基于网络的嵌入式数据采集系统设计与实现

论文摘要

近年来,基于网络的远程数据采集及远程监控技术在各行各业得到了越来越多的应用。借助远端的数据采集装置记录被监控对象的运行数据,并通过网络将数据传送至后方的计算机或服务器,根据数据分析和处理结果,判定被监控对象的工作状态并采取相应的应对措施。本课题主要研究某武器控制系统的检测与诊断技术,旨在现有检测技术基础上探索性能更优的技术方案。针对原有检测系统中的数据采集问题,研究提高采样速度、扩大采样容量、快速保存数据、实时处理数据并及时发现设备故障的技术方案。在研究原有的基于单任务操作系统DOS、硬件结构符合PC/104总线标准的检测系统的基础上,提出了基于多任务操作系统Linux的设计方案。研究并定制了与硬件架构相适应的操作系统内核、建立了根文件系统和系统引导程序；针对数据采集卡DIAMOND-MM-32-AT的工作原理及工作模式,编写了相应的设备驱动程序；利用socket编程以及多线程编程,编写了能够稳定运行于下位机的实时数据采集和数据传送程序,同时编写了运行于上位机的数据接收与处理程序。本论文详细阐述了基于网络的数据采集系统的硬件组成和软件架构,并给出了实际运行结果,验证了设计方案的可行性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 嵌入式系统的概念
• 1.3 嵌入式系统的特点
• 1.4 嵌入式系统的现状及发展趋势
• 1.5 课题研究的背景及意义
• 1.6 论文研究的主要内容及组织结构
• 第二章 系统结构与硬件设计
• 2.1 系统结构总览
• 2.1.1 系统硬件简介
• 2.1.2 软件系统简介
• 2.2 下位机CPU模块SCM/LX-3160
• 2.3 数据采集卡模块DIAMOND-MM-32-AT
• 2.3.1 DIAMOND-MM-32-AT概述
• 2.3.2 DIAMOND-MM-32-AT模拟输入模块
• 2.3.3 DIAMOND-MM-32-AT模拟输出模块
• 2.4 本章小结
• 第三章 嵌入式Linux系统的搭建
• 3.1 Linux内核
• 3.1.1 Linux内核
• 3.1.2 Linux内核的体系结构
• 3.2 Linux内核的制定
• 3.2.1 Linux内核版本的选择
• 3.2.2 编译内核环境的准备
• 3.2.3 内核的配置和编译
• 3.3 根文件系统的建立
• 3.3.1 根文件系统的构建
• 3.4 引导器的选择与安装
• 3.5 本章小结
• 第四章 数据采集卡的驱动程序设计
• 4.1 Linux设备驱动程序
• 4.1.1 Linux设备驱动程序简介
• 4.1.2 设备的分类
• 4.1.3 内核模块与应用程序的区别
• 4.2 数据采集模块驱动程序
• 4.2.1 模数转换AD工作模式
• 4.2.2 数模转换DA工作模式
• 4.2.3 类8255数字I/O的模式1
• 4.3 DIAMOND-MM-32-AT的设备驱动程序DateAC详细介绍
• 4.3.1 DateAC中的头文件及宏定义
• 4.3.2 DateAC中重要的数据结构
• 4.3.3 DateAC设备驱动程序的初始化及相关函数
• 4.3.4 DateAC设备的具体操作函数
• 4.4 DateAC设备驱动程序的编译和使用
• 4.4.1 DateAC设备驱动程序的编译
• 4.4.2 DateAC设备驱动程序的使用
• 4.5 本章小结
• 第五章 数据采集应用程序设计
• 5.1 下位机应用程序的设计与实现
• 5.1.1 Linx下socket编程简介
• 5.1.2 下位机数据传输应用程序流程图
• 5.2 上位机应用程序的设计与实现
• 5.2.1 QT以及QT Creator
• 5.2.2 信号和槽机制
• 5.2.3 上位机Qt程序及流程图
• 5.2.4 上位机Qt程序的一些按钮事件和函数
• 5.3 本章小结
• 第六章 数据采集实验结果及分析
• 6.1 AD工作模式测试
• 6.1.1 AD工作模式测试过程
• 6.1.2 AD工作模式结果分析
• 6.2 DA工作模式测试
• 6.2.1 DA工作模式过程
• 6.2.2 DA工作模式结果分析
• 6.3 本章小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 总结
• 7.2 展望
• 致谢
• 参考文献