引言：
隨著我國在水情數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信息化和現(xiàn)代化步伐的加快，需要采集的數(shù)據(jù)種類增多，采集的站點數(shù)增加，對數(shù)據(jù)采集的速度和質(zhì)量都提出了新的要求，傳統(tǒng)的水情數(shù)據(jù)測報系統(tǒng)的RTU（遠端數(shù)據(jù)采集器）已不能適應(yīng)新的要求，亟需開發(fā)新的產(chǎn)品。
新開發(fā)的RTU，其處理能力要比較強，可擴展性要比較好，運行的軟件系統(tǒng)具有可移植性，可以移植到不同的硬件平臺，可以根據(jù)需要配置不同的傳感器。為此技術(shù)上選用成熟可靠的RTOS 和層次化、構(gòu)件化的設(shè)計思想構(gòu)建平臺軟件，保證軟件穩(wěn)定、可靠，擴充新業(yè)務(wù)功能時軟件結(jié)構(gòu)體系保持不變。
RTU 對外有各種類型的傳感器接口及通信接口，平時處于守侯狀態(tài)，當有外部事件或定時處理事件時，由中斷信號喚醒CPU 進行相應(yīng)的處理，處理完及時返回低功耗守侯狀態(tài)。
功耗設(shè)計是一個很重要的問題。因為RTU 是靠電池工作的，這就要求RTU 低功耗工作，考慮到RTU 大部分時間處于低功耗守候狀態(tài)，守候時僅CPU 在工作，其它部分已關(guān)電，因此CPU 的功耗是設(shè)計的關(guān)鍵。
1 硬件設(shè)計
1.1 CPU 選型
早期的遠端采集單元 RTU 一般選擇單片機，最主要的原因是實現(xiàn)簡單。但也帶來了一個問題，功能擴充性特別差，稍作改變，軟硬件就要重新設(shè)計。另外由于處理能力不強，功能的實現(xiàn)也受到限制。為此，我們選擇近期上市的嵌入式CPU。
我們選擇的原則是性價比好，功耗低。ARM7 系列處理器能較好滿足需要，目前生產(chǎn)廠商也較多，有ATEMEL 的AT91SAM7X256； 恩智浦NXP 的LPC2214 ；ST 微電子的ST710FZ2；TI 的MSP430 等，通過綜合比較我們認為，ST 微電子的ST710FZ2 比較好，該CPU 為32 位ARM7 內(nèi)核的RISC 處理器，具有三級流水線指令結(jié)構(gòu)，是一種高性能、低成本的方案。該CPU 具備多種省電模式，最小待機電流為30μA。
1.2 RTU 微控制核設(shè)計
STR710FZ2T6 是一顆基于ARM7TDMI 內(nèi)核的32 位處理器，片上有豐富的資源：256+16K 片上 FLASH，64K 片內(nèi) RAM，4 路12 位AD，4 路硬件串行收發(fā)接口， 5 個16 位定時器，1 個硬件CAN 接口，1 個RTC 時鐘，1 個WDT 看門狗。片上和外部擴展資源共同占據(jù)4GB 地址空間，可方便實現(xiàn)外部存儲器和其它資源的擴充。
為了構(gòu)建一個通用的硬件平臺，對FLASH 和RAM 作適當擴展，保證RTU 模塊將來的功能升級不受限制。FLASH 程序空間擴展為4MB，RAM 擴展為512KB。FLASH 選用SST 公司的SST39VF3201，容量為32Mb/16 位、低功耗模式典型3μA。RAM 選用ISSI 公司的IS61WV51216，容量為4Mb/16 位、低功耗待機工作9μW。由此構(gòu)成一個非常緊湊的微控制器核，如圖1 所示。整個處理機核的待機功耗小于50μA。
對于低功耗處理機核，還有一個重要的考慮是對外圍接口和接口設(shè)備的電源控制，在待機時切斷它們的供電，保證按需啟動設(shè)備，為此設(shè)計擴展了一些控制接口。
