选用ARM＋FPGA结构给出一种高性能的便携式食用花生油质量快速分析仪的规划。将可编程片上体系应用到仪器开发中，简化体系硬件电路，进步体系规划灵敏性。充分运用ARM芯片的高效操控功用结合FPGA灵敏的多硬件接口模仿特性，便于带着，合适现场免化学试剂快速检测。
食用油品种有许多种，各类食用油的检测办法不尽相同。以花生油质量检测为例，由花生油的特别物理性质可知，花生油在0～5℃时开端结晶[1,2]，其他品种的食用油都不是在这个温度下结晶，运用这一特别物理性质，在花生油结晶状况条件下对其进行吸光度丈量，花生油在不同温度的结晶度信息是不一样的，所以需求一个安稳的温度环境来保证丈量精度。本文给出了一种依据ARM+FPGA的便携式免化学试剂且环境友好型花生油质量快速检测仪的规划计划。
1 仪器作业原理与计划规划
食用油质量现场快速检测仪是运用信号收集模块检测样品油的吸光度，因为吸光度与样品油的物质成分有关，经过吸光度能够了解样品油的纯度。
1.1作业原理
经过ARM处理器含糊PID核算，调整FPGA发生占空比可调的脉宽调制信号PWM，驱动热电制冷器完结恒温操控，仪器作业原理。信号收集模块由单色LED光源和光频转化器TSL230B组成，TSL230B依据透射光强的不同，输出频率不同的脉冲信号（或方波信号）。因为透射光强与吸光度有关，FPGA读取信号收集模块输入不同的脉冲信号的频率，取得吸光度的信息，FPGA再把吸光度的信息传送给ARM操控器数据处理，核算出花生油样品纯度信息并在显现器上显现。
1.2 计划规划
ARM操控器具有信息处理能力强和高集成度的特色，现在许多智能仪器都是以ARM为中心的操控体系，但随着检测技能的开展，智能仪器的功用越来越多，操控进程规划的信息也越来越多，以ARM为中心的操控体系现已不能彻底满足要求。而FPGA包括有许多完结组合逻辑的资源，能够完结较大规划的组合逻辑电路规划。与此同时，它还包括有适当数量的触发器，凭借这些触发器，FPGA又能完结杂乱的时序逻辑功用[11]。ARM与FPGA 的归纳规划首要有以下长处：
（1）能够大幅削减外部器材的运用量。
（2）能够应用于各种场合，例如进程操控。
（3）操控目标比较多，运用一片ARM芯片与一片FPGA芯片使体系结构简练、灵敏。
（4）能够使整个体系规划变得功用清楚、结构紧凑、时序简略操控等。
依据体系需求的功用，规划了结构的整体结构图，如图2所示。经过键盘按键发送操控信息，检测需求在温度安稳的情况下完结，所以需求一个恒温设备（热电制冷器和温度传感器DS18B20组成）供给安稳的检测环境，光源用的是红光LED灯，红光照射到盛装食用油的比色皿上，在光的透射方向上放一个光电检测模块（光频转化器TSL230B），把光电检测模块的数据传送到CPU（ARM芯片+FPGA芯片组成），经过数据处理后送到LCD显现。
2 体系功用模块区分
在ARM与FPGA 的归纳规划中，需求体系、合理地区分其功用，区分的原则是面向使命。本体系规划中，ARM作为中心器材，选用16 bit数据通讯，FPGA作为ARM的扩展外设备和协处理器。
ARM功用模块功用如下：
（1）UART0：接RS232串行接口，与核算机上的专用测控软件衔接，彼此进行数据通讯。
（2）通讯模块0： 与FPGA进行串行数据通讯，给FPGA发送操控指令和数据，并接纳FPGA发送的数据。
（3）I/O：衔接LCD显现器，显现输出信息；衔接键盘按键，对体系发送操控信号；衔接外部数字信号，本体系读取的是温度传感器DS18B20的数据。
FPGA功用模块功用如下：
（1）通讯模块2：与ARM进行串行数据通讯，接纳ARM发送的操控指令和数据，并向ARM发送数据。
（2）通用逻辑：完结存储器操控功用。
（3）PWM：完结占空比可调的PWM输出。
（4）计数器：对外部脉冲量频率或方波频率检测。
（5）通讯模块1：接RS232串行通讯接口，与一些外部设备衔接，进行数据通讯。
（6）其他扩展：用于一些备用功用的扩展，当需求添加一些功用时，不需求改动硬件就能够完结。
3 电路规划
3.1主控中心电路规划
ARM芯片S3C44B0X和FPGA芯片EP2C5T114C8是体系的中心器材，因为时钟频率不同，所以它们之间选用异步串行数据通讯。
3.2电源电路规划
