基于嵌入式Linux系统的便携式数采分析仪研究

论文摘要

当前计算机科学与微电子技术的发展为研发新一代便携式数采分析仪提供了广阔的空间。基于Linux系统的便携式数采分析仪已成为嵌入式应用研究中的热点问题。由于大多数PC图形用户界面(GUI)都不适合嵌入式设备,因此,如何搭建一个为用户提供良好界面支持的GUI平台就成为研究的重点和难点,对便携式数采分析仪的研发具有重要的现实意义。本课题针对工厂设备状态监测与故障诊断的实际需求,以开发基于嵌入式Linux系统的便携式数采分析仪为研究目的,同时对图形用户界面的设计及实现进行了研究,其主要内容包括以下五部分:第一,便携式数采分析仪总体框架及开发平台的研究。本课题在基于S3C2410微处理器为核心的硬件平台上,构建嵌入式Linux软件开发平台。同时分析比较Linux系统下多种嵌入式GUI的产品性能及优缺点,最终选择Qt/Embedded作为研究和实现重点。第二,图形界面系统的开发。友好的用户界面是衡量嵌入式系统效率的重要指标,本课题将基于Qt/Embedded的界面框架移植到数采分析仪中,使用面向对象的Qt语言编写了良好的GUI系统。第三,便携式数采分析仪软件功能模块设计与实现。重点对采集显示、信号分析、数据管理模块的原理及其在数采分析仪中的实现进行了研究。第四,应用软件向便携式数采分析仪的移植。本课题研究了Qt/Embedded库及应用软件的交叉编译过程,以及向目标板移植的一般方法。第五,通过实验验证了本数采分析仪的正确性,并对本课题的研究内容进行了总结和展望。本论文设计的数采分析系统中,嵌入式Linux的引入降低了系统的开发难度,增强了系统的稳定性;模块化的系统实现使系统具有更好的通用性和兼容性;良好的GUI支持增强了系统的可操作性。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 国内外相关技术研究现状
• 1.1.1 机械故障诊断技术的发展
• 1.1.2 测试仪器的发展
• 1.1.3 嵌入式系统的发展现状
• 1.1.4 常用的嵌入式操作系统
• 1.1.5 嵌入式Linux 系统的发展及特点
• 1.2 课题的提出及意义
• 1.3 论文主要研究内容
• 1.4 论文章节安排
• 第二章 数采分析仪开发平台
• 2.1 典型嵌入式系统的基本结构
• 2.2 数采分析仪硬件总体框架
• 2.3 数采分析仪软件总体框架
• 2.4 数采分析仪硬件平台
• 2.4.1 ARM－Advanced RISC Machines 概述
• 2.4.2 S3C2410 处理器介绍
• 2.5 数采分析仪软件平台
• 2.5.1 嵌入式操作系统（EOS）的选择
• 2.5.2 图形用户界面
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于Qt/Embedded 的图形界面系统
• 3.1 Qt/Embedded 在PC 机上的安装
• 3.2 Qt/Embedded 的支持工具
• 3.2.1 虚拟帧缓冲工具qvfb
• 3.2.2 Makefile 生成工具qmake
• 3.2.3 可视化设计工具Qt Designer
• 3.3 Qt/Embedded 的信号与插槽机制
• 3.4 Qt/Embedded 开发程序的流程
• 3.5 Qt/Embedded 程序的中文显示
• 3.6 本章小结
• 第四章 数采分析仪软件功能模块设计与实现
• 4.1 数采分析仪软件功能结构
• 4.2 采集显示模块
• 4.2.1 数据采集基本理论
• 4.2.2 采集模块软件结构
• 4.2.3 A/D 采集驱动
• 4.3 信号分析模块
• 4.3.1 设备信号分析与处理
• 4.3.2 信号分析方法在数采分析仪中的实现
• 4.4 数据管理模块
• 4.4.1 路径管理
• 4.4.2 通信接口
• 4.4.3 U 盘通信设计
• 4.4.4 串口通信设计
• 4.4.5 网络通信设计
• 4.5 本章小结
• 第五章 数采分析仪应用软件的移植
• 5.1 交叉编译Qt/Embedded 库
• 5.2 交叉编译嵌入式应用程序
• 5.3 通过NFS 实现PC 机与ARM 板文件系统共享
• 5.3.1 NFS 网络文件系统概述
• 5.3.2 配置NFS 网络文件系统
• 5.4 添加一个Qt/Embedded 应用到QPE
• 5.5 本章小结
• 第六章 系统功能验证与总结展望
• 6.1 系统功能验证
• 6.2 工作总结
• 6.3 研究展望
• 参考文献
• 发表论文和参加科研情况说明
• 致谢