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嵌入式测控系统的设计与实现

作　者: 姬晓阳
导　师: 李正民
学　校: 郑州大学
专　业: 计算机系统结构
关键词: 测控实时性 ⅡC总线微处理器实时操作系统
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

近年来,随着电子电路和计算机技术的发展,嵌入式技术广泛应用于工业领域各个方面,测控系统基本上是一个嵌入式系统和上层通用计算机的结合体。工业设备逐步实现了自动化和智能化,控制领域对嵌入式系统的处理能力和实时性也有了更高的要求。随着芯片生产工艺的提高,嵌入式微处理器的性能也日新月异,然而,测控系统中仍然出现处理能力不足、采样点数量受限、实时性不够强等问题。一方面单个处理器处理能力有限,且处理器本身接口有限,另一方面,测控系统中的软件系统在影响系统的实时性方面也占了很大的因素。基于以上存在的问题,本文提出采用多个微处理器构造测控系统的方案,同时,对操作系统在测控系统中的应用进行了一定的研究。基于ⅡC总线的特点,在硬件结构上,考虑采用单个主处理器和多个从处理器的测控方案,设计了一个多处理器的温控系统,ARM处理器作为主要的控制设备,主要负责发起控制和接收外部命令的工作,从处理器作为采样处理现场数据的设备,从而提高测控设备的处理能力和反应速度。最后,主要是从嵌入式实时操作系统方面对测控系统的实时性进行研究,将一个简单的可抢占式的实时操作系统移植到该系统上,并采用一些合理的任务分配方案和调度策略,从而提高系统的实时性。搭建了嵌入式平台,实现了主处理器负责整个测控系统的任务调度和发送命令参数的工作。从处理器完成了采集处理温度数据和根据命令参数进行电机控制的任务。移植实时操作系统到该系统上并建立各个测控任务,最终达到测控的目的,给解决测控系统中存在的一些问题提供参考价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-10
1 绪论  10-12
  1.1 研究背景和意义  10
  1.2 本文的工作内容和章节安排  10-12
2 测控系统  12-17
  2.1 国内外的发展现状  12
  2.2 测控系统分类和组成  12-14
  2.3 测控技术  14-15
  2.4 嵌入式系统  15-16
  2.5 本章小结  16-17
3 多处理器测控系统设计  17-29
  3.1 总体结构  17-18
  3.2 微处理器选型  18-19
  3.3 系统的硬件设计  19-28
    3.3.1 ARM体系结构  19-20
    3.3.2 ARM模块基本电路  20-21
    3.3.3 ARM外存储模块  21-24
    3.3.4 freescale8位机温度采集模块设计  24-26
    3.3.5 电机控制部分设计  26-28
  3.4 本章小结  28-29
4 系统软件设计  29-39
  4.1 ⅡC总线  29-30
  4.2 ⅡC驱动开发  30-32
  4.3 ⅡC存储器件软件实现  32-34
  4.4 QG8软件实现过程  34-39
    4.4.1 采样处理  34-35
    4.4.2 QG8电机控制  35-36
    4.4.3 从机响应  36-37
    4.4.4 主机处理  37-39
5 实时操作系统的应用  39-51
  5.1 实时操作系统  39-43
    5.1.1 实时操作系统的发展  39
    5.1.2 实时操作系统性能指标  39-41
    5.1.3 常用的实时操作系统  41
    5.1.4 操作系统实时化  41-43
  5.2 测控系统中实时操作系统的应用  43-50
    5.2.1 实时操作系统uC/OS-Ⅱ  43-44
    5.2.2 操作系统的移植  44-47
    5.2.3 系统任务创建  47-48
    5.2.4 系统应用策略  48-50
  5.3 本章总结  50-51
6 结论与展望  51-52
参考文献  52-54
致谢  54-55
个人简历在学期间发表的学术论文与研究成果  55

嵌入式测控系统的设计与实现

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