基于ARM9与LEM传感器的蓄电池在线监测硬件平台

ash的烧写。

(3)Nandflash存储器芯片选择三星公司的K9F1208U0B，其存储容量为存储容量64M*16bit，

采用wince或者linux的操作系统时使用该芯片中存储操作系统和应用程序;如使用ucos之类的小型操作系统时，则该芯片可以省略不焊接，系统与BOOT程序存储在Norflash即可。

(4)Sdram芯片采用MT48LC16M16A2TG-75IT:D，每片容量为16M*16bit。本系统中采用两片SDRAM构成32数据总线。由于Sdram芯片为整个嵌入式平台的内存，需要频繁地与CPU进行数据交互，为了实现较好的信号完整性，在靠近ARM的地址和控制总线上，串联22Ω平衡电阻吸收信号反射。当采用小型操作系统时候，操作系统可在ARM内部的SRAM中运行，Sdram可以省略不焊接。

(5)扩展接口将ARM芯片的所有可用接口皆扩展出来，用于和扩展板连接。

(6)由于信号密集，同时需要将接口全部引出并保证良好的电磁兼容性效果，PCB采用六层板PCB设计方式，采用信号层-地层-信号层-电源层-地层-信号层的方式。

为了保证高频工作的效果，设计时考虑将两片SDRAM的各总线设计为等长，同时采用两面布局和蛇形走线等技术手段。

3.2 扩展板部分设计

扩展板的设计框图如图3所示。

图3 扩展板的设计框图

对于扩展板设计框图需要做以下说明。

(1)SPI flash芯片用于存储蓄电池传感器采得的数据。此处将芯片的写保护脚使用ARM的一个I/O口管理起来，以防上电或掉电时修改片内的数据。

(2)GSM模块采用西门子公司的TC35i模块，与扩展接口(连向ARM新片)之间通过串口进行通讯，另外使用ARM的一个I/O口控制IGT管脚进行模块的激活。为了保证模块与SIM卡之间通讯正常，他们之间的走线距离要尽量短。

(3)网卡接口芯片采用DM9000，数据包通过它传送至以太网直至上位机软件。同时使用网络协议可以实现远程固件升级，保证主机运行最新的应用软件。

(4)Sbus是LEM公司自身的协议，该协议可以转换为串口协议，其转换电路是开放的，将该电路设计在扩展板上，实现主控板与sentinel模块的通讯。

(5)由于AT91SAM9261提供液晶数据接口，因此可以直接与LCD实现连接。

(6)触摸屏接口芯片采用专用芯片ADS7843完成。

4 整机联调

在变电站对该系统进行了实验，使用2组蓄电池，每组分别有54节2V 300Ah的蓄电池，如图4所示。

编写测试程序在系统内运行，每隔半小时对各蓄电池模块进行一次取数，然后将信息通过调试串口打印出来。下面为某次取数得到的结果：

# 1 battery : 2.28v 24.29 404.9 uohm # 2 battery : 2.24v 24.08 362.1 uohm

# 3 battery : 2.22v 24.29 426.1 uohm # 4 battery : 2.29v 24.29 350.1 uohm

# 5 battery : 2.25v 24.29 381.8 uohm # 6 battery : 2.28v 24.29 392.6 uohm

# 7 battery : 2.28v 24.29 359.0 uohm # 8 battery : 2.31v 24.29 373.2 uohm

以上每个电池的参数分别为电压、温度、阻抗。在未来的实际应用中，通过对这些参数的综合分析，可以得知每只蓄电池的健康状况;同时本实验也验证了该平台可以应用于蓄电池在线监测。

另外，对该平台的显示功能，网络通讯功能均做了基本测试，表现完全正常。进一步开发上层管理软件，利用该硬件平台构建一套完整的蓄电池在线监测系统是后续工作的重点。

5 展望

基于ARM9与LEM传感器的蓄电池在线监测硬件平台，不仅可以用于对蓄电池失效模型和监测算法甚至电池活化技术的研究，另外，如果配套监测软件可以应用于各种需要监测蓄电池的实际场合，如电力、通信、石油、化工、铁路、煤炭等行业的直流电源系统以及UPS系统的蓄电池在线监测，从而真正给蓄电池这一薄弱环节上一道保险，为我国的安全用电事业保驾护航。