基于Freescale Kinetis的农田灌溉控制板卡的设计
·可靠性和安全性：硬件循环冗余校验引擎用于验证存储器内容、通信数据和增加的系统可靠性，独立时钟工作的COP用于防止代码跑飞，外部看门狗监控。
·定时和控制：强大的FlexTimers支持通用、PWM和电机控制功能。可编程中断定时器用于RTOS任务调度或者为ADC转换和可编程延迟模块提供触发源。
·外部接口：多功能外部总线接口提供和外部存储器、门阵列逻辑或差模电感器LCD的接口。
·系统：5 V容限的GPIO带引脚中断功能。从1．71 V到3．6 V的宽操作电压范围，闪存编程电压低至1．71 V，并且此时闪存和模拟外设所有功能正常。
·运行温度：-40℃到105℃。
2．2 JTAG调试接口
PC机使用JTAG接口下载程序并调试该灌溉控制卡，同时通过232串口下载灌溉控制指令。
2．3 组网和多机互连
485串口和CAN接口用于组网和多机互联，灌溉控制器组网功能可以满足农田生产的同步化要求。组网可根据需要选用CAN总线或者485总线。
2．4 SDHC接口
SDHC接口色环电感器采用4位操作，用于连接SD卡，可以支持SDHC大容量SD卡，SD卡可以用于升级灌溉控制卡的应用程序和更新控制指令。其接口电路如图5所示。
2．5 flash存储器
flash存储器用于存储多种灌溉控制方法，灌溉控制卡运行时从中读取制定模压电感器的运动灌溉文件并执行，flash存储器采用SPI接口的MX25L16 05，容量为16MB，可以存储大量的灌溉控制方案文件。图6 MX25L1605接口电路图。非门电路转换如图7。
2．6 PWM接口
PWM接口用于控制水泵电机，进行流量控制。单路PWM从MCU MK60DN512ZVLL10输出后经过非门电路转换成。
2．7 外界信号的避免
在实际模压电感工作中，应尽量避免外界信号的干扰，为达到这个目的，在系统中采用光电耦合器件，其输入端配置发光器件，输出端为受光器，开关量输入接入电路中，会被挡在光电耦合器以外，从而将干扰隔离。输出接口如图8所示。
3 软件设计
3．1 软件开发环境
ARM软件开发环境选用IAR for ARM 6．2。
3．2 软件功能概述
系统与PC机连接，可以进行控制参数模压电感器文件的下载、读取，也可以通过PC上的专用软件，进行现场参数的采集存档。PC机可以进行系统的前期的调试安装测试，测试好后，可以进行灌溉控制文件的编辑工作并下载到运动控制中执行。同时为了方便灌溉控制文件的生成，在PC上设计了一套示教系统，使用该示教系统可以配置优化控制文件。
本系统采用一种基于PWM的方式来控制直流电机，灵活可靠，精度也符合要求。灌溉控制文件采用G代码存储于flash存储器，开机后可以通过计算机设定的默认灌溉控制文件序号从flash存储器读取出来，然后逐条解析执行。执行时如果是灌溉指令，软件脱机运行框图如图9所示：
3．3 软件关键算法
水泵控制算法：本文水泵转速控制采用自适应控制算法，自适应控制是在系统运行过程中不断提取有关模型信息，该算法根据新的信息调整，它是克服参数变化影响的有力手段。自适应控制系统可看成有两个闭环，一个是常规由控制器与被控对象组成的反馈环；另一个是控制器的参数调节环。如图10所示。
4 小结
随着计算机技术和电子技术的发展，将大量使用自动化设备代替人工操作，可以满足复杂控制的灌溉控制卡在生态农业中的应用也会越来越广泛。本文介绍的灌溉控制板卡经测试和使用均能满足要求，可以长时间重复性工作，大大减少农田劳动力的使用，减轻工作强度，同时对提高生产效率和优化作物生长也有很大的效果。平面变压器厂家 | 平面电感厂家
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