基于S3C2410现场智能测斜仪的研究与开发

论文摘要

测斜技术是测量方法和仪器相结合,测量和监控地下空间的位置及其方向位移、倾角变化等,测斜仪系统广泛应用于铁路交通、水电大坝、桥梁、建筑、矿山、地质环境勘察及其它岩土工程领域,以保证岩土工程重要环节的安全顺利进行。本文从测斜仪的系统组成和工作原理出发,结合基于ARM9的嵌入式系统开发原理及过程,从系统的软硬件设计、操作系统的移植、图形用户界面的开发、嵌入式数据库的应用等方面对现场智能测斜仪的设计与开发进行了重点研究。该仪器以ARM920T内核芯片S3C2410作为处理器核心,并围绕其进行了硬件系统的设计。采用芬兰VTI公司先进的倾角测量传感器芯片SCA100T-D02作为敏感元件,采用LCD显示器、触摸屏实现了数据显示和人机交互,采用USB接口、串口实现与PC的数据传输,另外还包括传输电缆、专用测斜管、可充电电源等部分。在对硬件体系结构和linux操作系统进行深入分析的基础上,完成了嵌入式linux操作系统的移植,选用MiniGUI作为图形用户界面支持系统,实现了嵌入式数据库SQLite的应用。成功开发了包含中文字符输入的MiniGUI软键盘模块、基于数据库的测量数据管理系统、连接倾角传感器的SPI设备驱动程序、测斜仪图形界面应用程序等,使整套系统具有测量精度高、稳定可靠性好、使用简便和测量现场化等优点。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 研究目的与意义
• 1.1.1 测斜仪的作用与应用现状
• 1.1.2 国内测斜仪的不足及改进方法
• 1.2 测斜仪的工作原理
• 1.2.1 倾角的测量
• 1.2.2 水平位移的测量
• 1.2.3 测斜仪的工作过程
• 1.3 嵌入式系统在仪器仪表中的应用
• 1.4 本论文的主要研究内容
• 第二章 硬件平台研究与设计
• 2.1 硬件系统总体设计
• 2.2 处理器的选型
• 2.2.1 ARM处理器的简介
• 2.2.2 S3C2410的介绍
• 2.3 倾角传感器的选型
• 2.3.1 SCA100T传感器的结构和特性
• 2.3.2 转换输出与计算方法
• 2.3.3 SPI串行数据接口
• 2.4 显示器和触摸屏
• 2.4.1 LCD显示器
• 2.4.2 触摸屏
• 2.5 通信接口
• 2.6 存储模块
• 2.6.1 SDRAM存储器模块
• 2.6.2 闪速存储器（Flash）模块
• 2.7 本章小结
• 第三章 嵌入式Linux操作系统的移植
• 3.1 嵌入式Linux操作系统
• 3.2 交叉编译环境的建立
• 3.2.1 交叉编译工具链
• 3.2.2 交叉编译工具链的安装
• 3.3 引导装载器（Bootloader） 的移植
• 3.3.1 Bootloader的选择
• 3.3.2 PPCBoot的移植
• 3.4 Linux内核的移植
• 3.4.1 内核的配置
• 3.4.2 编译内核
• 3.5 文件系统的移植
• 3.5.1 根文件系统的基本结构
• 3.5.2 BusyBox系统程序工具
• 3.5.3 函数库
• 3.5.4 设备文件
• 3.5.5 系统初始化进程
• 3.5.6 制作RAM disk
• 3.6 本章小结
• 第四章 图形用户界面和嵌入式数据库的开发
• 4.1 图形用户界面支持系统的选择
• 4.2 MiniGUI的体系结构与程序构成
• 4.3 SQLite介绍
• 4.4 MiniGUI与SQLite的移植
• 4.4.1 MiniGUI移植
• 4.4.2 数据库SQLite移植
• 4.5 基于MiniGUI的软键盘设计
• 4.5.1 MiniGUI的Coolbar控件及输入法窗口介绍
• 4.5.2 软键盘的实现方法
• 4.5.3 软键盘的应用
• 4.6 测量数据管理系统的设计
• 4.6.1 MiniGUI与SQLite相关编程
• 4.6.2 SQLite中表的内容显示到ListView控件
• 4.6.3 ListView控件的显示内容保存到SQLite数据库
• 4.6.4 基于MiniGUI与SQLite的数据管理系统实现
• 4.7 本章小结
• 第五章 系统软件设计
• 5.1 系统设备驱动程序的开发
• 5.1.1 Linux驱动程序的概念
• 5.1.2 设备类型的分类
• 5.1.3 驱动程序的结构
• 5.1.4 SPI驱动程序的开发
• 5.2 测斜仪应用程序设计
• 5.2.1 系统相关流程图
• 5.2.2 系统运行界面
• 5.3 本章小结
• 第六章 结束语
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读学位期间主要的研究成果