破片测速与数据采集系统关键技术研究

论文摘要

随着对武器战斗部各种性能的深入研究,对破片速度的高精度测量、爆炸过程中各种参数的数据采集等技术提出了更高要求,为解决市场上现有的相关设备在适应性、可靠性、精确性等方面存在的不同问题,论文就破片测速与数据采集系统的相关关键技术开展研究。论文基于S3C2410/S3C2440为核心的硬件平台,按照“4+1”视图模型的建模方法,使用UML语言详细描述了系统的软件体系结构,准确把握了用户需求和各子系统硬件功能,指导了各功能软件的开发,加快了系统的整体开发进程。针对不同类型的系统设备硬件,通过在引导程序、Linux内核和文件系统三方面的移植,构建出了本系统通用的嵌入式Linux系统环境。最后通过设备驱动程序、通信协议设计、控制处理程序以及数据滤波和数据校准算法等设备专用功能软件的开发,完全实现了系统设计时要求各子系统需要完成的功能。在这些设备专用功能软件中,分层通信协议的设计简化了串口传输功能的实现,奇异点的检测和滤波算法把脉冲干扰对本系统的影响减到最小,数据校准算法则有效提高了A/D转换器的准确性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 课题研究的背景及意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 破片测速现状
• 1.2.2 数据采集系统现状
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.4 论文结构安排
• 第二章 嵌入式系统基础
• 2.1 嵌入式系统概述
• 2.2 ARM介绍
• 2.3 嵌入式操作系统的选择
• 2.4 嵌入式Linux系统
• 2.5 嵌入式系统的开发流程
• 2.6 嵌入式系统开发环境的建立
• 2.7 本章小结
• 第三章 系统硬件体系概述
• 3.1 系统总体结构
• 3.2 破片测速子系统
• 3.2.1 子系统结构与功能
• 3.2.2 时间间隔测量仪设计
• 3.3 高速数据采集子系统
• 3.3.1 子系统结构与功能
• 3.3.2 高速数据采集仪设计
• 3.4 超高速数据采集子系统
• 3.4.1 子系统结构与功能
• 3.4.2 超高速数据采集仪设计
• 3.5 移动显示键盘
• 3.6 本章小结
• 第四章 系统软件体系结构
• 4.1 软件体系结构建模
• 4.2 软件体系结构描述
• 4.3 统一建模语言UML
• 4.4 系统软件体系结构描述
• 4.4.1 场景视图描述
• 4.4.2 逻辑视图描述
• 4.4.3 开发视图描述
• 4.4.4 进程视图描述
• 4.4.5 物理视图描述
• 4.5 本章小结
• 第五章 嵌入式Linux系统环境构建
• 5.1 引导程序移植
• 5.1.1 引导程序启动原理
• 5.1.2 引导程序的启动过程
• 5.1.3 U-Boot代码分析
• 5.1.4 U-Boot移植
• 5.1.5 U-boot的编绎与固化
• 5.2 Linux内核移植
• 5.2.1 修改内核代码
• 5.2.2 配置内核选项
• 5.2.3 Linux内核的编绎与固化
• 5.3 嵌入式文件系统移植
• 5.3.1 文件系统内容
• 5.3.2 BusyBox工具套件
• 5.3.3 文件系统类型选择
• 5.3.4 文件系统镜像的制作与固化
• 5.4 本章小结
• 第六章 设备专用功能软件的开发
• 6.1 设备驱动程序
• 6.1.1 Linux设备驱动概述
• 6.1.2 GPIO设备驱动程序
• 6.1.3 FPGA设备驱动程序
• 6.2 通信协议设计
• 6.2.1 通信协议的分层
• 6.2.2 链路帧的封装与解封装
• 6.2.3 链路帧的发送和接收
• 6.2.4 错误检测与重发机制
• 6.2.5 链路层的实现
• 6.3 控制处理程序
• 6.3.1 时间间隔测量仪
• 6.3.2 数据采集仪
• 6.4 数据滤波
• 6.4.1 奇异点的检测
• 6.4.2 奇异点的滤波
• 6.5 数据校准
• 6.5.1 A/D转换器的误差
• 6.5.2 数据校准的步骤
• 6.5.3 实际数据校准结果
• 6.6 本章小结
• 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 作者在学期间取得的学术成果