基于ARM的1553B实时数据采集系统硬件开发

论文摘要

现代工业生产和科学研究对数据采集的要求日益提高,特别是在航空、航天、航海等领域往往需要对系统运行状态数据进行监视和采集,从而对整个系统的监视数据进行事后分析。本课题就是提供了一种高速数据采集及存储系统的解决方案,该系统需要将嵌入式微处理器及电子硬盘直接嵌入具有1553B总线及USB总线的采集卡上,实现对1553B数据总线上数据的监视和实时记录。本文先介绍了数据采集系统设计的背景和意义,确定了课题的设计思路和方案并探讨了体系结构中几个关键技术。包括:1553B航空通讯总线技术,可编程逻辑器件的开发技术,IDE、USB等接口技术,这些是本课题研究的基础。接着,本文着重介绍了1553B实时数据采集系统的设计与实现。首先分析了系统的组成、功能,根据其资源要求进行器件选择,并对单片机、1553B、IDE、USB接口电路进行详细设计。然后使用Protel对电路板进行制作。在此基础上,本文阐述了协议芯片的配置方法,实现了1553B数据采集系统间的通讯及中断功能,达到了开发技术指标。其次本文简要介绍了采集系统运行在ARM单片机上用于系统总线控制,以及1553B接口、IDE接口、USB接口等接口程序的下位机软件和U盘数据下载及ICD数据事后分析的上位机软件的软件设计思路和设计流程。最后,对课题设计过程进行总结,总结了当前研究工作的完成情况,并指出了当前研究工作中不足之处和需要进一步完善的地方。目前,1553B实时数据采集已经完成了样机的系统设计,硬件开发,软件设计,连线测试等工作,并达到了设计要求,实现了它的所有功能。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 本课题来源与背景
• 1.2 本课题的目的和意义
• 1.2.1 实时数据采集系统的目的
• 1.2.2 实时数据采集系统的意义
• 1.3 实时数据采集系统设计方案
• 1.3.1 实时数据采集系统设计思路
• 1.3.2 实时数据采集系统实际方案
• 第2章 解决数据采集系统需要的关键技术
• 2.1 1553B航空通讯总线系统
• 2.1.1.1553B总线简介
• 2.1.2.1553B总线节点功能
• 2.1.3.1553B总线消息传输协议和格式
• 2.2 可编程逻辑器件（PLD）
• 2.2.1 FPGA与CPLD的特点
• 2.2.2 FPGA与CPLD的差异
• 2.2.3 开发PLD的流程
• 2.3 IDE接口和电子盘
• 2.3.1 IDE接口简介
• 2.3.2 IDE接口标准
• 2.3.3 IDE接口传输模式
• 2.3.4 电子硬盘简介
• 2.4 USB通用串行总线接口
• 2.4.1 USB简介
• 2.4.2 USB物理结构
• 2.4.3 USB设备逻辑结构
• 2.4.4 USB四种传输方式
• 2.4.5 USB通信分层模型
• 2.5 电路板设计软件Protel
• 第3章 实时数据采集系统的硬件设计
• 3.1 数据采集系统总体逻辑的设计与实现
• 3.2 单片机选型与设计
• 3.2.1 单片机的选型
• 3.2.2 程序存储区的选择
• 3.2.3 电压的提供
• 3.2.4 复位电路的设计
• 3.2.5 工作状态转换的设计
• 3.3 1553B芯片选型与电路设计
• 3.3.1 芯片的选型
• 3.3.2 BU-61580设计组成原理
• 3.4 电子硬盘的选型与IDE电路设计
• 3.4.1 采用IDE接口的优点
• 3.4.2 SSD的选型
• 3.4.3 IDE接口的设计原理
• 3.4.4 硬盘内的记录复位
• 3.5 USB主控芯片的选型与电路设计
• 3.5.1 USB主控芯片的选型
• 3.5.2 硬件设计原理
• 3.5.3 U盘的选型
• 3.5.4 U盘传输指示
• 第4章 实时数据采集系统的软件设计（简要说明）
• 4.1 下位机软件设计
• 4.2 上位机软件设计
• 第5章 总结展望
• 参考文献
• 致谢