基于S3C2440A嵌入式LINUX电源智能检测系统设计

论文摘要

随着电力电子技术的飞速发展,各种电力电子装置及非线性负荷在电力系统、工业控制及日常中的应用日益广泛,电能质量问题日益明显,受到供电部门和用电用户的集中关注。电能质量问题不仅危及电网本身的稳定运行,而且对终端用户也会造成严重威胁。本文实现了一种基于嵌入式Linux的电源智能检测系统,通过对电能的在线监测、记录和分析,为供电部门制定电能质量问题的治理措施提供必要的依据。对于今后改善电能质量具有重要的现实意义。论文首先分析了国内外电能质量监测装置的研究现状及开发电能质量检测系统的意义,并对我国电能质量标准中的电能参数做了陈述。根据在线电能质量监测系统的要求,提出了一种基于ARM和SOPC架构的电源智能检测系统设计方案。系统硬件由下位机输出支路信号采集模块和上位机数据监测模块组成。下位机输出支路信号采集模块以SOPC(C8051F040)和高精度电能采集芯片为核心,负责电能信号的采集和处理,以及制定CAN帧的数据传输协议并上传。上位机数据监测模块以ARM9(S3C2440A)为核心,负责整个系统的监测管理,扩展了CAN总线通信接口,通过CAN总线收集来自下位机的电能数据以及工作状态信息,对数据分析后,进行存储、实时显示或者采取必要的系统保护措施,裁剪了Linux2.6内核并成功地将嵌入式Linux实时操作系统移植了到ARM9处理器中,完成了CAN总线通信单元的字符设备驱动程序和应用程序的编制,给出了详细的流程图。初步探索了基于QT/Embedded的人机交互界面(GUI)。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景
• 1.2 课题研究意义
• 1.2.1 电能质量标准
• 1.2.2 国外电能质量监控装置研究现状
• 1.2.3 国内电能质量监控装置研究现状
• 1.3 课题研究内容
• 第2章 电源智能检测系统总体设计
• 2.1 电源智能检测系统概述
• 2.2 电源智能检测系统总体架构设计方案的比较
• 2.3 本系统设计方案
• 2.3.1 交流电源信号和信号调理模块
• 2.3.2 下位机输出支路信号采集模块
• 2.3.3 上位机数据监测模块
• 2.3.4 数据通讯的现场总线选择
• 2.4 嵌入式系统概述
• 2.4.1 嵌入式系统组成
• 2.4.2 嵌入式操作系统
• 2.4.3 ARM Linux 系统开发流程
• 2.4.4 ARM 处理器选型
• 2.4.5 S3C2440A 核心板简介
• 2.5 系统抗干扰设计
• 2.6 本章小结
• 第3章 下位机输出支路信号采集模块设计
• 3.1 下位机输出支路信号采集硬件电路设计
• 3.1.1 电流和电压互感器电路
• 3.1.2 电源信号采集电路
• 3.1.3 峰值保持电路
• 3.1.4 CAN 总线通信单元电路
• 3.2 下位机输出支路信号采集软件设计
• 3.2.1 晶振初始化
• 3.2.2 端口初始化
• 3.2.3 ADC2 初始化
• 3.2.4 CAN 初始化
• 3.2.5 定时器初始化
• 3.2.6 CS5460A 初始化
• 3.2.7 CS5460A 校准
• 3.3 本章小结
• 第4章 上位机数据监测模块设计
• 4.1 上位机数据监测模块硬件设计
• 4.1.1 扩展CAN 总线通信单元硬件设计
• 4.1.2 NAND FLASH 控制器
• 4.1.3 SDRAM 存储控制器
• 4.1.4 触摸屏电路
• 4.1.5 UART 和USB 下载电路
• 4.1.6 核心板电源电路
• 4.1.7 其他外围电路
• 4.2 嵌入式 Linux 设备驱动程序
• 4.2.1 嵌入式Linux 设备驱动程序概述
• 4.2.2 嵌入式Linux 驱动程序分类
• 4.2.3 嵌入式Linux 驱动程序开发流程
• 4.2.4 嵌入式Linux 驱动程序加载方式
• 4.2.5 嵌入式Linux 驱动程序调试
• 4.3 CAN 字符设备驱动程序设计
• 4.3.1 S3C2440A 的SPI 接口通讯步骤
• 4.3.2 MCP2510 的SPI 接口通信设置
• 4.3.3 CAN 总线字符设备驱动程序的实现
• 4.4 CAN 总线字符设备的应用程序设计
• 4.5 本章小结
• 第5章 基于 S3C2440A 嵌入式 Linux 系统的移植
• 5.1 内核源码的准备和交叉编译环境的建立
• 5.1.1 内核源码的获取
• 5.1.2 嵌入式交叉编译环境的建立
• 5.2 移植 BootLoader
• 5.2.1 U-Boot 的启动过程
• 5.2.2 U-Boot 移植
• 5.3 Linux2.6 内核移植
• 5.3.1 CAN 驱动移植
• 5.3.2 内核裁剪与编译
• 5.4 yaffs2 根文件系统移植
• 5.4.1 移植BusyBox
• 5.4.2 yaffs2 根文件系统构建
• 5.5 本章小结
• 第6章 基于 QT/Embedded 人机界面设计
• 6.1 几种典型的嵌入式 GUI 系统
• 6.1.1 MicroWindows
• 6.1.2 OpenGUI
• 6.1.3 MiniGUI
• 6.1.4 Qt/Embedded
• 6.2 Qt 核心机制—信号槽机制
• 6.3 基于 QT2.2.0 人机界面的设计
• 6.3.1 建立子文件
• 6.3.2 生成可执行文件
• 6.3.3 运行可执行文件
• 6.4 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间所发表的学术论文
• 致谢