基于ARM-Linux的油气性质分析仪初步设计与开发

论文摘要

石油是重要的战略贮备资源,实施先进控制对于石油石化企业提高生产效率,提升油品质量具有重要意义。油气性质分析仪表是实施闭环优化控制的关键技术之一。目前,国外的油气性质分析仪表价格昂贵,所以,研制一款高性价比、适合国内石油样品的分析仪表,对于先进控制在石油石化行业的广泛实施具有重要意义。本文深入研究了油气性质分析仪的设计原理,并对其中的软件部分内容进行具体实现。研究内容主要包括:首先,在深入研究油气性质分析仪的基本原理的基础上,设计油气性质分析仪的总体开发方案;给出了各模块的功能描述和相应的技术指标;提出了软、硬件的功能划分及具体实现方法。其次,对油气性质分析仪的部分功能进行了研发,包括linux开发环境的搭建、MiniGUI环境的配置等开发平台的搭建;在此基础上,开发了信号输入输出模块、数据处理模块、数据存储模块和触摸屏监控界面模块等油气性质分析仪的功能模块软件;同时对油气性质分析仪的内、外部通信机制进行了深入研究,实现了GPIO、RS232、USB等底层的通信驱动程序的开发。最后,对油气性质分析仪的部分功能进行了模拟测试。利用YC2440实验板模拟油气性质分析仪硬件平台进行了开发环境的搭建测试以及数据采集、通信、GPIO和U盘存储等功能模块的测试,为油气性质分析仪软硬件的进一步开发奠定了基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 课题研究背景与意义
• 1.2 油气性质分析仪的发展现状
• 1.3 嵌入式系统简介
• 1.4 本文的主要研究内容及结构安排
• 第2章 油气性质分析仪的总体设计
• 2.1 油气分析仪的特点及需求分析
• 2.2 油气性质分析仪的总体框架
• 2.2.1 油气性质分析仪的功能与技术指标设计
• 2.2.2 油气性质分析仪的硬件结构
• 2.2.3 硬件平台的选择
• 2.2.4 油气性质分析仪的软件设计
• 2.3 本章小结
• 第3章 油气性质分析仪软件系统的详细设计
• 3.1 信号输入输出模块
• 3.1.1 控制信号输出
• 3.1.2 数据采集模块
• 3.2 数据存储模块
• 3.2.1 内部存储
• 3.2.2 外部存储
• 3.3 数据处理模块与通信模块
• 3.3.1 嵌入式操作系统的选择
• 3.3.2 基于模型的软测量模块
• 3.3.3 通信模块
• 3.4 LCD 触摸屏界面监控模块
• 3.4.1 嵌入式GUI 简介
• 3.4.2 油气分析仪开发界面GUI 的选择
• 3.4.4 LCD 触摸屏界面监控功能设计
• 3.5 油气分析仪应用模块开发方案
• 3.6 本章小结
• 第4章 油气性质分析仪软件系统开发平台的建立
• 4.1 交叉编译环境的建立
• 4.2 BootLoader 移植
• 4.2.1 BootLoader 简介
• 4.2.2 U-Boot 的移植
• 4.3 Linux 内核的配置与移植
• 4.4 根文件系统的制作
• 4.5 本章小结
• 第5章 油气性质分析仪的软件开发
• 5.1 设备驱动程序的实现
• 5.1.1 设备驱动程序简介
• 5.1.2 AD 驱动程序的实现
• 5.1.3 GPIO 驱动程序的实现
• 5.1.4 串口及USB 驱动实现
• 5.1.5 驱动程序的静态加载
• 5.1.6 驱动程序Makefile 的实现
• 5.2 MiniGUI 的配置
• 5.2.1 PC 端开发环境的建立
• 5.2.2 交叉编译环境的建立
• 5.3 界面监控与应用程序的实现
• 5.3.1 界面主窗口的创建
• 5.3.2 界面菜单的实现
• 5.3.3 数据存储与显示
• 5.3.4 程序模块化
• 5.3.5 定时器的使用
• 5.4 软件系统的组态设计思想
• 5.5 本章小结
• 第6章 油气性质分析仪部分功能模拟测试
• 6.1 油气性质分析仪运行环境测试
• 6.2 数据采集测试
• 6.3 与 PC 通信测试
• 6.4 GPIO 测试
• 6.5 U 盘存储测试
• 总结与展望
• 参考文献
• 致谢