基于VxWorks的嵌入式油罐监控终端平台研究

论文摘要

在数字信息技术和网络技术高速发展的后PC时代,随着32位高性能ARM微处理器的推广和大量嵌入式操作系统的出现,嵌入式技术已经成为当前最热门的技术之一,被广泛应用在电力系统、给水系统、石油、化工等众多监控系统中。油罐是目前油田开发生产过程中的主要地面设备之一。利用嵌入式技术实现对油罐的实时监控是油田行业增值、增产的重要手段。根据油罐监控系统的主要特点及功能需求,本文确定了基于ARM和嵌入式操作系统VxWorks的油罐远程监控终端硬件和软件平台设计方案。监控终端硬件平台,采用具有低功耗、高性能等突出优点的32位ARM9系列嵌入式微处理器S3C2410x作为主控制器;外部64M×8bit的K9F1208 NAND Flash用来存储引导代码和操作系统镜像;A/D转换通道及I/O口作为模拟量和数据量的采集通道;三路串口,串口0实现本地通信调试,串口1作为系统开发时建立WDB调试器连接,串口2连接西门子GPRS MODEM MC35i实现GPRS无线通信功能。另外还包括USB主从接口等。为了实现油罐监控终端与监控中心的通信,软件中的数据要使用TCP/IP协议实现与GPRS数据包的相互转换。在终端软件平台开发中移植支持TCP/IP协议栈的VxWorks嵌入式实时操作系统。在VxWorks嵌入式实时操作系统的移植过程中,为提高系统开发的效率,开发了以高速USB为通信介质BootLoader;为了实现监控终端的数据采集、处理和传输功能,在VxWorks操作系统的移植中添加了中断控制器驱动、系统时钟驱动、串口驱动、网络驱动和A/D转换驱动。本文对基于ARM和嵌入式实时操作系统VxWorks实现油罐远程监控终端平台的研究,解决了油罐监控系统对实时性、稳定性、可靠性的要求。移植支持TCP/IP协议的嵌入式实时操作系统VxWorks,解决了GPRS无线通信中数据格式的转换,降低了系统成本;设计了以高速USB为内核下载通道的BootLoader,提高了系统开发的效率。利用此监控终端平台二次开发的监控系统将有更广阔的应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 论文选题背景及意义
• 1.2 嵌入式监控系统相关技术及研究现状
• 1.2.1 监控系统概述
• 1.2.2 嵌入式监控系统概述
• 1.2.3 监控系统终端国内外研究状况
• 1.3 本课题的主要研究内容
• 第二章 油罐无线监控终端概述
• 2.1 油罐无线监控系统的组成
• 2.2 油罐无线监控终端特点
• 2.3 油罐无线监控终端功能
• 2.4 油罐无线监控终端平台的总体设计方案
• 2.5 本章小结
• 第三章 监控终端硬件平台设计
• 3.1 测控终端硬件系统结构
• 3.2 处理器模块设计
• 3.3 系统存储器设计
• 3.3.1 NAND Flash
• 3.3.2 铁电存储器
• 3.4 数据采集输入通道设计
• 3.5 通信控制模块电路设计
• 3.5.1 本地通信串口调试电路设计
• 3.5.2 GPRS 远程通信电路设计
• 3.6 测控终端硬件调试
• 3.7 本章小结
• 第四章 测控终端软件平台设计
• 4.1 测控终端软件需求分析
• 4.2 嵌入式VXWORKS 概述
• 4.2.1 VxWorks 特点
• 4.2.2 VxWorks 嵌入时操作系统移植的基本流程
• 4.3 TORNADO 集成开发环境
• 4.4 VXWORKS 操作系统在53C2410X 上的移植
• 4.4.1 VxWorks 内核类型
• 4.4.2 VxWorks 内核的引导过程
• 4.4.3 VxWorks 在53C2410x 上移植的总体方案
• 4.4.4 开发VxWorks 移植所需BootLoader
• 4.4.5 VxWorks 在53C2410x 上的BSP 定制
• 4.4.6 VxWorks 在53C2410x 上的内核测试验证
• 4.5 本章小结
• 第五章 结论及展望
• 5.1 结论
• 5.2 展望
• 参考文献
• 附录 系统中断相关代码53C2410XINTRCTL.C
• 致谢
• 作者简介