基于S5PC100核心的温度监控警报系统的设计

摘要：针对LM75串行可鳊程温度传感器在火灾报警和仓储环境过热报警中的应用，给出了一种温度监控与温度异常自动报警系统的设计方法。该方法以S5PC100核心开发板为研究重点，设计了开发板端的温度监控自动报警系统程序，并利用I2C总线串行通信协议实现温度数据的采集，然后通过JTAG仿真器实现宿主机对目标机功能的调试。实验表明，基于LM75温度传感器的温度监控系统，可以满足以S5PC100为核心的多领域温度监控和温度异常警报功能的集成需求。
关键词：S5PC100；LM75；温度监控；自动报警

0 引言
    随着当今社会物联网技术的发展和温度监控在物联网技术中的应用，特别是在工业仓储管理中，许多产品对温度控制的要求越来越高，以减小产品在储备过程中由于外部环境的变化而产生的损耗。本文正是在LM75温度传感器基础上设计的一种温度监控自动报警系统。此系统的设计满足仓库管理等多种环境的管理系统中对温度监控的需求，让企业可以在产品储备中减少因为温度的变化而带来的损失，从而降低成本。

1 系统硬件设计
    本温度监控报警系统由S5PC100核心处理器、LM75温度传感器、蜂鸣器、OpenJTAG仿真器、宿主机等五个部分组成，图1所示是其系统设计图。

1．1 S5PC100核心处理器
    S5PC100是三星公司生产的一款基于ARMv7架构的Cortex—A8处理器，采用64／32位的内部总线结构和13级流水线运算处理单元，最大833 MHz的运算速度，是一款高性能的多功能民用级别处理器。
1．2 LM75串行可编程温度传感器
    LM75温度传感器由安森美半导体设计，包含一个△-∑模数转换器和一个数字过热检测器。工作范围是-55～125℃，温度感应精度为0．5℃。主控制器可通过器件的I2C接口读取温度数据。当超出设置的温度门限时，漏极开路的过热输出(OS)吸收电流。OS输出具有两种模式：比较器和中断模式。本文采用的是比较器模式，主机可读写LM75的TOS和THYST寄存器，器件上电时进入比较器模式，默认条件下TOS=+80 ℃且THYST=+75℃。
1．3 I2C串行总线
    I2C总线由一条串行数据线SDA和一条串行时钟线SCL组成，通过固定地址部分和可变地址部分来确定器件地址。串行的8位双向数据传输速率最高可达3．4 Mb／s。系统中I2C总线采用10位寻址方式。
1．4 OpenJTAG调试仿真器
    JTAG是检测PCB和IC芯片的一个标准，采用边界扫描技术，即在靠近芯片的输入／输出引脚上增加一个移位寄存器单元。当芯片处于调试状态时，这些边界扫描寄存器可以将芯片和外围的输入／输出隔离，从而实现对芯片输入／输出信号的观察和控制。使用OpenJTAG仿真器，配合Eclipse、OpenOCD等开源软件就可以完成目标机的下载、烧写、调试等任务。

2 系统的程序设计
2．1 I2C总线控制寄存器的初始化
    本系统中设计了大量对寄存器的操作，本文仅以GPDCON为例，给出图2所示的I2C总线控制寄存器初始化。通过图2可知，本设计把GPDC ON设置为I2C0 SDA和I2C0 SCL模式。

2．2 I2C总线数据传输寄存器初始化和LM75传感器模式中断位设置
    通过主控制器对LM75传感器模式中断位的设置，实现对环境温度的感应。由I2C数据寄存器进行数据的采集和传输，主控制器端通过比较器模式设置温度感应范围，包括温度上限和下限以及死区，实现对环境温度的监控。此阶段可通过寄存器的移位操作实现，操作的寄存器包括I2CDS0、I2CCON0、I2CSTAT0等。
2．3 关联蜂鸣警报器
    此阶段主要是初始化PWM的关联寄存器，用于实现对超限温度的蜂鸣警报，需要操作的寄存器包括TCFG0、TCFG1、TCNTB、TCMPB、TCON等。

3 系统的调试
3．1 调试环境的搭建
    在宿主机上搭建Eclipse编译环境，通过JTAG实现对目标机的编译和控制，目标机通过半双工串口通信，向宿主机反馈温度监控和报警功能的执行效果。图3所示是调试环境的搭建图。

3．2 UartAssist反馈的温度监控和报警功能执行效果
    本系统设置的低温警报阈值为23．5℃，死区均为1．5℃。图4所示是其低温警报阈值设置图。

    本系统设置的高温警报阈值为26℃，死区均为1．5℃。其高温警报阈值设置图如图5所示。

4 结语
    本系统是基于S5PC100核心开发平台设计的一种温度监控报警系统。整个系统稳定可靠，成本低廉，可以满足仓储管理对温度监控的需求。另外，S5PC100处理器功能强大，还能实现更多的其他功能，并可以在本系统的方案上进行修改，以便开发出满足自身需求的通信控制系统。