论文摘要
现代舰载武器系统对精度的要求不断提高,而甲板变形的存在,使得甲板上各战位点处的局部姿态与主惯导系统的姿态有较大的差异。如果将主惯导系统的姿态信息直接供武器系统使用,武器精度将无法得到保证。因此,掌握舰船甲板的变形信息变得至关重要,分布式舰船姿态基准系统的研制工作迫在眉睫。为了促进分布式舰船姿态基准系统的研制工作,本文设计了一套基于网络通信的嵌入式数据采集系统,作为舰船姿态基准系统研究人员的辅助工具。该系统融合了ARM微处理器、嵌入式操作系统uClinux、网络通信、虚拟仪器软件LabVIEW等元素,具备一定的前瞻性。整个系统包括两大部分:分布式数据采集网络和远程监控计算机。其中,数据采集网络是由若干个数据采集节点以局域网的形式连接在一起的,每个数据采集节点又是一个功能完整的能够独立工作的数据采集设备。在数据采集节点的硬件方面,以ARM微处理器LPC2292为核心,添加了数据存储和网络通信等外围器件,构建了完整的数据采集硬件系统。软件方面,本文详细介绍了基于uClinux的开发平台的构建过程,并在操作系统平台上开发了网络通信和数据采集程序。运行在监控计算机上的监控软件采用LabVIEW开发,模块化地实现了远程节点的管理、网络数据的传输、数据的处理和显示,以及报表输出等功能。最后,对整个系统的功能和数据采集精度进行了验证实验,效果较好。本文提出的系统构建模式顺应嵌入式系统领域未来的发展方向,能够为在该领域开展工作的研究人员提供一定的参考。
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摘要ABSTRACT第1章 绪论1.1 课题研究的背景和意义1.2 数据采集过程分析1.3 相关技术发展现状1.3.1 嵌入式数据采集系统发展现状1.3.2 虚拟仪器技术发展现状1.4 论文的主要内容第2章 uClinux系统2.1 uClinux系统概述2.2 uClinux的内存管理2.3 uClinux的进程管理2.4 uClinux的小型化方法2.4.1 uClinux的内核加载方式2.4.2 uClinux的根文件系统2.4.3 uClinux的应用程序库2.5 uClinux的开发工具2.6 本章小结第3章 基于ARM的数据采集节点硬件设计3.1 硬件设计总体思路3.2 微处理器LPC2292的结构3.3 微处理器LPC2292的最小系统3.3.1 最小系统框图3.3.2 电源电路3.3.3 时钟电路3.3.4 复位电路3.3.5 JTAG接口电路3.4 存储器扩展电路3.4.1 扩展RAM3.4.2 扩展NOR FLASH3.4.3 扩展NAND FLASH3.5 显示电路3.6 RS-232串口电路3.7 以太网控制器接口电路3.8 采样前端电路3.8.1 参考信号处理电路3.8.2 采样通道信号处理电路3.9 本章小结第4章 基于uClinux的数据采集节点软件设计4.1 uClinux开发平台的构建4.1.1 宿主机和目标机4.1.2 建立交叉开发环境4.1.3 下载uClinux内核到目标机4.1.4 启动uClinux4.1.5 其它4.2 uClinux环境下的网络通信编程4.2.1 uClinux套接字函数4.2.2 uClinux下TCP通信的实现4.3 数据采集节点程序设计4.3.1 程序设计总体思路4.3.2 打开设备文件4.3.3 网络连接程序4.3.4 数据采集、显示程序4.3.5 子进程程序4.3.6 Makefile文件4.3.7 程序固化4.4 本章小结第5章 基于LabVIEW的上位机软件设计5.1 LabVIEW简介5.1.1 VI的组成5.1.2 LabVIEW的操作模板5.1.3 LabVIEW程序设计过程5.2 上位机软件总体设计思路5.3 程序设计5.3.1 前面板设计5.3.2 数据接收模块5.3.3 数据发送模块5.3.4 数据处理与图像显示模块5.3.5 数据显示与文本保存模块5.3.6 报表输出模块5.3.7 其它模块5.4 软件开发过程中获得的经验5.4.1 基于TCP的网络传输数据的处理5.4.2 软件滤波5.4.3 提高LabVIEW程序运行效率的方法5.4.4 LabVIEW多线程编程方法5.5 本章小结第6章 系统功能验证与应用6.1 系统总体结构6.2 系统验证实验6.2.1 实验方案6.2.2 数据采集节点的运行6.2.3 上位机软件的运行6.2.4 采集数据分析6.3 系统综合评价6.4 本章小结结论参考文献攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果致谢
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