文章介紹了SiFive公司所推出基于開(kāi)放指令集的RISC-V微控制器FE310-G003芯片,以及基于這款芯片所開(kāi)發(fā)的SiFive Learn Inventor開(kāi)發(fā)板。此外,本文也介紹了功能強(qiáng)大的FreeRTOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在嵌入式設(shè)備中的移植。然后,我們說(shuō)明在運(yùn)行FreeRTOS的SiFive Inventor開(kāi)發(fā)板上設(shè)計(jì)的紅外耳溫測(cè)量系統(tǒng),重點(diǎn)介紹了軟件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵流程。本課題將嵌入式操作系統(tǒng)移植到紅外耳溫測(cè)量系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)了紅外耳溫測(cè)量系統(tǒng)的測(cè)量、顯示和向蜂鳴器發(fā)送報(bào)警信息等功能。 

【文章來(lái)源】：中國(guó)集成電路. 2020,29(Z3)

【文章頁(yè)數(shù)】：8 頁(yè)

【部分圖文】：

FE310-G003頂層框圖

SiFive Learn Inventor開(kāi)發(fā)板外形如圖2所示，開(kāi)發(fā)板通過(guò)MicroUSB接口進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。該開(kāi)發(fā)板可在最高5.5V到最低2.3V之間的電壓正常工作。SiFive Learn Inventor開(kāi)發(fā)板讓開(kāi)發(fā)者可以利用FreeRTOS輕松控制微控制器的所有外設(shè)，比如在LED點(diǎn)陣上輕松顯示的圖像，只需在電路板上連接一個(gè)揚(yáng)聲器就可以演奏簡(jiǎn)單的曲調(diào)，能讓設(shè)備作為低功耗藍(lán)牙（BLE）設(shè)備工作的硬件和其他設(shè)備聯(lián)網(wǎng)等。SiFive Learn Inventor開(kāi)發(fā)板支持三軸加速度傳感器，支持micro:bit GPIO金手指配套的周邊外設(shè)，可通過(guò)無(wú)線Wi Fi或藍(lán)牙無(wú)線下載程序的寫(xiě)入閃存功能。開(kāi)發(fā)板非常簡(jiǎn)潔，內(nèi)置一顆FE310-G003微處理器，是市場(chǎng)第一款帶RISC-V處理器的嵌入式單片機(jī)，具備功速度快、外設(shè)資源豐富、庫(kù)全面的一款適用于創(chuàng)客開(kāi)發(fā)物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的單片機(jī)。I2C與SPI接口的e Compass模塊包含超低功耗三軸加速度傳感器和三維磁力儀，一顆外置LDO芯片給整塊開(kāi)發(fā)板供電，外接MicroUSB插座，板子上三顆按鍵中的RESET按鍵用于復(fù)位。SiFive Learn Inventor開(kāi)發(fā)板把FE310-G003微處理器芯片的所有外設(shè)功能全部引出。這些管腳既可以作普通的GPIO口，又可以復(fù)用于特殊功能外設(shè)，如SPI、I2C、Timer、UART等，而I2C接口可以跟外部的I2C器件如傳感器或12位ADC傳輸信號(hào)與數(shù)據(jù)。

紅外耳溫計(jì)依據(jù)紅外輻射原理進(jìn)行體溫測(cè)量，主要由數(shù)字紅外溫度計(jì)MLX90615、主控FE310-G003微控制器、LED點(diǎn)陣模塊和其他外圍電路組成，其設(shè)計(jì)框圖如圖3所示。當(dāng)按鍵按下時(shí)，數(shù)字紅外溫度計(jì)將采集到的紅外輻射轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。主控微控制器采集的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)運(yùn)算后，在LED點(diǎn)陣模塊顯示出耳腔溫度值，并伴隨蜂鳴器嗚叫。傳感器部分采用非接觸溫度測(cè)量的紅外溫度計(jì)MLX90615，主要由紅外熱電堆傳感器、低噪聲放大器、16位ADC和功能強(qiáng)大的DSP處理器等模塊組成，溫度測(cè)量范圍是-40℃～115℃。所測(cè)得的溫度值可通過(guò)串行總線獲得，簡(jiǎn)化整體硬件設(shè)計(jì)。紅外溫度計(jì)將采集到的紅外輻射轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，并經(jīng)過(guò)低噪聲放大器放大后送給16位ADC。16位ADC輸出的數(shù)字信號(hào)經(jīng)FIR/IIR低通濾波器調(diào)理后送入數(shù)字信號(hào)處理器。數(shù)字信號(hào)處理器對(duì)數(shù)字信號(hào)運(yùn)算處理后輸出測(cè)量結(jié)果并保存在MLX90615內(nèi)部RAM中，最終通過(guò)SMBus或PWM方式供主控微控制器單元讀取。MLX90615具有寬溫度范圍的高精度、高分辨率、發(fā)射率可調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，而作為醫(yī)用的MLX90615在36-39℃的人體溫度范圍內(nèi)的精確度達(dá)到了±0.1℃。MLX90615廣泛應(yīng)用于高精度非接觸溫度測(cè)量、家用溫度控制、衛(wèi)生保健、多重溫度區(qū)域控制等領(lǐng)域。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：3377701