基于ARMCortex-M3的小型化远程监控智能电源系统
随着嵌入式技术的发展，使用嵌入式实时操作系统是电源监控系统的必然选择。一方面是因为嵌入式实时操作系统具有良好的可移植性和较高的可靠性；另一方面是因为随着电源监控系统性能的不断提升，仅靠传统的单片机已无法适应新的需求。ARM作为当今嵌入式技术的代表，不仅具有上述的所有优势，且成本很低，具有很高的性价比。本文中设计的系统选用了TI公司生产的LuminaryCortex-M3系列ARM中的LM3S9B96芯片。
采集模块包含电流传感器和分压电路，电流传感器可测得流过供电支路的电流值，分压电路将供电支路的电压值调整到主芯片ADC采样的范围内，二者均为模拟值。检测值经过AD采样后，可在主芯片内运算得到各供电支路的电流和电压值，并与预设的电流和电压门限进行比较。若在门限范围内则表示该供电支路工作正常，而在门限范围外则表示该供电支路发生了过流、过压、欠压等异常，主芯片通过将GPIOF相应引脚的输出变为低电平来自动给该支路断电，在经过检查排除故障后可通过上位机下发指令控制该供电支路通电。
上位机与嵌入式下位机通过以太网进行通信，上位机可向下位机下发指令控制指定供电支路的通断，也可设置各供电支路的电流和电压门限值。每隔一定的时间，各供电支路的电流、电压值及各种正常/异常状态由下位机发送至上位机，通过上位机显控软件可观察各供电支路的工作状态。
核心模块采用TI公司生产的
LuminaryCortex-M3系列ARM中的LM3S9B96芯片，该芯片具有80MHz的运行速度，内部集成了大容量的256KB单周期FlashROM和96KB单周期SRAM，具有16通道10bit分辨率的AD采样模块、支持；LwIP协议的10/100M自适应以太网模块和丰富的I/O接口。
LM3S9B96有65个I/O接口，设计时选取GPIOF组8个I/O接口作为控制引脚；各供电支路需要采集电压和电流两种值，16通道AD采样模块可满足8路供电支路的采样需求；集成的MAC+PHY外设也可实现与上位机的以太网通信；大容量的内置存储空间为复杂的程序提供了合适的平台。根据上述分析，LM3S9B96芯片非常适合本监控系统，并可极大简化电路设计。
电流传感器串联在电源回路内，其内部霍尔传感器会将支路电流产生的磁场以电压的形式输出至主芯片的AD采样模块，根据厂家提供的手册可计算出对应的电流值。电压值的采集电路采用电阻分压电路的形式，采样电压值亦被输出至AD采样模块，通过简单换算即可得到实际电压值。
本文中描述的电源监控系统已实际应用在多个项目中，包括一些环境较恶劣的场合，整套系统运行稳定，并且借助以太网实现了远程智能化监控。另外，本设计也存在可以改进和提高的地方。首先是提高电流和电压值采样的精度，从而满足一些对供电电源精度要求极高的领域；其次是可以考虑加入无线通信功能，从而减少系统布线的复杂度并拓宽应用场合。随着技术的不断完善，该类电源监控系统必将在更多领域获得广泛应用。
