基于虚拟仪器和嵌入式控制技术的网络测控平台设计与实现

论文摘要

虚拟仪器技术是测控行业中应用最为广泛的技术之一，互联网的飞速发展使基于Internet的网络测控技术成为现实，而目前嵌入式技术在各个领域中的应用正在不断的扩展。本文在分析相关技术的基础上，研究并实现了基于虚拟仪器和嵌入式技术的网络测控平台，使它们各自的应用范围得到了进一步的扩充。 本文围绕如何实现网络测控平台的一些关键问题以网络架构模型C／S的两部分分别展开讨论和研究。在客户端，首先对虚拟仪器技术进行了系统的分析，在此基础上引出了虚拟仪器的开发工具LabWindows／CVI，接着介绍了利用LabWindow／CVI开发虚拟仪器的相关知识，详细分析了它的网络TCP函数库，同时利用其开发完成了网络测控平台的虚拟仪器客户端。在服务器端，以嵌入式系统为开端，介绍了当前主要的嵌入式操作系统，同时对本文中采用的嵌入式Linux操作系统进行了细致的分析，突出了它的优点。然后，从构建嵌入式Linux系统的最底层开始，逐步介绍构建过程中所涉及的知识，主要包括Bootloader的开发，Linux内核的裁减和移植，Ramdisk和jffs2文件系统的建立等，接着介绍了Linux系统下驱动程序开发知识，完成了控制系统和数据采集系统驱动程序和应用程序的开发，最后利用网络编程技术完成了嵌入式Linux系统端服务器程序的开发，同时也意味着整个网络测控平台的实现。 本文所完成的网络测控平台是网络测控实验室中的一个重要的组成部分，主要用于待测模拟量进行A／D转换并把数据通过Internet传输到虚拟仪器客户端。同时测控平台的控制系统部分用于实现对摄像头云台的控制。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 概述
• 1.1.1 网络测控
• 1.1.2 虚拟仪器技术与嵌入式技术运用于网络测控
• 1.2 网络测控平台的发展现状
• 1.3 网络测控平台的设计方案
• 1.4 研究意义
• 1.5 主要工作与章节安排
• 第二章 虚拟仪器技术及其在网络测控中的应用
• 2.1 虚拟仪器概述
• 2.1.1 虚拟仪器的基本概念
• 2.1.2 虚拟仪器的硬件平台
• 2.1.3 虚拟仪器的软件
• 2.1.4 虚拟仪器的设计方法
• 2.2 虚拟仪器的发展与特点
• 2.2.1 仪器的发展过程
• 2.2.2 虚拟仪器的发展方向
• 2.2.3 虚拟仪器的特点
• 2.3 虚拟仪器与网络测控
• 2.3.1 网络测控的网络模型
• 2.3.2 虚拟仪器网络测控实现方式
• 2.3.3 虚拟仪器网络测控系统中嵌入式系统模块的接入
• 第三章 用LabWindows/CVI开发网络测控平台的虚拟仪器
• 3.1 LabWindows/CVI简介
• 3.1.1 LabWindows/CVI下虚拟仪器软件的组成
• 3.1.2 LabWindows/CVI的编程思想
• 3.1.3 LabWindows/CVI编程的基本步骤
• 3.1.4 LabWindows/CVI的函数库
• 3.2 网络测控平台虚拟仪器端的开发
• 3.2.1 LabWindows/CVI的TCP函数库
• 3.2.2 网络测控平台中客户端分析
• 3.2.3 客户端虚拟仪器的程序设计
• 3.2.4 虚拟仪器面板的设计
• 第四章 嵌入式系统概述
• 4.1 嵌入式系统简介
• 4.1.1 嵌入式系统定义
• 4.1.2 嵌入式系统硬件的特征
• 4.1.3 嵌入式系统软件的特征
• 4.1.4 嵌入式系统开发工具和环境
• 4.1.5 实时操作系统开发平台
• 4.2 几种主流的嵌入式操作系统
• 4.3 嵌入式Linux操作系统
• 4.3.1 嵌入式Linux的优点
• 4.3.2 嵌入式Linux的各种版本
• 第五章 嵌入式Linux系统的开发与分析
• 5.1 交叉开发环境
• 5.1.1 交叉编译简介
• 5.1.2 交叉编译环境的建立
• 5.2 引导程序Bootloader的开发
• 5.2.1 Bootloader的概念
• 5.2.2 Bootloader的结构框架
• 5.2.3 U-Boot的移植
• 5.3 Linux内核的移植
• 5.3.1 移植的概念
• 5.3.2 Linux内核结构
• 5.3.3 Linux内核的移植
• 5.4 Ramdisk的建立
• 5.4.1 Busybox介绍
• 5.5 文件系统的移植
• 5.5.1 Jffs2文件系统
• 5.6 小结
• 第六章 嵌入式Linux系统在网络测控中的应用开发
• 6.1 Linux设备驱动概述
• 6.2 设备驱动程序基础
• 6.2.1 设备驱动中的关键数据结构
• 6.2.2 备驱动开发中的基本函数
• 6.2.3 驱动程序的设备号
• 6.2.4 设备入口点
• 6.3 设备驱动模块化
• 6.3.1 内核空间和用户空间
• 6.4 控制系统和数据采集系统的驱动程序开发
• 6.4.1 控制系统驱动程序的实现
• 6.4.2 数据采集系统驱动程序的实现
• 6.5 应用程序开发
• 6.5.1 程序设计分析
• 6.5.2 程序设计实现
• 6.6 小结
• 第七章 结束语
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表论文情况
• 致谢
• 附录