基于嵌入式系统的数字记录仪的研制

论文摘要

随着仪器仪表工业的不断发展和记录仪表对智能化、虚拟化、网络化的需求，将嵌入式芯片用于工业控制现场的记录仪表是必然的。新一代的嵌入式芯片不仅处理速度远远大于普通单片机，而且丰富的外围电路也大幅度缩短了产品的开发周期。本文主要研究嵌入式系统在数字记录仪中的应用。在调查数字记录仪的现状与发展趋势的基础上，采用嵌入式ARM芯片LPC2292为核心处理器，构建数字记录仪的系统构架。主要分为数字记录仪的硬件系统与软件系统，具体包括数据采集、数据处理、数据存储、人机交互等模块。本文采用μC／OS-Ⅱ为实时操作系统，以ADS1.2为软件开发工具，编写针对各种硬件模块的软件作为应用子程序，被μC／OS-Ⅱ来调用，以实现数字记录仪的功能。本文的主要工作为：1．调查了记录仪的现关与发展趋势，分析嵌入式技术应用于数字记录仪的特点，寻找一种合适的设计方案。2．数字记录仪系统结构框架的设计，包括记录仪硬件系统结构的设计和记录仪软件系统结构的设计。3．数字记录仪硬件电路设计，绘制数字记录仪电路图，焊电路板，调试电路。4．研究μC／OS-Ⅱ实时操作系统的内核结构，为μC／OS-Ⅱ在Phillips的LPC2292嵌入式MCU上的移植作理论准备。5．开展具体的移植工作，包括改写OSCPU.H，OSCPUA.ASM和OSCPRC.C等三个头文件，构建嵌入式软件开发平台。6．分析数字记录仪的功能，设计相应的应用软件模块。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 课题研究的目的和意义
• 1.2 仪表技术的发展现状
• 1.3 记录仪的发展
• 1.4 本课题内容
• 1.5 本课题任务
• 第2章 基于嵌入式系统数字记录仪的基本构成
• 2.1 嵌入式系统
• 2.1.1 嵌入式系统的特点
• 2.1.2 嵌入式实时系统的基本概念
• 2.2 数字记录仪的系统结构
• 2.2.1 数字记录仪系统硬件结构
• 2.2.2 数字记录仪系统软件结构
• 第3章 数字记录仪的系统硬件结构
• 3.1 数字记录仪的系统设计
• 3.2 记录仪各模块的设计
• 3.2.1 主控芯片及外围电路
• 3.2.2 信号调理电路
• 3.2.3 人机接口
• 3.2.4 数据存储
• 3.2.5 通信接口
• 3.2.6 报警电路
• 3.2.7 A/D 转换
• 第4章 数字记录仪系统软件设计
• 4.1 系统软件结构
• 4.2 实时操作系统内核
• 4.2.1 μC/OS-II 的特点
• 4.2.2 μC/OS-II 的任务调度机制
• 4.2.3 μC/OS-II 的中断处理
• 4.3 操作系统的移植
• 4.3.1 Arm 态下处理器操作模式
• 4.3.2 ARM 的堆栈
• 4.3.3 μC/OS-II 移置的相关问题
• 4.4 嵌入式软件开发
• 4.4.1 μC/OS-II 的初始化
• 4.4.2 目标板的初始化
• 4.4.3 多任务环境的创建
• 4.4.4 多任务的配置及创建
• 4.4.5 多任务的应用程序
• 第5章 数字记录仪的系统调试与通信
• 5.1 数字记录仪系统调试
• 5.1.1 数字记录仪硬件调试
• 5.1.2 应用软件开发平台
• 5.1.3 数字记录仪应用软件的调试
• 5.2 上位机软件
• 第6章 总结与展望
• 1.系统设计结构
• 2.工作总结
• 3.嵌入式数字记录仪系统的进一步研究
• 参考文献
• 致谢
• 附录 1 嵌入式数字记录仪硬件电路
• 附录 2 读研期间本文作者所发表的论文