基于ARM-Linux的高速数据采集控制终端的设计

论文摘要

激光测距仪作为电子测量仪器的一种,在军事和民用领域得到了广泛应用。随着网络技术与微电子技术的飞速发展,电子测量仪器具有网络化和高度集成化的发展趋势。使用大规模可编程逻辑器件FPGA制成的高速数据采集卡实现了激光测距电路的集成化,而本文的研究方向则是实现网络化。本文设计了基于ARM-Linux的嵌入式系统,在开发过程中使用了USB协议和WiFi技术,使其作为高速数据采集卡的控制终端和无线网络的一个节点。嵌入式系统使用一个USB host接口与采集卡的USB device接口相连,使用另一个USB host接口插入无线网卡来实现与远端PC机的通信。本文对嵌入式系统的硬件和软件设计进行了详细介绍。硬件电路提供了功能丰富的接口,包括:JTAG接口、USB host接口、RS232串口、RJ45网口等。软件设计包括:Qt界面设计,基于libusb库的USB host接口的开发和基于UDP协议的Socket网络编程。本文还使用MFC编程框架和套接口编程设计了上位机软件,实现了远程控制和采样数据的显示及存储。实验结果表明,嵌入式系统作为下位机,使得采集卡按照指标正常工作,成功地完成了本地控制,同时作为网络结点,能够正确解析上位机命令并做出相应操作,成功地实现了无线通信。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题背景及意义
• 1.2 嵌入式系统国内外发展现状
• 1.3 本文的主要研究内容
• 第2章 激光测距系统相关技术
• 2.1 激光测距系统的总体设计方案
• 2.2 高速数据采集卡介绍
• 2.2.1 脉冲激光测距原理
• 2.2.2 数据采集基本原理
• 2.2.3 数据采集卡指标
• 2.3 USB总线技术
• 2.3.1 USB的发展
• 2.3.2 USB接口特点
• 2.3.3 USB系统分层
• 2.3.4 描述符
• 2.3.5 USB设备请求
• 2.4 WiFi网络组建
• 2.4.1 无线局域网
• 2.4.2 IEEE 802.11 协议
• 2.4.3 无线网卡
• 2.4.4 无线路由器
• 2.4.5 组网
• 2.5 本章小结
• 第3章 控制终端硬件设计
• 3.1 嵌入式系统硬件设计方案
• 3.2 底板各部分电路设计
• 3.2.1 核心板接口和FLASH选择开关
• 3.2.2 供电电路
• 3.2.3 复位电路
• 3.2.4 JTAG接口电路
• 3.2.5 串口电路
• 3.2.6 USB接口
• 3.2.7 触摸屏接口
• 3.2.8 以太网接口
• 3.3 外围器件的选择
• 3.4 本章小结
• 第4章 控制终端软件设计
• 4.1 采集卡软件设计
• 4.1.1 FPGA逻辑编程
• 4.1.2 USB固件设计
• 4.2 嵌入式软件设计
• 4.2.1 嵌入式操作系统的选择
• 4.2.2 Qt界面设计
• 4.2.3 USB host接口的开发
• 4.2.4 套接口编程
• 4.3 PC机界面设计
• 4.4 硬件调试及实验结果
• 4.4.1 建立交叉编译环境
• 4.4.2 软件烧写
• 4.4.3 实验结果及分析
• 4.5 本章小结
• 结论
• 参考文献
• 附录1 电路实物图
• 致谢