基于嵌入式μClinux油品水分检测仪的研究

论文摘要

随着科学技术的发展，仪器仪表正由传统的指针式仪表向数字化、自动化、智能化、网络化和多功能的方向发展。将嵌入式技术和仪器仪表相结合，具有广阔的应用前景。本文在对ARM嵌入式微处理器的体系结构和μClinux操作系统进行分析基础上，结合油品水分检测的实际情况，从系统软硬件设计、操作系统移植、油品水分检测数据的处理等方面对基于嵌入式μClinux油品水分检测仪进行了重点研究。构建了以S3C44BOX为核心适合本研究课题的嵌入式软硬件平台，实现了操作系统的移植和基于μClinux的驱动程序及应用程序的开发。通过8019网卡驱动程序的设计，结合操作系统自带的TCP／IP协议，实现了仪表的网络化。充分发挥嵌入式系统的图形用户界面功能，为油品水分检测仪提供友好的图形用户界面。针对油品水分检测过程中被测信号测量精度受环境温度影响和传感器本身的非线性等问题，本文采用遗传算法来优化神经网络的权值和阈值的方法进行非线性校正，建立传感器的精确模型。结果表明该算法模型可以快速、准确地得到油品中的水分含量。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的及意义
• 1.2 嵌入式系统概述
• 1.2.1 嵌入式系统的特点
• 1.2.2 嵌入式操作系统分类
• 1.2.3 嵌入式系统现状及发展方向
• 1.3 嵌入式系统在检测仪表中的应用
• 1.4 论文的主要内容及研究工作
• 第二章 油品水分检测仪系统硬件设计
• 2.1 系统硬件结构图
• 2.2 系统各模块电路的设计
• 2.2.1 ARM核心模块
• 2.2.2 信号调理模块
• 2.2.3 通信接口模块
• 2.2.4 人机交互模块
• 2.2.5 存储模块
• 2.2.6 电源模块
• 2.2.7 调试接口模块
• 2.2.8 复位模块
• 2.3 PCB设计
• 2.4 本章小结
• 第三章 嵌入式μClinux操作系统的移植
• 3.1 μClinux操作系统的特点
• 3.1.1 内存管理
• 3.1.2 进程管理
• 3.2 引导程序的移植
• 3.2.1 Bootloader概述
• 3.2.2 Blob 结构分析
• 3.2.3 Blob源程序的修改
• 3.2.4 引导程序固化
• 3.3 μClinux内核的移植
• 3.3.1 内核配置
• 3.3.2 内核移植
• 3.4 文件系统的配置
• 3.4.1 文件系统介绍
• 3.4.2 JFFS2底层驱动的实现
• 3.5 本章小结
• 第四章 系统软件设计
• 4.1 驱动程序开发
• 4.1.1 驱动程序概况
• 4.1.2 网卡驱动程序的开发
• 4.1.3 A/D驱动程序的开发
• 4.2 图形界面程序开发
• 4.2.1 帧缓冲
• 4.2.2 检测仪界面开发
• 4.3 应用程序的开发
• 4.4 本章小结
• 第五章 油品水分检测数据的处理与实现
• 5.1 油品水分检测方法及原理
• 5.1 油品水分检测方法
• 5.1.2 射频法的测量原理
• 5.1.3 温度补偿
• 5.2 信号滤波
• 5.3 水分标定
• 5.4 非线性校正算法
• 5.4.1 基于遗传算法的神经网络的基本原理
• 5.4.2 实验原理与结果分析
• 5.4.3 系统水分检测
• 5.5 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 附录1 电路原理图
• 附录2 部分程序代码
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果