嵌入式软件技术在地震前兆数据采集中的应用研究

论文摘要

随着现代计算机技术、微处理器技术、通信技术的迅速发展,地震前兆观测已经进入数字化、网络化时代。嵌入式技术作为地震前兆观测的关键支撑技术,为地震前兆观测仪器的应用开发提供重要支持,推进了地震前兆观测仪器向微型化、低功耗、智能化方向发展。目前,地震前兆数据采集要求具备两方面功能：一方面要实现高精度数据采集,能够在现场完成多控制流程的实时性观测任务；另一方面要求实现网络化数据通信,能够与互连网相连进行远程监控。而地震前兆数据采集器多数采用基于X86的计算机系统或具有网络通信功能的16/24位单片机,由于嵌入式技术应用不足,不能有效地实现数据采集功能。为提高地震前兆数据采集器的整体系统性能,开展专业化嵌入式技术研究与实践应用工作具有十分重要的意义。本文结合典型嵌入式数据采集器的硬件环境,根据地震前兆观测的实时数据采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输等数据采集要求,研究相应的嵌入式软件技术。针对主流嵌入式Linux进行比较详细的系统研究,按照嵌入式软件开发流程,设计嵌入式操作系统、设备驱动和网络支持软件、应用软件的开发方法；并针对几种地震前兆数据采集器进行需求分析,应用设计的软件开发方法,设计嵌入式软件,实现数据采集功能。本文设计的典型数据采集器的嵌入式软件开发方法,可以作为嵌入式系统的开发参考和技术服务。完成嵌入式软件开发的GM4磁力仪、GPS跨断层仪和压力仪的数据采集器,成功实现了高精度数据采集和网络化数据通信功能,已经实际应用到地震前兆观测领域中。论文为开发面向用户、面向产品、面向应用的嵌入式系统提供了一定的研发价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• §1.1 研究背景
• §1.1.1 数据采集器技术概述
• §1.1.2 嵌入式软件技术发展动态
• §1.2 数据采集软件总体需求分析
• §1.2.1 功能需求分析
• §1.2.2 性能需求分析
• §1.3 研究目标与内容
• §1.3.1 研究目标
• §1.3.2 研究内容
• 第二章 嵌入式操作系统构建
• §2.1 操作系统选型
• §2.1.1 系统硬件分析
• §2.1.2 操作系统分析
• §2.1.3 开发平台搭建
• §2.2 内核编译
• §2.2.1 选择内核
• §2.2.2 配置内核
• §2.2.3 生成内核
• §2.3 系统引导
• §2.3.1 主引导记录
• §2.3.2 引导加载程序
• §2.3.3 内核启动
• §2.4 文件系统组建
• §2.4.1 文件系统结构
• §2.4.2 文件系统类型选择
• §2.4.3 文件系统内容定制
• §2.5 操作系统移植
• §2.5.1 内核引导加载
• §2.5.2 内核和文件系统移植
• 第三章 驱动软件设计和网络支持软件设计
• §3.1 驱动软件设计
• §3.1.1 设备驱动分析
• §3.1.2 驱动模块调用
• §3.1.3 驱动程序编写
• §3.2 网络服务软件设计
• §3.2.1 网络协议栈
• §3.2.2 网络服务程序编制
• 第四章 应用软件设计
• §4.1 开发环境建立
• §4.1.1 应用需求分析
• §4.1.2 编译工具准备
• §4.1.3 交叉编译开发
• §4.2 多任务程序设计
• §4.2.1 多进程通信
• §4.2.2 线程通信
• §4.3 网络通信编程
• §4.3.1 套接字编程
• §4.3.2 网络通信流程
• §4.4 串口通信编程
• §4.4.1 串口设备操作
• §4.4.2 串口终端通信
• 第五章 典型数据采集软件设计
• §5.1 GM4磁力仪数据采集器软件
• §5.1.1 需求分析
• §5.1.2 系统构建
• §5.1.3 功能实现
• §5.2 GPS跨断层仪数据采集器软件
• §5.2.1 需求分析
• §5.2.2 系统构建
• §5.2.3 功能实现
• §5.3 压力仪数据采集器软件
• §5.3.1 需求分析
• §5.3.2 系统构建
• §5.3.3 功能实现
• 第六章 典型数据采集软件测试
• §6.1 GM4磁力仪数据采集器软件测试
• §6.1.1 软件系统测试
• §6.1.2 整机运行
• §6.2 GPS跨断层仪数据采集器软件测试
• §6.2.1 软件系统测试
• §6.2.2 整机运行
• §6.3 压力仪数据采集器软件测试
• §6.3.1 软件系统测试
• §6.3.2 整机运行
• 第七章 研究总结
• §7.1 研究成果
• §7.2 研究展望
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历及发表文章