500MSa/s任意波形发生器的嵌入式控制系统设计

论文摘要

基于直接数字合成（DDS）技术的任意波形发生器具有输出频率稳定、准确,波形质量好和输出频率范围宽等一系列独特的优点,因而广泛应用于现代测试领域。嵌入式系统具有可运行操作系统以提供友好的人机交互界面、功耗小、成本低、资源丰富等优点,成为任意波形发生器的控制系统的理想方案。本文结合项目“基于DDS的500MSa/s任意波形发生器”的开发,围绕“任意波形发生器的嵌入式控制系统设计”这一课题展开研究,首先简单介绍了本仪器的总体架构和各功能模块,并从本仪器的软硬件需求出发,提出了控制模块基于ARM-Linux的嵌入式系统设计方案,完成了嵌入式控制系统的硬件电路设计和系统引导程序、嵌入式Linux操作系统移植。最后针对调试和测试中出现的问题,进行了分析,并提出了实际的解决措施。本文的主要研究内容包括:1.分析任意波形发生器的软硬件需求,提出了该仪器微处理器系统的嵌入式设计方案,选择符合该仪器设计要求的嵌入式微处理器和嵌入式操作系统,最终给出了软硬件总体设计方案。2.结合任意波形发生器的硬件需求,以ARM微处理器S3C2410A为核心,设计完成了该仪器的嵌入式控制模块的硬件电路。3.设计实现了该硬件电路的系统引导程序Bootloader。结合嵌入式Linux启动代码的分析,总结出了移植Linux操作系统的要点,设计实现了网卡和键盘的驱动程序,建立了文件系统,最后给出内核的裁剪方法。按照上述软硬件设计方案,目前符合任意波形发生器要求的ARM-Linux的嵌入式控制系统已经正常运行,方便了后续用户应用程序的开发。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 引言
• 1.1 任意波形发生器国内外发展概况
• 1.2 嵌入式系统概述
• 1.3 本文的研究内容
• 第二章 总体设计
• 2.1 任意波形发生器总体结构
• 2.2 嵌入式控制系统选型
• 2.2.1 嵌入式系统的开发流程
• 2.2.2 需求分析
• 2.2.3 嵌入式处理器选型
• 2.2.4 嵌入式操作系统选型
• 2.3 微处理器控制系统总体设计
• 2.3.1 硬件电路总体设计
• 2.3.2 软件设计
• 第三章 硬件电路设计
• 3.1 S3C2410A 简介
• 3.2 电源和时钟电路
• 3.3 控制接口
• 3.4 存储器接口电路设计
• 3.4.1 SDRAM 接口电路设计
• 3.4.2 Flash 存储器接口电路设计
• 3.5 人机交互接口电路设计
• 3.6 以太网接口电路设计
• 3.7 通用接口电路设计
• 3.8 PCB 板的设计
• 第四章 系统引导程序设计和嵌入式LINUX 移植
• 4.1 准备工作
• 4.2 系统引导程序 Bootloader 设计
• 4.3 嵌入式 Linux 的移植
• 4.3.1 Linux 内核启动过程概述
• 4.3.2 Linux 移植要点
• 4.3.3 Linux 驱动程序设计
• 4.3.4 文件系统的建立
• 4.4 嵌入式 Linux 的裁剪
• 第五章 调试与验证
• 5.1 硬件调试
• 5.2 软件调试
• 5.3 调试中出现的问题及解决办法
• 5.4 测试与结果
• 第六章 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录I
• 附录II
• 在学期间的研究成果