基于ARM的1553B数据实时采集系统软件设计与实现

论文摘要

本课题为某航空项目的一个子项目,主要实现对飞行器飞行参数和运行情况进行监视和数据的实时采集、下载。由于飞行器电子系统使用于恶劣环境的缘故,可靠性和抗干扰性能力是永恒的主题。为此提出了一种高速数据采集及存储的解决方案:采用数据记录、下载分时进行的方法,将嵌入式微处理器及电子硬盘直接嵌入具有1553B总线及USB总线的采集卡上,实现对1553B数据总线上数据的监视和实时记录,飞行任务完成以后再通过USB接口下载数据进行事后分析。本文首先介绍了数据实时采集系统的背景和意义,确定了课题的设计思路和方案并探讨了体系结构中几个关键技术。包括:1553B航空通讯总线技术、可编程逻辑器件的开发技术、IDE接口、USB主机控制等,这些是本课题研究的基础。接着分析了系统的组成、功能,简单介绍了系统的硬件设计。本文重点介绍了1553B数据实时采集系统软件设计与实现。根据项目需求,软件设计包括下位机软件设计和上位机软件设计,论文中主要介绍了IDE软件设计、USB软件设计、1553B软件设计、数据事后分析等软件的设计思路及实现方法。设计采用模块化思想,所有软件均达到了开发要求。目前,已完成原理样机的设计、制作、软件联调以及验证等工作。最后,对课题研制过程进行了总结,指出了当前研制工作中不足之处和需要进一步完善的地方。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 课题来源与背景
• 1.2 课题的目的和意义
• 1.2.1 实时数据采集系统的目的
• 1.2.2 实时数据采集系统的意义
• 1.3 实时数据采集系统设计方案
• 1.3.1 实时数据采集系统设计思路
• 1.3.2 实时数据采集系统实际方案
• 1.4 论文的章节安排
• 第2章 关键技术
• 2.1 1553B航空通讯总线系统
• 2.1.1 1553B总线简介
• 2.1.2 1553B总线节点功能
• 2.1.3 1553B总线消息传输机制
• 2.2 可编程逻辑器件
• 2.2.1 FPGA与CPLD的特点
• 2.2.2 FPGA与CPLD的差异
• 2.2.3 开发PLD的流程
• 2.3 IDE接口和电子盘
• 2.3.1 IDE接口标准
• 2.3.2 IDE接口传输模式
• 2.3.3 固态硬盘
• 2.4 USB通用串行总线接口
• 2.4.1 USB简介
• 2.4.2 USB物理结构
• 2.4.3 USB设备逻辑结构
• 2.4.4 USB四种传输方式
• 2.4.5 USB通信分层模型
• 2.4.6 USB通信协议
• 第3章 数据采集系统硬件设计
• 3.1 单片机设计
• 3.2 1553B电路设计
• 3.3 IDE电路设计
• 3.4 USB电路设计
• 第4章 数据采集系统软件设计
• 4.1 ARM ADS开发环境简介
• 4.1.1 ADS1.2集成开发环境的组成
• 4.1.2 CodeWarrior IDE简介
• 4.1.3 AXD调试器简介
• 4.2 下位机软件设计
• 4.2.1 IDE接口的设计与实现
• 4.2.1.1 IDE控制器的寄存器模型
• 4.2.1.2 IDE的寻址方式和传输模式
• 4.2.1.3 IDE接口程序设计
• 4.2.2 USB主机驱动程序的设计
• 4.2.2.1 ISP1161初始化
• 4.2.2.2 设备的枚举操作
• 4.2.2.3 USB数据传输过程
• 4.2.3 1553B软件设计
• 4.3 上位机软件设计
• 4.3.1 上位机软件运行环境
• 4.3.2 U盘信息提取
• 4.3.3 事后分析软件设计
• 第5章 结束语
• 参考文献
• 附录
• 致谢