基于ARM技术的Langmuir探针系统开发

论文摘要

被称为物质第四态的等离子体有着许多独特的物理和化学性质,目前等离子体技术已广泛应用于能源、航空、环境科学、国防及材料表面改性等领域。准确测量等离子体参数,是空间探测、航天器防护及扩展其在各个领域应用范围的关键环节。等离子体诊断的方法很多,其中Langmuir探针诊断技术由于其仪器简单、处理方法简便、可靠,适用范围广等特点,而成为迄今应用最广泛的低温等离子体诊断技术。随着等离子体放电技术的不断进步,Langmuir探针在形状、材料、数据采集及处理等方面都有很大改进。本课题根据Langmuir探针装置特点和技术要求,将ARM嵌入式技术引入等离子体诊断领域,建立基于ARM技术的Langmuir探针等离子体诊断系统。系统的输入信号是由模拟电路测得的Langmuir探针电压、电流模拟信号,充分利用了嵌入式微处理器高性能、低功耗、低成本以及内部集成了众多控制器的优点,采用了三星公司的基于ARM技术的32位微处理器S3C44B0X作为内核,完成人机界面、数据采集、通讯等功能的开发。系统由硬件平台和软件平台两部分组成。硬件部分主要有S3C44B0X的核心电路：包括存储器电路,电源、复位电路和JTAG调试电路；和外部接口电路：包括LCD显示电路、A/D转换电路、串行通讯电路等。软件部分采用C语言和汇编语言完成程序设计,系统的启动代码部分主要运用汇编语言,各个功能模块的初始化和应用程序设计主要运用C语言。系统开发方法采用宿主机/目标机的方法,软件开发环境使用ARM公司推出的ADS1.2集成开发环境。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 研究背景和国内外研究现状
• 1.1.1 引言
• 1.1.2 等离子体静电探针法的发展史
• 1.1.3 等离子体静电探针法的演变历程和适用范围
• 1.1.4 Langmuir探针诊断的研究进展
• 1.1.5 Langmuir探针系统的数据采集方法
• 1.2 嵌入式系统的研究现状
• 1.2.1 嵌入式处理器的发展
• 1.2.2 嵌入式系统的研究现状
• 1.2.3 ARM微处理器概述
• 1.3 课题的背景及意义
• 1.4 本文的主要内容
• 第二章 Langmuir探针系统的原理与总体设计方案
• 2.1 Langmuir探针原理、结构
• 2.2 系统总体结构
• 2.3 系统分析与硬件选型
• 2.3.1 系统功能要求
• 2.3.2 ARM芯片的选择
• 2.3.3 S3C44B0X芯片的介绍
• 第三章 系统硬件设计与实现
• 3.1 系统硬件的概述
• 3.2 最小系统核心模块
• 3.2.1 Flash存储器接口电路
• 3.2.2 SDRAM接口电路
• 3.2.3 电源、复位电路
• 3.2.4 JTAG接口电路
• 3.3 人机接口模块设计
• 3.3.1 LCD显示模块
• 3.3.2 键盘接口
• 3.4 A/D转换电路设计
• 3.5 串行通信接口
• 3.5.1 UART概述
• 3.5.2 串口模块电路连接
• 第四章 系统软件设计与实现
• 4.1 系统的启动程序
• 4.1.1 Bootloader的作用
• 4.1.2 S3C44B0X启动程序配置
• 4.2 应用程序初始化
• 4.3.1 液晶显示子程序模块
• 4.3.2 数据采集模块
• 4.3.3 串口通讯程序
• 4.3.4 按键扫描程序设计
• 4.3 主程序设计
• 第五章 ARM开发环境与系统调试
• 5.1 ARM开发环境
• 5.2 硬件调试
• 第六章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