SmaURTOS51을 기반으로 한 자동차용 동적 멀티헤드 계량기의 설계 개념

저자: 스마트웨이그 멀티헤드 웨이터

1. 서론 동적 트롤리 계량이란 트롤리가 일정한 총폭을 가진 계량대 테이블을 일정한 속도로 통과하면서 각 축의 순중량을 계량대 테이블에서 측정하고, 이를 합산하여 트롤리의 총중량을 계산하는 방식입니다. 전체 계량 과정은 실시간으로 진행되므로, 단일 칩 설계는 트롤리의 각 축에 대한 데이터 정보를 즉시 수집하고 순중량을 신속하게 측정해야 합니다. 단일 칩 설계 속도가 너무 느리거나 프로그래밍 설계가 비과학적일 경우, 계기판의 신뢰성과 정확도에 문제가 발생할 수 있습니다.

오늘날 많은 다기능 기기의 모바일 소프트웨어는 프런트엔드/백그라운드 시스템 설계 방식을 채택하고 있습니다. 모든 프로그램 작동은 무한 루프 시스템으로 이루어집니다. 백그라운드 작동 루프 시스템은 관련 담당자들이 관련 실제 작업을 수행할 수 있도록 하고, 시스템 서비스를 종료하여 다중 스레드 악순환 문제를 해결합니다. 그러나 이러한 전통적인 프로그래밍 설계 방식에는 상당한 단점이 있습니다. 전체 프로그램 작동이 유기화학 반응처럼 복잡하여 실시간 프로그램 작동을 설계하고 확장하기 어렵습니다. 또한 엄격한 시간 제약 하에 악순환 문제를 편리하고 합리적으로 해결하기 어렵습니다.

다기능 계측기에 임베디드 운영 체제를 이식하면 위의 문제들을 효과적으로 해결할 수 있을 뿐 아니라, 소프트웨어 개발 작업을 더욱 표준화하고 쉽게 파악할 수 있도록 하며, 모듈식 설계 프로그래밍을 완성하고 개발 기간을 단축할 수 있습니다. 물론 RTOS 자체는 일정량의 리소스를 필요로 합니다. 하지만 반도체 기술의 발전 추세에 따라 부품의 성능은 지속적으로 향상되고 비용은 감소하고 있어 RTOS 비용은 더 이상 큰 문제가 되지 않습니다. 자동차용 동적 다중 헤드 계량기는 임베디드 운영 체제를 이식한 사례로, 특정 응용 분야에서 시스템 소프트웨어의 신뢰성과 안정성을 향상시켰습니다.

2. 시스템 전체 구성도 자동차용 동적 다중 헤드 계량기는 그림 1과 같이 데이터 수집 제어 모듈, 데이터 처리 방식 제어 모듈, 표시 정보 제어 모듈, 데이터 통신 제어 모듈, 외부 메모리 칩 및 외부 워치독 1로 구성됩니다. 데이터 수집 제어 모듈은 계량 센서에서 검출된 순중량 데이터 신호를 확대 및 필터링하여 아날로그 신호로 변환한 후 CPU로 전송합니다. CPU는 각 외부 장치와 통신하고 순중량 데이터 신호를 분석 및 처리하여 문제를 해결합니다. 처리가 완료된 순중량 데이터 신호는 표시 정보 제어 모듈과 통신 제어 모듈로 전송됩니다. 표시 정보 제어 모듈은 순중량 데이터 신호의 표시 정보를 담당하고, 통신 제어 모듈은 순중량 데이터 신호를 호스트 컴퓨터 소프트웨어로 전송합니다. 외부 메모리 칩에는 계기판의 주요 매개변수가 저장되며, 기능 키를 사용하여 계기판의 주요 매개변수를 설정하고 변경할 수 있습니다. 외부 워치독 1은 계기판의 간섭 방지 및 신뢰성을 향상시키는 데 사용됩니다. 3 하드웨어 구성 회로 원리 3.1 데이터 수집 제어 모듈 멀티헤드 계량 테이블은 높은 정밀도가 요구되므로 외부 A/D 변환기를 선택했으며 CS5532를 사용합니다.

이 부품은 영국 CirrusLogic사에서 출시한 초저잡음 다채널 아날로그/디지털 변환기입니다. 전하 균형 기술과 초저잡음 프로그램 컨트롤러 게인 값 초퍼를 사용하여 안정적이고 정확한 측정 증폭기를 구현했습니다. 내부적으로 확대 및 필터 기능을 통합하여 24비트 픽셀 출력 결과를 얻을 수 있으며, 높은 동적 범위와 유연한 스위칭 전원 공급 옵션을 제공하여 동적 계량에 특히 적합합니다. 표준 작동 전압은 전문 표준 작동 전압 부품인 AD780을 사용합니다. 전원 회로는 그림 2에 나와 있습니다.

3.2 마이크로컨트롤러 및 외부 메모리 칩 마이크로컨트롤러는 시스템 소프트웨어의 핵심이며, 그 특성의 장단점은 계량 장비의 정확도를 직접적으로 결정합니다.

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