基于ARM的扩散／氧化控制系统的设计

liyf

                    ????? 随着信息化、智能化、网络化的发展，嵌入式系统得到了前所未有的发展。由于嵌入式系统具有体积小、性能强、可靠性高等特点，目前广泛应用于工业控制、控制仪表、通信等各个领域。扩散／氧化控制系统是为扩散氧化炉设计的控制系统。扩散／氧化炉是集成电路制造的重要的工艺设备之一。本系统主要由高精度的温度控制系统、推拉舟控制系统、气路控制系统组成。本系统为扩散／氧化炉提供高精度的扩散氧化环境，以生产出高质量的半导体产品。
　　本文采用的是ARM处理器S3C2440，它具有工作频率高、片上资源丰富等特点，可以良好地应用于本系统。且系统设计中移植了嵌入式WinCE，使得控制系统具有实时性强、编程方便、可扩展性强等特点。
　　1 扩散／氧化控制系统的总体设计
　　如图1所示，系统的CPU及扩展模块是以S3C2440为核心的开发板。在系统中有温度控制子系统、推拉舟控制子系统、气路控制子系统。上述3个子系统为闭环系统，分别完成对温度、步进电机、气体质量流量计的检测和控制。触摸显示屏作为人机界面，用于控制和监视系统的运行。




图2 ILC7135 A／D转换原理图
　　2.3 气路系统和推拉舟系统的硬件设计
　　在扩散／氧化工艺中，根据工艺的不同需要通入4种不同种类和质量的气体。所以在气路控制系统中，需要4路开关量控制4种不同气体的通断，以及4路模拟量控制气体质量流量计。质量流量计能够输出4 mA～20 mA或0～5 V的气体质量信号，在控制精度要求不高的系统中，可以不理会质量流量计输出的气体质量信号，为了保证控制精度，可以采集气体质量信号。
　　在4路开关量控制中，可以使用继电器控制通断。
　　在4路模拟量控制气体质量流量计中，需要4路D／A转换。根据控制精度的要求，选用12位的D／A芯片DAC1230，因为控制信号为电压信号，所以需要把电流信号转换成电压信号。图3即为气路控制系统D／A转换原理图。




图4 温度测量流程图




图5 系统运行总画面
　　(1)曲线显示是应用程序的重要组成部分，可以把曲线的绘制封装到一个类中，本设计中封装到CDline类。该类给定继承与CWnd，因此曲线类也是一个窗口，可以在此窗口上绘制出曲线。首先使用EVC向导创建CDline类。在类中添加需要的变量，如存储线中的点CList＜CPoint、CPoint&＞m_lstPoints，画表格边框设备环境CDCm_dcGrid，用来画线的设备环境CDC m_dcLine等。然后为类添加构造函数，为类添加创建对话框的函数virtual BOOL Create(LPCTSTR lpszClassName，LPCTSTR lpszWindowName，DWORD dwStyle，const RECT& reet，CWnd*pParentWnd，UINT nID，CCreateContext* pContext)。然后为类添加绘图函数把曲线、网格绘制到空间上。
　　曲线类完成之后，就可以在应用程序中初始化类的实例(如CDline m_Dline)，接着调用创建函数(m_Dline.Create()等函数)。
　　(2)在本系统中为了存储系统运行过程中的数据及设置的数据，为了方便地检索数据，可以使用数据库技术。由于本系统需要存储的数据量较小，数据结构相对简单，使用WinCE自带的数据库EDB是非常合适的。
　　EDB数据库的编写使用数据库函数。
　　装配数据库卷：
　　BOOL CeMountDBVol(PCEGUID pceguid，LPWSTR lpszDBVol，DWORD dwFlags)；
　　卸载数据库卷：
　　BOOL CeUnmountDBVol(PCEGUID pceguid)；
　　创建数据库：CEOID CeCreateDatabaseEx (PCEGUID pceguid，CEDBASEINFO*lpCEDBInfo)；
　　打开数据库：HANDLE CeopenDatabaseEx(PCEGUID pceguid，PCEOID poid，LPWSTR lpszName，CEPROPID propid，DWORD dwFlags，CENOTIFYREQUEST *pReq)；
　　写数据库：CEOID CeWriteRecordProps(HANDLE hDbase，CEOID oidRecord，WORD cProplD，CEPROPVAL *rgPropVal)，
　　读数据库：CEOID CeReadRecordPropsEx(HANDLE hDbase，DWORD dwFlags，LPWORD lpcPropID，CEPROPID*rgPropID，LPBYTE *lplpBuffer，LPDWORD lpcbBuffer，HANDLE hHeap)；
　　本设计使用的S3C2440微处理器工作频率高、外围电路丰富，能够设计出友好的人机界面，易于监视和控制。本设计中温度检测精度高，整个系统的自动化程度高。系统运行证明，系统软硬件完全满足要求，运行良好。