基于嵌入式Linux的多功能工程机械远程数据采集与传输终端研究与实现

论文摘要

当前国家重大工程和基础设施建设快速发展,工程机械装备被广泛的使用,其运行安全保障显得极为重要。工程机械装备的现场施工安全保障涉及到工作性能状态的检测、信号的提取及采集数据的分析、处理；随着无线通信技术的发展,数据的远程传输、集中智能化处理、远程实时监控调度和预测预警等都变得可行,这对提高工程机械的使用效率、安全生产和服务水平具有重要的意义。本文是作者在三一重工泵送事业部智能研究院参与的国家863项目“工程机械远程维护及监控系统”子课题“混凝土泵车远程监控及维护应用系统研制”的工作基础上完成的,旨在为远程数据采集与传输终端的设计提供一种新的解决方案,-为下一代工程机械智能化设备提供一个平台级的终端设备。在分析工程机械设备对远程数据采集与传输的多功能需求基础上,采用模块化和前瞻性的设计思想,结合控制与信息技术的最新发展,采用功能强大的ARM/DSP双核嵌入式CPU OMAP3530的硬件模块来进行设计和实现,同时集成GPS全球定位系统以及GSM/GPRS/3G三级无线网络为一体,支持CAN总线通信网数据采集和远程数据传输等多种功能,能实时获取工程机械设备运行状态信号和位置信息,从而整体上能完成工程机械的远程数据采集处理和传输等。本文所设计实现的多功能工程机械远程数据采集与传输终端,紧密结合三一重工发展高端工程机械及其支撑平台的需求现状,克服了现有的基于单一单片机或者ARM处理器的缺陷,能满足只需利用软件就可以进行产品升级换代及功能扩展的要求,对于高性能、高可靠性和高安全性的工程机械智能系统设计,具有一定的实际价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 本文的研究背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 论文研究内容和章节安排
• 第二章 嵌入式微处理器与操作系统
• 2.1 嵌入式微处理器
• 2.1.1 工程机械常用微处理器
• 2.1.1.1 8051单片机
• 2.1.1.2 MSP430处理器
• 2.1.1.3 ARM处理器
• 2.1.1.4 X86处理器
• 2.1.2 多功能终端微处理器
• 2.1.2.1 OMAP的性能特征
• 2.1.2.2 OMAP的工程应用
• 2.2 嵌入式操作系统
• 2.2.1 嵌入式实时操作系统
• 2.2.2 嵌入式Linux操作系统
• 2.3 嵌入式交叉开发环境
• 2.4 本章小结
• 第三章 多功能终端的软硬件系统
• 3.1 功能架构
• 3.1.1 终端的功能需求
• 3.1.2 终端的模块结构
• 3.1.3 系统场景
• 3.2 硬件系统
• 3.2.1 硬件系统模块
• 3.2.1.1 嵌入式CPU模块
• 3.2.1.2 嵌入式最小系统电路
• 3.2.2 数据采集模块
• 3.2.2.1 ADC与数据调理
• 3.2.2.2 CAN总线数据采集
• 3.2.2.3 GPS位置数据采集
• 3.2.2.4 视频监控数据
• 3.2.3 无线数据传输模块
• 3.2.3.1 近距离无线数据传输单元
• 3.2.3.2 远距离无线数据传输模块
• 3.3 软件系统
• 3.3.1 软件总体架构
• 3.3.2 嵌入式开发环境
• 3.3.3 终端嵌入式软件
• 3.3.3.1 终端软件总体流程
• 3.3.3.2 嵌入式Linux系统移植
• 3.3.3.3 GSM远程短信息数据传输功能函数
• 3.3.3.4 GPRS/3G远程数据传输功能函数
• 3.3.3.5 GPS定位数据采集功能函数
• 3.3.3.6 CAN数据采集功能函数
• 3.3.3.7 视频监控处理功能函数
• 3.3.3.8 近距离无线数据传输功能函数
• 3.3.4 软件设计的存储资源分配
• 3.3.4.1 RAM空间的需求及分配
• 3.3.4.2 ROM空间的需求及分配
• 3.4 系统调试
• 3.4.1 软硬件单机调试
• 3.4.2 程联机调试
• 3.5 本章小结
• 第四章 多功能终端的应用
• 4.1 泵车工况数据采集子系统
• 4.1.1 需求分析
• 4.1.2 应用设计
• 4.2 无线传输子系统
• 4.2.1 需求分析
• 4.2.2 应用设计
• 4.3 远程监控后台子系统
• 4.3.1 需求分析
• 4.3.2 应用设计
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果