基于S3C44B0的布拉格光纤光栅传感信号处理系统的设计与实现

3 系统软件设计

本系统采用uC/OS-II作为操作系统，负责任务的调度和任务间通信。系统一共设有4个任务：测试任务、界面交互任务、网络任务和网络服务任务。测量任务在就绪状态下被测量中断唤醒。同时该任务还可以和网络服务任务和界面交互任务通信，接受用户的参数更改。界面任务选择在串口终端或LCD上显示用户信息，并接受键盘输入，根据输入对系统工作参数、显示方式等做出相应调整，或将指令传递给测量任务。网络任务实现TCP/IP协议和套接字服务，它负责高层软件的网络通信。网络服务时针对解调仪的远程操作设计的一个服务进程。它负责处理用户从网络发来的请求并做出响应。各任务之间关系如图5所示。

4个任务的优先级安排从高到低为：测量任务——界面任务——网络任务——网络服务。uC/OS-II采用基于优先级的抢占式任务调度方式，所以，其余任务不会影响到测量任务的实时性。  

系统针对测量数据实时记录的要求，设计了一个文件服务系统。文件的存储介质采用非易失性存储器NAND FLASH。由于NAND FLASH的格式与MSDOS 的FAT文件系统格式相一致，所以本系统采用FAT文件系统。系统在uC/OS-II上移植了lw/IP[]，实现了TCP/IP协议。并提供了一个服务进程，用户可以通过网络监控解调仪的状态、下载数据文件等。  

系统的界面任务设计是针对4个输入按键、一个RS232接口和一个320*240彩色LCD的硬件环境。在LCD屏幕区设计有系统操作功能菜单，以及显示测量数据变化曲线的图形区。软件设计使得用户可通过4个按键、LCD上的功能菜单完成与系统的交互操作。与界面任务设计相关的信息也同时以文本格式输出到串口终端。  

4 系统实现

实验原型系统如图6。系统的主要功能和性能如下：

1）分辨率：满量程1/30000，最大测量速度：50次/s；
2）图形界面，4键控制，320*240 彩色LCD显示；
3）支持串口终端操作；
4）网络远程监控和历史数据下载；
5）支持USB数据下载；
6）文件系统容量：32/64MB。  



图6 实验原型系统  

5 结论

本文实现的系统代替目前布拉格光纤光栅解调较多使用的“上位PC机+下位单片机”模式有了较大进步，该系统能够较好发挥布拉格光纤光栅传感器的性能和优点，功能也符合大多数工程应用领域所提出的要求。原型系统经过现场实验证明，测量指标达到设计要求，运行稳定。  

系统对光纤法-柏分析器输出信号处理时采用了较为简单的处理方法，虽然能够满足工程测量中的基本要求，但如果要求进一步提高系统测量分辨率和准确性，则对信号的处理方法需要改进。50次/s的测量速度和1/30000分辨率也达到了S3C44B0微控制器直接处理的最大限度。