基于ARM-Linux的嵌入式煤矿动态轨道衡数据采集的平台研究

论文摘要

随着电子技术、计算机技术、网络的快速发展,现代的工业数据采集已经从传统电路、微机模式发展为嵌入式系统模式,嵌入式系统在工业控制、通信、国防、医疗、水文等行业得到广泛应用,尤其在现代工业的数据采集方面发挥着巨大的作用。本论文主要以矿山动态轨道衡煤矿产量为数据采集对象,设计了基于ARM处理器与Linux操作系统的嵌入式系统的数据采集平台。系统平台主要采用上/下位机模式进行数据采集,克服了传统单片机数据采集的低效率、数据处理速度慢、实时性差、不能远程通信等缺点,使其具有重要的现实意义。论文主要完成了数据采集平台的硬件设计与软件设计部分。首先分析了嵌入式系统的基本原理,重点阐述了嵌入式系统开发的环境平台与开发技术。然后对整个数据采集平台进行总体上的软硬件规划,并给出了基于ARM与Linux嵌入式系统的数据采集系统的方案。在硬件方面,基于ARM处理器进行了外围电路的详细设计,包括ADC模块、串口模块、存储模块、通信模块、电源模块的硬件电路设计。在软件方面,针对基于ARM920T内核的S3C2440微处理器的进行引导程序U-BOOT移植,成功的完成了Linux嵌入式操作系统的内核移植,并且构建了Linux根文件系统,最终搭建了该数据采集平台的嵌入式软件环境,并且运用Linux系统的多线程技术进行数据处理。本论文所研究的基于嵌入式系统的矿山动态轨道衡的煤矿数据采集平台同样可以应用于各种的工业领域。本论文所作出的一些研究成果和系统设计方法具有一定的实用性、先进性和参考价值,应用前景十分广阔。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 动态轨道衡国内外的研究现状
• 1.2 论文研究目的及其意义
• 1.3 研究的主要内容
• 1.4 论文的组织安排
• 本章小结
• 2 基于 ARM 的嵌入式数据采集系统开发技术
• 2.1 数据采集系统的概述
• 2.2 嵌入式系统的概述
• 2.2.1 嵌入式系统的定义
• 2.2.2 嵌入式系统的组成
• 2.3 嵌入式系统开发设计流程
• 2.4 嵌入式系统开发环境和调试方法
• 2.4.1 嵌入式系统交叉开发模式
• 2.4.2 交叉编译与链接
• 2.4.3 嵌入式系统的调试方法
• 2.5 ARM 开发技术
• 2.5.1 ARM 微处理器概述
• 2.5.2 ARM 处理器的体系结构
• 2.5.3 ARM 编程语言
• 2.5.4 ARM 开发工具
• 2.5.5 H- JTAG 调试软件工具
• 本章小结
• 3 煤矿动态轨道衡数据采集的硬件平台设计
• 3.1 系统的总体结构设计
• 3.1.1 设计的要求
• 3.1.2 设计的总体结构框图
• 3.2 系统硬件电路设计
• 3.2.1 传感器的选择
• 3.2.2 系统平台微处理器的选择
• 3.2.3 数据采集模块设计
• 3.2.4 数据传输模块设计
• 3.2.5 数据存储模块设计
• 3.4 复位电路模块
• 3.5 JTAG 接口电路
• 3.6 其它相关的硬件技术
• 3.6.1 防雷技术
• 3.6.2 抗干扰技术
• 本章小结
• 4 ARM-Linux 数据采集平台的软件环境设计
• 4.1 下位机的软件设计
• 4.1.1 数据采集部分软件设计
• 4.1.2 矿车往复去重问题的解决
• 4.1.3 矿车上下衡的准确判断问题解决
• 4.1.4 零点校正与数字滤波
• 4.2 上位机的嵌入式环境平台搭建
• 4.2.1 嵌入式系统的选型
• 4.2.2 U-Boot 的移植
• 4.2.4 Linux 内核移植
• 4.2.5 构建Linux 根文件系统
• 4.2.6 制作使用yaffs 文件系统映像文件
• 4.2.7 Linux 多线程技术
• 本章小结
• 5 总结与展望
• 5.1 总结
• 5.2 展望
• 参考文献
• 攻读研究生期间发表的论文