电缆沟井在线综合测控平台下位机系统的设计与实现

论文摘要

电缆沟井测控系统在保障电缆沟井电力安全生产方面起着至关重要的作用,社会各界给予了极大的关注,并在多方面展开了研究。加强电缆沟井在线综合测控系统下位机的实时性和可靠性是提高电缆沟井监测有效性的重要环节。由于电缆沟井在线综合测控系统不同于传统的单一参数的电缆沟井监测系统,它具有实时性高、数据量大、高智能化等特点,并且,普通的嵌入式微处理器虽然在数据量小的情况下可以实现高实时性和高智能化,但是在面对大量复杂、高速实时数据计算时就力不从心了;一般的DSP处理芯片它的优势虽然是大量数据的高速实时处理,但在信息的控制和操作方面的缺陷也非常明显。因此为电缆沟井综合在线测控系统研究一种专用的下位机系统势在必行。本文结合电缆沟井监测系统的现有状况,研究了一种ARM9与DSP相融合的嵌入式下位机系统方案,主要解决电缆沟井的在线综合监测。本文主要做了如下工作:首先,研究分析了电缆沟井在线综合测控系统的需求,规划了在线测控系统下位机软硬件系统功能结构。在此基础上,采用了一种嵌入式微处理器为主模块,数字信号处理器DSP为从模块,两者基于HPI总线结构的下位机系统设计方案。主模块负责数据的采集、实时信息的处理和系统控制,以及人机交互。从模块负责完成图像的采集、编解码算法,以及接收主模块发出的控制指令。然后,通过对现有的嵌入式处理器和DSP芯片功能特性的分析,选用ARM920T内核处理器作为主模块,DM642作为从模块,基于HPI总线来设计下位机系统。本文设计了下位机的核心板和外围板的UART、ETHERNET、HPI以及数据采集模块的硬件电路原理图,并对系统资源进行了分配。最后,根据下位机硬件系统的结构,设计了下位机软件系统。移植了引导程序vivi,设计了下位机所需接口的设备驱动程序,以及上位机管理软件。同时,设计了上位机管理软件手机短信访问的功能。采用该下位机的电缆沟井在线综合测控系统项目在2009年6月7日顺利通过了由山东省科技厅和山东省电力集团公司组织的成果鉴定。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题的来源
• 1.2 课题的背景
• 1.3 国内外研究现状
• 1.4 本论文的主要工作内容
• 第2章 需求分析及系统规划
• 2.1 需求分析
• 2.1.1 在线综合测控系统的结构和功能
• 2.1.2 下位机系统需求
• 2.2 系统总体规划
• 2.2.1 在线测控系统的网络拓扑结构
• 2.2.2 下位机的基本构成
• 2.3 硬件系统的规划
• 2.4 软件系统规划
• 2.4.1 下位机系统软件的规划
• 2.4.2 上位机管理软件的规划
• 2.5 本章小结
• 第3章 硬件系统的设计
• 3.1 硬件系统的基本架构
• 3.1.1 核心处理器的选型
• 3.1.2 下位微机主要的接口
• 3.2 下位机主要硬件电路的设计
• 3.2.1 核心板的设计
• 3.2.2 外围板设计
• 3.2.3 DSP 图像压缩处理模块的接口设计
• 3.3 本章小结
• 第4章 软件系统的设计
• 4.1 软件系统的基本架构
• 4.2 下位机系统软件的设计
• 4.2.1 BootLoader 的移植
• 4.2.2 UART 接口驱动的设计
• 4.2.3 网络接口驱动的设计
• 4.2.4 数据采集模块驱动的设计
• 4.2.5 DM642 接口驱动的设计
• 4.3 上位机管理软件的设计
• 4.3.1 测控管理软件的设计
• 4.3.2 测控客户端软件的设计
• 4.4 系统的性能测试
• 4.4.1 测试环境
• 4.4.2 测试过程
• 4.4.3 性能分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录 1
• 附录 2
• 致谢