基于32位MCU嵌入式系统的LXI仪器通用接口模块的研究与实现

论文摘要

LXI总线是基于以太网技术的新一代测试仪器总线,通过在仪器系统中增加用于网络通信的标准、协议、命令、规范等内容,从而构成了一种新型的仪器总线标准。对于LXI仪器设计与实现技术来说,除仪器本身需要实现的测试测量功能外,最重要的就是LXI总线接口的设计。本文在充分论证了网络化测试系统的发展趋势的基础上,针对目前大量的通用电子测量仪器普遍使用传统的RS-232C和GPIB接口,无法构建区域性的网络化测试系统的现状,以及今后我国自行研制开发LXI仪器设备的需求,研究了将传统仪器接口转换成LXI接口的具体技术路线和实现方法,提出了基于32位ARM7嵌入式微处理器LPC2368的通用LXI智能化接口模块的软硬件实现方案。在硬件设计中阐述RS-232、GPIB接口转换成LXI接口和USB接口的电路设计;在软件设计中运用了嵌入式操作系统的剪裁、移植和功能模块嵌入等技术,不但完成了可满足C类仪器通信要求的TCP/IP协议的嵌入以及通信控制与管理,使主机可通过LAN实现与通用型测量仪器的通信,而且可在IE浏览器可实时观察测量数据与结果。还针对B类仪器的要求,研究了IEEE1588高精度网络时钟同步协议的实现方法,根据该智能化接口模块的资源情况,提出基于定时器的实现方案。经实际应用验证,具有结构合理、性能可靠等特点。在论文中还详细介绍设计中所遇到难点及解决办法,最后针对LXI智能化接口模块今后的功能完善问题,提出了改进与优化的方案。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 嵌入式系统概述
• 1.1.1 嵌入式系统的定义
• 1.1.2 嵌入式系统的特点
• 1.2 嵌入式系统的现状以及发展趋势
• 1.2.1 嵌入式系统的现状
• 1.2.2 嵌入式系统的发展趋势
• 1.3 LXI 仪器概述
• 1.3.1 LXI 简介
• 1.3.2 LXI 仪器的特点及应用
• 1.4 论文课题简介和开发平台的选择
• 1.4.1 论文课题简介及研究意义
• 1.4.2 开发平台的设计理念
• 1.4.3 本课题主要完成内容
• 第二章 LXI 接口模块硬件平台设计
• 2.1 嵌入式微处理器
• 2.1.1 ARM 处理器简介
• 2.1.2 LPC2368 简介
• 2.2 硬件平台设计
• 2.2.1 电源电路设计
• 2.2.2 串行模块设计
• 2.2.3 USB 接口电路
• 2.2.4 GPIB 接口设计
• 2.2.5 以太网接口电路设计
• 2.2.6 A 类LXI 仪器接口设计
• 2.3 本章小结
• 第三章 LXI 接口模块软件设计
• 3.1 软件总体设计
• 3.2 系统初始化
• 3.2.1 LPC2368 处理器结构
• 3.2.2 ARM 系统初始化简介
• 3.2.3 系统初始化启动代码
• 3.2.4 系统调试配置
• 3.3 UART 调试
• 3.3.1 LPC2368 的UART 描述
• 3.3.2 UART0 通信操作
• 3.4 TCP/IP 协议栈移植和LXI 数据包传输技术的研究
• 3.4.1 TCP/IP 协议栈简介
• 3.4.2 开放源代码的TCP/IP 协议栈简介
• 3.4.3 TCP/IP 协议栈选择
• 3.4.4 硬件初始化
• 3.4.5 TCP/IP 协议移植
• 3.4.6 访问LXI 数据模块配置
• 3.4.7 LXI 数据包格式及传输设计
• 3.5 μC/OS-II 移植
• 3.5.1 μC/OS-II 简介
• 3.5.2 μC/OS-II 操作系统的移植
• 3.5.3 μC/OS-II 移植代码的测试
• 3.5.4 基于μC/OS-II 操作系统的TCP/IP 协议移植方案的研究
• 3.6 本章小结
• 第四章 IEEE 1588 同步时钟算法解决方案
• 4.1 IEEE 1588 协议简介
• 4.2 IEEE 1588 基本原理
• 4.3 IEEE 1588 同步实现方案
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 5.1 工作进展
• 5.2 后期工作设想
• 致谢
• 参考文献
• 研究生在读期间科研成果
• 附录A：LPC2368 工程模板分散加载函数
• 附录B：μC/OS-II 移植的配置文件
• 附录C：LXIweb 网页文件的html 源语
• 附录D：LXI 仪器接口模块实物图