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基于ARM11的LXI多通道数据采集器的研究与实现

作　者: 李艳坤
导　师: 赵建
学　校: 西安电子科技大学
专　业: 测试计量技术及仪器
关键词: LXI 数据采集 ARM11 Web SCPI
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 147次
引　用: 2次
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内容摘要


随着以太网技术的不断发展，一种新型仪器总线技术LXI应运而生，LXI总线技术即以太网技术在仪器领域的扩展。LXI仪器的优势在于基于标准化的LAN接口，并支持IEEE1588精确时钟同步协议，同时拥有基于多点低压差分电气接口的硬件触发系统等功能。目前，多通道数据采集器的应用非常广泛，但国内尚未有大量的LXI多通道数据采集器出现，缺乏LXI仪器的优势。本论文研究内容是基于ARM11的LXI多通道数据采集器。本论文从硬件与软件两个方面提出完整设计方案，并详细描述了软硬件实现过程。在硬件设计部分，硬件电路采用核心板、底板方式设计。核心板电路主要采用基于ARM11的S3C6410芯片作为处理器。底板电路又包括数据采集部分、基于LAN的网络通信部分、人机交互部分与系统运行所需电路部分。本论文详细分析了硬件电路原理图设计，并给出了主要芯片选型。在软件设计部分，采用嵌入式Linux操作系统，并给出了完整的软件设计方案。详细描述了对Bootloader、kernel与filesystem的制作与移植过程。同时，对实现LXI仪器的关键技术进行了深入的分析。其中，通过移植DHCP客户端源程序实现了LXI仪器的LAN配置功能，通过移植嵌入式Boa服务器实现了Web人机接口功能，通过移植VXI-11协议实现了LXI仪器网络发现功能以及实现了基于二叉树搜索遍历的SCPI解释器。最后，本论文总结了基于ARM11的LXI多通道数据采集器的完成情况，并针对其功能与性能提出了改善建议。

全文目录


摘要  3-4
Abstract  4-8
第一章 绪论  8-16
  1.1 LXI 总线技术概述  8-12
    1.1.1 测试总线发展历史  8-11
    1.1.2 LXI 总线技术概述  11-12
  1.2 国内外研究现状  12-13
  1.3 课题研究背景及意义  13-14
    1.3.1 课题内容来源  13
    1.3.2 本课题的研究内容及意义  13-14
  1.4 主要工作内容  14-16
第二章 LXI多通道数据采集器关键技术研究及总体设计方案  16-26
  2.1 数据采集器概述  16-18
    2.1.1 数据采集器定义  16
    2.1.2 数据采集器技术指标定义  16-17
    2.1.3 数据采集器指标影响因素  17-18
    2.1.4 数据采集器的应用  18
  2.2 LXI 多通道数据采集器关键技术研究  18-20
    2.2.1 LAN 的配置  18-19
    2.2.2 Web 人机接口  19
    2.2.3 仪器网络发现  19-20
    2.2.4 IVI 仪器驱动  20
  2.3 LXI 多通道数据采集器软硬件研发平台  20-22
    2.3.1 基于 ARM11 的硬件平台  20-21
    2.3.2 基于嵌入式 Linux 的软件平台  21-22
  2.4 LXI 多通道数据采集器总体设计方案  22-24
    2.4.1 硬件总体设计方案  22-23
    2.4.2 软件总体设计方案  23-24
  2.5 本章小结  24-26
第三章 LXI多通道数据采集器硬件电路设计与实现  26-44
  3.1 核心板电路设计  26-34
    3.1.1 核心板性能指标  26-27
    3.1.2 主要芯片选型  27-29
    3.1.3 电路设计分析  29-34
  3.2 底板主要电路设计  34-43
    3.2.1 数据采集接口电路设计  34-36
    3.2.2 电源电路设计  36
    3.2.3 JTAG 电路设计  36-37
    3.2.4 NOR FLASH 电路设计  37
    3.2.5 SD 卡电路设计  37-38
    3.2.6 UART 接口电路设计  38-39
    3.2.7 USB 接口电路设计  39-40
    3.2.8 以太网接口电路设计  40-43
  3.3 本章小结  43-44
第四章 构建Linux操作系统软件开发平台  44-60
  4.1 嵌入式 Linux 操作系统的突出特点  44
  4.2 嵌入式交叉开发环境  44-48
    4.2.1 交叉开发环境简介  44-45
    4.2.2 主机与目标板的连接方式  45-48
  4.3 建立主机 Linux 开发环境  48
    4.3.1 Ubuntu9.10 的选择  48
    4.3.2 虚拟机软件的选择  48
  4.4 建立嵌入式 Linux 开发环境  48-58
    4.4.1 嵌入式 Linux 系统的构成  48-50
    4.4.2 移植 U-Boot  50-52
    4.4.3 移植 Linux 3.0.1 内核  52-56
    4.4.4 制作 yaffs2 文件系统  56-58
  4.5 本章小结  58-60
第五章 LXI多通道数据采集器软件设计  60-86
  5.1 LXI 仪器的 LAN 配置设计  60-66
    5.1.1 DHCP 客户端软件设计  61-64
    5.1.2 Auto-IP 软件设计  64-65
    5.1.3 手动配置 IP 软件设计  65-66
  5.2 LXI 仪器的 Web 服务器设计  66-74
    5.2.1 Web 服务的工作原理  66-67
    5.2.2 基于 Boa 的 Web 服务器的移植  67-69
    5.2.3 CGI 程序设计  69-72
    5.2.4 WEB 服务器测试  72-74
  5.3 基于 VXI-11 的 LXI 仪器网络发现设计  74-78
    5.3.1 仪器网络发现工作过程  74-76
    5.3.2 VXI-11 在嵌入式 Linux 下的移植  76-78
  5.4 SCPI 解释器的设计  78-84
    5.4.1 SCPI 简介  78-79
    5.4.2 SCPI 解释器在 LXI 仪器中的作用  79-80
    5.4.3 LXI 多通道数据采集器的 SCPI 命令定义  80-81
    5.4.4 SCPI 解释器的实现过程  81-84
  5.5 本章小结  84-86
第六章 总结与展望  86-88
致谢  88-90
参考文献  90-92

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统 > 数据收集和处理系统
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