在整个体系规划中，体系各个部分对电源要求不一样，电源规划非常重要，涉及到电源分配计划挑选、电源办理与监控及电源功耗三个方面的内容。在整个体系中，ARM和FPGA电压装备如表1所示。体系需求转化成的电压有5 V、3.3 V、2.5 V和1.2 V。
所用电压转化芯片别离为AMS1117-5、AMS1117-3.3、AMS1117-2.5和AMS1117-1.2。
在本体系中，首要用电压转化芯片AMS1117-5把外部直流电源的9 V电压转化成5 V直流电压，电压转化电路如图4（a）所示，再用电压转化芯片AMS1117-3.3、AMS1117-2.5和AMS1117-1.2把5 V直流电压转化成3.3 V、2.5 V 和1.2 V直流电压。
3.3下载装备电路规划
S3C44B0X下载装备支撑的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO。其间TCK为测验时钟输入；TDI为测验数据输入，数据经过TDI引脚输入JTAG接口；TDO为测验数据输出，数据经过TDO引脚从JTAG接口输出；TMS为测验形式挑选，用于设置JTAG接口处于某种特定的测验形式；nTRST为测验复位，输入引脚低电平有用[4] 。
EP2C5T144C8支撑JTAG接口和自动串行ASP接口下载装备，在详细规划中，可先用JTAG办法调试程序，当程序调试无误后，再运用自动串行ASP办法把程序固化到装备芯片。如图5（b）所示，JTAG为下载插座；E1为装备芯片EPCSISI8；ASP为自动串行ASP下载插座，供固化程序到装备芯片运用。
3.4 存储体系电路规划
S3C44B0X的存储体系具有以下首要特性：ARM体系结构所支撑的最大寻址空间为4 GB（232 B），ARM体系结构将存储器看作是从零地址开端的字节的线性组合，从零字节到第3字节放置第1个存储的字数据，从第4个字节到第7个字节放置第2个存储的字数据，顺次摆放；有8个存储体，拜访巨细均可进行改动（8 bit/16 bit/32 bit），每个存储体可达32 MB,一共可达256 MB，Bank0～Bank5可支撑ROM、SRAM存储器，Bank6～Bank7可支撑ROM、SRAM和FP/ED0/SDRAM存储器；有小端格局和大端格局两种办法存储字数据，能够经过外部引脚挑选存储办法，在小端存储格局中，低地址中寄存字数据的低字节，高地址寄存字数据的高字节，大端格局低地址中寄存字数据的高字节，高地址寄存字数据的低字节[4]。
3.5 按键电路规划
操控按键运用了4个按键（温度操控、量程操控、检测、显现），按键接口电路如图7所示。用到的4个接口别离对应S3C44B0X的中止接口ExINT4，ExINT5,ExINT6，ExINT7。从电路图上能够看到，中止接口经过上拉电阻被接到VDD，VDD是+3.3 V电压，一直保持着高电平。而当有按键被按下时，直接接地，置成低电平引发中止。
3.6 LCD电路规划
S3C44B0X内置LCD操控器具有很强的通用性，支撑单色、灰度、五颜六色LCD屏， 经过编程能够支撑不同的LCD显现器；经过处理器内部相关操控字就能别离设置屏幕尺度、电平极性、接口时序、数据线宽度和改写频率等参数；支撑许多种不同标准和作业办法的STN （supertwisted nematic）液晶显现器；还支撑4位双扫、4位单扫、8位单扫3种扫描办法的显现办法[4]。图9所示是LCD显现器的外接接口电路，经过数据线能够与LCD显现器衔接运用。
4 PCB图规划
体系运用许多的芯片，加上S3C44B0X芯片、EP2C5T144C8芯片、SST39VF160芯片、K4S641632芯片的引脚数许多，考虑制板尺度和加工成本，有些贴片电子器材放在电路板反面，体系选用4层PCB规划。依据PCB规划规矩，在规划中留意把电源线和接地线加粗减小体系环路电阻，去耦电容尽量与电源直接衔接，数字电路和模仿电路布局尽量分隔以减小体系搅扰等，进步电子线路的作业安稳性[7]。
提出了食用花生油快速检测仪的规划计划，运用吸光光度法检测花生油的质量，这种检测办法差异于传统的化学试剂检测办法，使得仪器运用简略，不需求专业人员进行操作，有利于仪器推行运用。运用ARM与FPGA归纳规划， ARM芯片的操控功用结合FPGA灵敏的多硬件接口模仿特性对使命处理变得愈加灵敏高效，使得仪器电路结构简略，成本低。
