基于ARM的分布式智能接口系统的软件设计与开发

论文摘要

仿真机I/O接口系统是用于在仿真主机与硬件操纵盘台之间进行信息传输与转换的重要系统。本论文围绕一台电站仿真机I/O接口系统进行改型研究,其中包括软件和硬件的设计开发。论文主要工作内容是基于嵌入式微处理芯片ARM、嵌入式操作系统Linux和以太网通信技术的改型I/O接口系统的软件设计和开发。研究的接口系统由一个上位主机和数个下位I/O接口机箱组成,下位I/O接口机箱装有控制板、模拟量输入输出板和数字量输入输出板,接口机箱与上位主机采用以太网通信,接口机箱各功能板采用机箱内部总线通信。本文围绕这一分布式I/O接口系统进行了软件设计和开发,包括接口机箱内的控制板、模拟量输入输出板和数字量输入输出板的功能软件、上位主机与仿真主机数据管理与通信软件。下位接口机箱与上位主机通信、上位主机与仿真主机之间采用TCP/IP协议编程实现,接口机箱各功能板采用应答异步通讯方式并制定了相应控制协议,接口机箱内功能板采用嵌入式Linux集成开发。在软件层次上实现现场组态接口系统,本文对控制板的交换数据协议进行定义,并举例说明了上位主机建立组态表来实现可组态的接口。为了方便仿真主机及接口系统的上位主机对I/O接口数据的管理与测试,提高仿真系统在工况转换时排错功能以及接口板诊断功能的可视化程度,本文还以SimExec为仿真支撑平台,构建了I/O管理软件和相关通信软件。最后,对I/O接口系统各功能板卡和相应软件与仿真主机进行了联调。调试表明,整个I/O接口系统软件的可以实现设计的功能要求,符合仿真系统的设计和应用要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 绪论
• 1.1 论文的研究背景和立题意义
• 1.2 相关技术的研究现状
• 1.2.1 嵌入式系统与微处理器ARM
• 1.2.2 以太网络技术及发展
• 1.2.3 分布式控制技术及发展
• 1.3 本文研究的内容
• 第2章 仿真机接口系统描述及软件总体方案
• 2.1 仿真机接口系统的概述
• 2.2 仿真机接口系统各功能板硬件原理
• 2.3 仿真机接口系统软件方案设计
• 2.3.1 接口系统软件的性能要求
• 2.3.2 接口系统软件开发内容及方式
• 2.4 本章小结
• 第3章 接口系统接口板的软件设计与开发
• 3.1 基于嵌入式Linux的接口板软件开发
• 3.1.1 引导加载程序BootLoader的固化
• 3.1.2 嵌入式Linux的开发
• 3.1.3 应用程序的开发
• 3.2 接口板系统软件方案的设计
• 3.2.1 控制板的软件设计
• 3.2.2 模拟输入板（AI）的软件设计
• 3.2.3 模拟输出板（AO）的软件设计
• 3.2.4 数字量输入板（DI）的软件设计
• 3.2.5 数字量输出板（DO）的软件设计
• 3.3 主控制器的组态设计
• 3.4 本章小结
• 第4章 I/O接口管理与通信程序
• 4.1 仿真支撑平台SimExec
• 4.1.1 仿真支撑平台SimExec功能综述
• 4.1.2 SimExec仿真开发流程与实时执行流程
• 4.2 I/O接口管理与通信程序的框架设计
• 4.3 I/O接口管理与通信程序的实现
• 4.3.1 IOM
• 4.3.2 rtiox
• server以及ios'>4.3.3 iox、iox_server以及ios
• 4.4 本章小结
• 第5章 软硬件系统联调测试
• 5.1 系统测试方案和内容
• 5.2 系统联调测试
• 5.3 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果
• 致谢