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基于嵌入式Linux的多功能工程机械远程数据采集与传输终端研究与实现

作　者: 邓小星
导　师: 喻寿益；周翔
学　校: 中南大学
专　业: 控制工程
关键词: 工程机械数据采集 GPS GSM/GPRS/3G 传输终端
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
下　载: 164次
引　用: 1次
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内容摘要

当前国家重大工程和基础设施建设快速发展,工程机械装备被广泛的使用,其运行安全保障显得极为重要。工程机械装备的现场施工安全保障涉及到工作性能状态的检测、信号的提取及采集数据的分析、处理；随着无线通信技术的发展,数据的远程传输、集中智能化处理、远程实时监控调度和预测预警等都变得可行,这对提高工程机械的使用效率、安全生产和服务水平具有重要的意义。本文是作者在三一重工泵送事业部智能研究院参与的国家863项目“工程机械远程维护及监控系统”子课题“混凝土泵车远程监控及维护应用系统研制”的工作基础上完成的,旨在为远程数据采集与传输终端的设计提供一种新的解决方案,-为下一代工程机械智能化设备提供一个平台级的终端设备。在分析工程机械设备对远程数据采集与传输的多功能需求基础上,采用模块化和前瞻性的设计思想,结合控制与信息技术的最新发展,采用功能强大的ARM/DSP双核嵌入式CPU OMAP3530的硬件模块来进行设计和实现,同时集成GPS全球定位系统以及GSM/GPRS/3G三级无线网络为一体,支持CAN总线通信网数据采集和远程数据传输等多种功能,能实时获取工程机械设备运行状态信号和位置信息,从而整体上能完成工程机械的远程数据采集处理和传输等。本文所设计实现的多功能工程机械远程数据采集与传输终端,紧密结合三一重工发展高端工程机械及其支撑平台的需求现状,克服了现有的基于单一单片机或者ARM处理器的缺陷,能满足只需利用软件就可以进行产品升级换代及功能扩展的要求,对于高性能、高可靠性和高安全性的工程机械智能系统设计,具有一定的实际价值。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第一章绪论  9-15
  1.1 本文的研究背景及意义  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-12
  1.3 论文研究内容和章节安排  12-15
第二章嵌入式微处理器与操作系统  15-23
  2.1 嵌入式微处理器  15-18
    2.1.1 工程机械常用微处理器  15-17
      2.1.1.1 8051单片机  15
      2.1.1.2 MSP430处理器  15-16
      2.1.1.3 ARM处理器  16
      2.1.1.4 X86处理器  16-17
    2.1.2 多功能终端微处理器  17-18
      2.1.2.1 OMAP的性能特征  17-18
      2.1.2.2 OMAP的工程应用  18
  2.2 嵌入式操作系统  18-20
    2.2.1 嵌入式实时操作系统  19-20
    2.2.2 嵌入式Linux操作系统  20
  2.3 嵌入式交叉开发环境  20-22
  2.4 本章小结  22-23
第三章多功能终端的软硬件系统  23-55
  3.1 功能架构  23-27
    3.1.1 终端的功能需求  23
    3.1.2 终端的模块结构  23-25
    3.1.3 系统场景  25-27
  3.2 硬件系统  27-36
    3.2.1 硬件系统模块  27-32
      3.2.1.1 嵌入式CPU模块  27-28
      3.2.1.2 嵌入式最小系统电路  28-32
    3.2.2 数据采集模块  32-35
      3.2.2.1 ADC与数据调理  32-33
      3.2.2.2 CAN总线数据采集  33-35
      3.2.2.3 GPS位置数据采集  35
      3.2.2.4 视频监控数据  35
    3.2.3 无线数据传输模块  35-36
      3.2.3.1 近距离无线数据传输单元  35-36
      3.2.3.2 远距离无线数据传输模块  36
  3.3 软件系统  36-50
    3.3.1 软件总体架构  36-37
    3.3.2 嵌入式开发环境  37-38
    3.3.3 终端嵌入式软件  38-49
      3.3.3.1 终端软件总体流程  38-39
      3.3.3.2 嵌入式Linux系统移植  39-40
      3.3.3.3 GSM远程短信息数据传输功能函数  40-43
      3.3.3.4 GPRS/3G远程数据传输功能函数  43
      3.3.3.5 GPS定位数据采集功能函数  43-44
      3.3.3.6 CAN数据采集功能函数  44-48
      3.3.3.7 视频监控处理功能函数  48
      3.3.3.8 近距离无线数据传输功能函数  48-49
    3.3.4 软件设计的存储资源分配  49-50
      3.3.4.1 RAM空间的需求及分配  49
      3.3.4.2 ROM空间的需求及分配  49-50
  3.4 系统调试  50-54
    3.4.1 软硬件单机调试  50-53
    3.4.2 程联机调试  53-54
  3.5 本章小结  54-55
第四章多功能终端的应用  55-62
  4.1 泵车工况数据采集子系统  55-56
    4.1.1 需求分析  55
    4.1.2 应用设计  55-56
  4.2 无线传输子系统  56-60
    4.2.1 需求分析  56
    4.2.2 应用设计  56-60
  4.3 远程监控后台子系统  60-61
    4.3.1 需求分析  60
    4.3.2 应用设计  60-61
  4.4 本章小结  61-62
第五章总结与展望  62-64
  5.1 总结  62-63
  5.2 展望  63-64
参考文献  64-67
致谢  67-68
攻读学位期间主要的研究成果  68

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