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电磁流量计整体设计 　　【摘　要】本文在研究分析用户的实际需求及国内外电磁流量计励磁技术的基础上，提出并实现了以交流励磁作为电磁流量计的励磁方式、HART通信接口等功能。在分析了软硬件各种抗干扰措施、用户的需求后，采用微处理器(ARM)与数字信号处理器(DSP)相结合的高性能、通用化的计算平台，软件抗干扰与硬件抗干扰相结合的方法，较好地克服了传统工频交流励磁方式下的各项干扰，同时在人性化、智能化的方面融入了红外遥控、WEB服务器接口等功能，实现了电磁流量计的设计方案。 　　【关键词】电磁流量计；ARM+DSP；HART通信接口实验环境；测试 　　1.电磁流量计方案选择 　　考虑到高端电磁流量计除满足流量结算、累积流量、空管检测等一般功能需要，还要有HART通信、WEB服务器等功能，以及实现数字滤波算法的需要，所以本系统在电磁流量计转换器的核心结构上采用ARM+DSP方式，组成一个高性能的计算平台。并由于双处理器板间通信布线的限制以及通用性的要求，进而选择了可编程逻辑器件，来实现ARM与DSP的串行转并行通信。 　　采用ARM+DSP的结构可以完成多项并行任务和复杂算法这两方面高端电磁流量计核心处理能力的需求；在通信上，传统的一般选用通用的逻辑器件，这样功耗大，布线麻烦，抗干扰性差，可实现的组合逻辑或时序逻辑功能简单，而采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)可以实现复杂的时序逻辑，和复在的脉冲声称功能，器件本身还具有在线调试功能，抗干扰性强的特点，所以在ARM和DSP两颗核心处理器上的通信上复杂可编程逻辑器件成为首选。 　　2.电磁流量计硬件结构设计 　　通过对电磁流量计的方案选择，并综合国内外电磁流量计产品的智能化、集成化、网络化的发展趋势，硬件系统结构如图所示。 　　硬件系统框图 　　电磁流量计的硬件子系统主要由双处理器模块、可编程逻辑器件模块、信号输入模块、励磁输出模块、信号输出模块、HART接口模块、WEB服务器接口模块、显示模块、调试接口模块、电源模块等组成。各模块的功能描述如下： 　　双处理器核心模块：由ARM处理器、DSP处理器、Flash、SRAM、FRAM以及相关电路构成最小系统，同时软件系统的硬???平台。 　　可编程逻辑器件模块：利用复杂可编程逻辑器件(CPLD)实现ARM与DSP的串行转并行通信，并产生4-20mA电流输出脉冲、流量积算脉冲。 　　信号输入模块：将传感器输出的电极弱信号、参考信号以及反馈的励磁信号进行放大以及转化为数字量，以便送入数字信号处理器(DSP)进行软件滤波处理。 　　励磁输出模块：通过D/A转换器输出低幅值产生励磁信号，并通过功率放大输出给传感器，励磁信号方式由DSP控制产生。 　　信号输出模块：由程序控制的4-20mA电流、流量积算脉冲输出，模拟输出电路得到简化。 　　HART接口模块：ARM的UART1接口作为与HART输出板的接口，以便实现与控制系统的接口。 　　WEB服务器接口模块：由10M以太网控制芯片构成，以便软件上实现用户的远程在线修改仪表参数等功能。 　　显示模块：由51单片机、红外遥控接收器、OLED显示屏和按键组成，方便用户操作、观察流量信息。用户可以通过按键或红外遥控器进行系统参数设定，并有OLED显示屏显示瞬时流量、累积流量，同时为了满足不同语种的要求，本系统还可以显示英文界面。 　　调试接口模块：由JTAG接口和ISP接口组成。 　　电源模块：为整个系统提供多种等级的稳定可靠的电源。 　　3.电磁流量计软件功能设计 　　软件系统主要包含如下模块：信号采样模块、系统监控模块、系统算法实现模块、人际交互模块、芯片间的通讯程序模块和数字滤波模块。 　　3.1信号采集模块 　　信号采集模块完成对电极信号、参考信号、励磁电压信号、励磁电流信号的采集功能，在系统实现上，它是通过数字信号处理器(DSP)的中断来接受A/D转换器采集的数据，本系统采用了高精度的A/D转换器复杂可编程逻辑器件，此A/D芯片可以采集六路信息，它与DSP芯片直接相连，相互间的接口为DSP的多通道缓冲串行接口(McBSP)，要想实现数据的实时采集，必须先初始化A/D转换器，系统中是通过DSP中断程序1来实现给A/D送控制字，DSP中断程序2来采集需要的六路数据。 　　3.2系统监控模块 　　系统监控模块主要包含系统自诊断模块、系统功能检测模块、系统错误报警模块和系统日志模块。 　　系统自诊断模块完成对系统工作状态的诊断，判断系统工作是否正常，系统是否处于异常状态，根据不同的现象给出对应的出错报警。 　　系统功能检测模块完成系统可实现功能检测，检测的功能包括系统的显示、系统瞬时流量的仿真输出、系统的电流输出、系统的脉冲输出、被测流体的流向、数据存储器件FRAM、空管检测、绝缘检测、各参数的手动或自