡器)的測量模型大多建立于杠桿原理或彈性原理，其平衡方程均建立在靜力平衡的基礎(chǔ)之上。隨著微電子技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展、嵌入式芯片的大量引入、控制功能的完善、速度及組態(tài)軟件以及圖像處理技術(shù)的發(fā)展，目前已出現(xiàn)了很多新型靜力測量系統(tǒng)。當(dāng)今的靜力測量系統(tǒng)正沿著微型化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的主流方向發(fā)展。在以前主從式單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的靜力測量系統(tǒng)中，主單片機(jī)負(fù)責(zé)管理整個(gè)系統(tǒng)，從單片機(jī)負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)具體的功能，然后通過增加外設(shè)來實(shí)現(xiàn)顯示和打印功能。整個(gè)系統(tǒng)只有一個(gè)主程序，其中包括系統(tǒng)控制模塊、驅(qū)動(dòng)和用戶界面程序。這樣，系統(tǒng)的硬件軟件功能的可擴(kuò)展性以及通信方式、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)能力就受到了很大的限制。針對(duì)這些問題并結(jié)合實(shí)際的項(xiàng)目需要，本文提出并研制了一種基于arm920t內(nèi)核的嵌入式靜力測量系統(tǒng)。1 靜力測量原理及系統(tǒng)要求靜力測量一般是采用半導(dǎo)體應(yīng)變電阻的特性來實(shí)現(xiàn)的。這可在宏觀上用金屬絲應(yīng)變電阻方程來描述：對(duì)于半導(dǎo)體材料，其電阻的變化率△r／r主要由△ρ／ρ引起，這種變化取決于它的電阻應(yīng)變，所以，可得到下列公式：式中，π為壓阻系數(shù)，σ為應(yīng)力，e為彈性模量，ε為應(yīng)變，μ為泊松比。半導(dǎo)體應(yīng)變片的靈敏度為：靜力測量一般通過單橋或雙橋橋式電路來實(shí)現(xiàn)，在圖1所示的電橋中，在初始狀態(tài)，橋是平衡的，也就是b、d兩點(diǎn)的電壓為0。而在力的作用之下，由于壓力電阻的特殊屬性，應(yīng)力變化導(dǎo)致r1電阻阻值發(fā)生變化，從而使得橋臂不平衡，這個(gè)不平衡會(huì)反映在電阻r1的電壓上。該電壓再經(jīng)過放大電路放大，最終作為ad轉(zhuǎn)換器的輸入電壓信號(hào)。這里需要注意的重要一點(diǎn)是，電阻rl兩端的電位均是以電源e的一半為參考的，因此，在電路設(shè)計(jì)時(shí)，這一點(diǎn)需要充分考慮。靜力測量系統(tǒng)往往工作于較為惡劣的環(huán)境，通常是在野外進(jìn)行，很多的數(shù)據(jù)和信息都不能在現(xiàn)場得到及時(shí)的處理，因此，要求系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗干擾能力、強(qiáng)大的系統(tǒng)處理功能及較多的外圍支持設(shè)備，同時(shí)要具有良好而美觀的用戶界面、較大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)空間和很好的程序模塊化，此外，它還應(yīng)具有良好的數(shù)據(jù)和圖像處理功能，以便任務(wù)完成后能在脫離現(xiàn)場的空間對(duì)所獲數(shù)據(jù)和信息進(jìn)行處理并得出想要的結(jié)果。2 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)基于目標(biāo)系統(tǒng)功能的要求，本設(shè)計(jì)中整個(gè)系統(tǒng)的核心處理器和操作系統(tǒng)分別選定三星公司基于arm9內(nèi)核的s3cfs2410處理器和目前比較流行的linux操作系統(tǒng)。同時(shí)，其硬件系統(tǒng)還需具備處理能力和外設(shè)比較豐富的arm處理器、適當(dāng)大小的內(nèi)存、存儲(chǔ)容量匹配的閃存、顯示設(shè)備和交互設(shè)備接口、串口和usb口、網(wǎng)絡(luò)控制器和網(wǎng)口、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、外部中斷接口、紅外線收發(fā)器、實(shí)時(shí)時(shí)鐘和在線調(diào)試ice接口等。其功能方框圖如圖2所示。采用圖2所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)可以最大程度地實(shí)現(xiàn)核心板的擴(kuò)展功能。該設(shè)計(jì)在核心板上集成有arm處理器s3cfs2410；內(nèi)存63 m字節(jié)的sdram由兩片k4s561632組成；10 mb的以太網(wǎng)控制器選用cs8900q3；64 m字節(jié)的nand flash閃存選用k9f1208，而2mb的nor flash閃存則選用sst39vf1601。s3cfs2410是三星公司的一款基于arm920t內(nèi)核的16、32位risc嵌入式微處理器，主要面向手持設(shè)備以及高性價(jià)比、低功耗的應(yīng)用。它的運(yùn)行頻率可以達(dá)到203 mhz。此外，s3cfs2410集成的資源還包含有l(wèi)cd控制器、sdram控制器、3個(gè)通道的uart、4個(gè)通道的dma、4個(gè)具有pwm功能的計(jì)時(shí)器和一個(gè)內(nèi)部時(shí)鐘、8通道的10位adc、觸摸屏接口、iis總線接口、2個(gè)usb主機(jī)接口、1個(gè)usb設(shè)備接口、2個(gè)spi接口、看門狗計(jì)數(shù)器、117個(gè)通用i／o口和24個(gè)外部中斷源、8通道的10位ad控制器、一個(gè)具有日歷功能的rtc和具有pll的芯片時(shí)鐘發(fā)生器。由于該芯片用mpll產(chǎn)