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基于ARM的嵌入式工业过程数据采集记录系统的研究与实现

作　者: 刘道林
导　师: 于忠得
学　校: 大连工业大学
专　业: 机械设计及理论
关键词: 嵌入式系统 ARM μClinux 数据采集记录 MiniGUI
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 9次
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内容摘要

研究如何将当前流行的嵌入式技术应用于工业领域中的数据采集与记录方面，是当今工业过程测量控制领域发展的一个必然方向。本论文所设计完成的嵌入式工业过程数据采集与记录系统，是以32位ARM7微处理器S3C44B0X为核心，取代了传统的单片机，并且引入了μClinux多任务实时操作系统。采集到的工业现场的实时数据，经A/D转换等步骤处理后，显示在高分辨率的彩色LCD上。在MiniGUI的支持下，通过丰富的图形界面功能，以曲线或表格的形式显示工业现场实时数据的变化趋势，具有良好的人机界面。输入功能通过点击触摸屏来实现，可以像使用Windows操作系统一样，点击菜单、滚动条、列表框、按钮等控件以完成相应的操作。数据的记录完全脱离PC机，显示在LCD上的数据，可以实时的以文件的形式存储在Nand Flash中，必要的时候通过USB接口用U盘导出。μClinux操作系统中移植了BOA网络服务器和CGI脚本程序，因此具有动态Web监控功能，用户可以在PC机上的浏览器中通过网络随时监测工业现场的实时数据。经过测试，该系统可以稳定可靠的运行，完全实现了工业现场数据的实时采集、人性化显示、规范化操作、脱机化记录和网络化监测等一系列功能，取代了传统的底层智能仪表搭配PC机的构架，将其功能合二为一，对工业企业的技术进步和生产过程的现代化有着重要的作用。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-13
  1.1 研究的背景和意义  9-10
  1.2 国内外发展现状  10
  1.3 研究的主要内容  10-11
  1.4 论文的总体结构  11-13
第二章底层硬件设计  13-21
  2.1 微处理器简介  13
  2.2 外围器件及电路设计  13-21
    2.2.1 Nor Flash  14-15
    2.2.2 SDRAM  15-16
    2.2.3 Nand Flash  16
    2.2.4 LCD 和触摸屏  16-17
    2.2.5 UART 接口  17-18
    2.2.6 USB 接口和以太网接口  18
    2.2.7 数据采集电路  18-19
    2.2.8 复位电路  19-20
    2.2.9 电源电路  20-21
第三章设备驱动设计  21-28
  3.1 设备驱动概述  21
  3.2 设备驱动程序的设计方法  21-28
    3.2.1 触摸屏驱动设计  21-24
      3.2.1.1 定义设备号  21-22
      3.2.1.2 定义 file_operations 结构  22
      3.2.1.3 编写 read()方法  22-23
      3.2.1.4 编写 ioctl()方法  23-24
      3.2.1.5 将驱动添加到Linux内核  24
    3.2.2 A/D 转换驱动设计  24-26
    3.2.3 RTC 驱动设计  26-27
    3.2.4 其它设备驱动  27-28
第四章操作系统的选用与裁减  28-37
  4.1 嵌入式操作系统概述  28
  4.2 μClinux 简介  28
  4.3 μClinux 的移植  28-32
    4.3.1 获得μClinux 内核源码  28-29
    4.3.2 μClinux 到 S3C44B0X 的移植  29-30
    4.3.3 建立交叉编译环境  30
    4.3.4 配置内核  30-31
    4.3.5 编译μClinux  31-32
  4.4 建立 JFFS2 文件系统  32-36
    4.4.1 关键代码部分  32-34
    4.4.2 内核配置和用户配置部分  34-35
    4.4.3 创建和拷贝 JFFS2 镜像文件  35
    4.4.4 挂载 JFFS2 分区  35-36
  4.5 嵌入式 Web 服务器的构建  36-37
    4.5.1 BOA 服务器  36
    4.5.2 CGI 程序设计  36-37
第五章应用程序设计  37-50
  5.1 MiniGUI 简介  37
  5.2 MiniGUI 的移植  37-40
    5.2.1 FrameBuffer 的添加  37-39
    5.2.2 IAL 的移植  39-40
  5.3 MiniGUI 应用程序  40-49
    5.3.1 主函数  40
    5.3.2 窗口过程函数  40-46
      5.3.2.1 MSG_CREATE 消息  41
      5.3.2.2 MSG_PAINT 消息  41-42
      5.3.2.3 MSG_TIMER 消息  42-45
      5.3.2.4 MSG_COMMAND 消息  45-46
    5.3.3 对话框部分  46-48
      5.3.3.1 建立菜单  46
      5.3.3.2 定义资源 ID  46
      5.3.3.3 定义对话框模板  46
      5.3.3.4 定义对话框内的控件  46-47
      5.3.3.5 编写对话框过程函数  47
      5.3.3.6 启动对话框  47-48
    5.3.4 添加并编译应用程序  48-49
  5.4 bootloader 简介  49-50
第六章样机主要功能及性能指标测试  50-52
  6.1 样机的主要功能  50
  6.2 样机的性能指标测试  50-52
第七章结论与展望  52-54
  7.1 结论  52-53
  7.2 展望  53-54
参考文献  54-56
致谢  56-57
附录 A 触摸屏驱动  57-62
附录 B A/D 转换驱动  62-66
附录 C MiniGUI 的 IAL  66-69
附录 D CGI 脚本和网页源代码  69-72

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