手持式频谱分析仪嵌入式系统设计

论文摘要

频谱分析仪是微波测量仪器中最基础、最常用的仪器之一,显示的是信号频率和功率的关系,广泛应用于电子对抗、移动通信和广播电视。手持式频谱分析仪是小型化、便携式的频谱分析仪,主要用于野外和现场测量,具有较高的性价比。而嵌入式系统作为软硬件均可裁减的专用计算机系统,具有高性能、小型化、低功耗、低成本的特点,恰好能够满足手持式测试仪器的设计要求。本文的研究内容是将嵌入式技术应用于频谱分析仪的开发,设计出一款小型化、智能化、网络化的手持式频谱分析仪。在手持式频谱分析仪中,嵌入式系统负责整个仪器的控制、人机用户界面和外部通信。论文简要介绍了手持式频谱分析仪的原理和方案,详细阐述了手持式频谱分析仪嵌入式系统的硬件、软件设计。手持式频谱分析仪嵌入式系统的硬件以ARM9微控制器AT91RM9200为核心,硬件设计包括微控制器最小系统的设计、扩展存储器的设计、外部通信接口和LCD显示接口的设计。软件以Linux操作系统为平台,设计内容包括开发环境的搭建、启动引导程序U-Boot的移植、硬件设备驱动程序的开发和应用程序的开发,其中应用程序的开发使用了图形中间件MiniGUI和多线程技术。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 手持式频谱分析仪国内外发展动态
• 1.3 嵌入式技术的概况
• 1.4 毕业设计的主要内容
• 第二章 手持式频谱分析仪的总体方案
• 2.1 手持式频谱分析仪的需求分析
• 2.2 频谱分析仪基本原理
• 2.2.1 扫频频谱分析仪：传统频域分析
• 2.2.2 矢量信号分析仪：数字调制分析
• 2.2.3 实时频谱分析仪：触发，捕获，分析
• 2.3 手持式频谱分析仪总体设计方案
• 2.4 嵌入式系统在手持式频谱分析仪中的地位和作用
• 2.5 嵌入式系统的方案选择
• 2.5.1 嵌入式微处理器的选择
• 2.5.2 嵌入式操作系统的选择
• 第三章 手持式频谱分析仪嵌入式系统硬件设计
• 3.1 硬件总体设计框架
• 3.2 ARM 最小系统设计
• 3.2.1 电源电路
• 3.2.2 时钟电路
• 3.2.3 复位电路
• 3.2.4 启动模式选择
• 3.2.5 JTAG 电路
• 3.2.6 DEBUG 串口
• 3.3 外部扩展存储器
• 3.3.1 SDRAM 电路
• 3.3.2 NOR FLASH 电路
• 3.4 与仪器其他模块的接口设计
• 3.4.1 与FPGA 通信的SPI 接口
• 3.4.2 与DSP 通信的HPI 接口
• 3.4.3 与前面板通信的USART 接口
• 3.4.4 与温度传感器通信的IIC 接口
• 3.5 外部通信接口设计
• 3.5.1 以太网接口
• 3.5.2 USB 接口
• 3.5.3 GPIB 接口
• 3.6 显示接口设计
• 3.7 印制电路板的绘制
• 第四章 手持式频谱分析仪嵌入式系统软件设计
• 4.1 软件总体结构
• 4.2 嵌入式Linux 软件开发环境的搭建
• 4.3 启动引导程序U-Boot 的移植
• 4.3.1 U-Boot 简介
• 4.3.2 U-Boot 的源码结构
• 4.3.3 U-Boot 的移植步骤
• 4.4 硬件设备驱动程序设计
• 4.4.1 Linux 驱动程序概述
• 4.4.2 驱动程序设计的基本方法
• 4.4.3 PIO 驱动程序设计
• 4.4.4 HPI 总线驱动程序设计
• 4.4.5 IRQ0 驱动程序设计
• 4.5 图形用户界面MiniGUI
• 4.5.1 MiniGUI 简介
• 4.5.2 MiniGUI 的优势
• 4.5.3 MiniGUI 程序开发的基本方法
• 4.6 应用程序设计
• 4.6.1 多线程技术
• 4.6.2 主线程
• 4.6.3 数据接收处理线程
• 4.6.4 串口监测线程
• 4.6.5 温度监测线程
• 第五章 系统测试与结果
• 5.1 硬件电路调试
• 5.1.1 最小系统硬件调试
• 5.1.2 存储器硬件调试
• 5.1.3 以太网接口硬件调试
• 5.1.4 显示接口硬件调试
• 5.2 软件功能测试
• 5.2.1 U-Boot 功能测试
• 5.2.2 硬件设备驱动程序功能测试
• 5.2.3 MiniGUI 功能测试
• 5.3 系统功能测试
• 第六章 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 个人简历、项目成果及发表论文