基于ARM的网络型多环境参数测控系统的研究
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本课题是江苏省“十一五”工业攻关项目“总线化智能多参数高精度检测及控制仪表开发与产业化(BE2006090)”。本项目要求多环境参数测控、多总线接口,选择具有丰富接口的高速处理器作为本项目的核心。为满足多参数测控精度和多网络接口通讯可靠性,嵌入式设计是应用系统的理想选择。本文所研究的多参数测控装置是以三星公司生产的32位ARM微处理器S3C2410为核心的嵌入式系统,该系统能实时地获取水环境参数,为水环境和多总线接口提供基本的数据和控制信息。本文详细地介绍了MODBUS和CAN_BUS总线协议和通讯原理,阐述了水产养殖几个重要环境参数—溶解氧、温度、PH值的检测算法原理、以及传感器调理电路和温度、溶解氧的控制策略,进行了测控系统的硬件架构和各个模块的原理设计,实现了操作系统的移植,编写了驱动程序。在基于QT/E环境下实现了系统的测控和总线通讯部分上层软件设计。提出并实施了系统测试方案,成功地完成了测控系统的硬件、软件测试、以及通信功能测试和现场在线测试。本论文的研究开发工作是在实践的基础上完成的,实验结果证明该系统充分利用了S3C2410芯片提供的资源,具有高性能、低功耗、低成本的优点,在各个方面的性能比传统的水环境参数测控系统有很大提高,通过测试实现了预期的各种功能,完全达到预期要求。
摘要 | 第5-6页 |
Abstract | 第6页 |
第一章 绪论 | 第9-13页 |
1.1 引言 | 第9页 |
1.2 嵌入式技术的发展及嵌入式系统的广泛应用 | 第9-10页 |
1.3 现场总线技术和网络型智能测控系统 | 第10-11页 |
1.4 网络型多参数测控仪表的现状及前景 | 第11-12页 |
1.5 本论文的主要内容 | 第12-13页 |
第二章 MODBUS与CAN现场总线通讯原理 | 第13-23页 |
2.1 MODBUS通讯协议 | 第13-19页 |
2.1.1 概述 | 第13-15页 |
2.1.2 两种传输方式 | 第15-16页 |
2.1.3 Modbus消息帧 | 第16-17页 |
2.1.4 Modbus的域 | 第17-19页 |
2.1.5 错误检测方法 | 第19页 |
2.2 CANBUS通讯协议 | 第19-22页 |
2.2.1 概述 | 第19-21页 |
2.2.2 CAN总线的电气特征 | 第21页 |
2.2.3 CAN总线的MAC帧结构 | 第21-22页 |
2.3 本章小结 | 第22-23页 |
第三章 多参数的测控原理及实现 | 第23-36页 |
3.1 引言 | 第23页 |
3.2 溶解氧和温度测量 | 第23-25页 |
3.2.1 溶解氧的测量 | 第23-25页 |
3.2.2 温度变换电路 | 第25页 |
3.3 溶解氧算法原理与实现 | 第25-30页 |
3.4 PH值的测量 | 第30页 |
3.5 溶解氧和温度的控制策略 | 第30-35页 |
3.5.1 溶解氧含量控制 | 第30-33页 |
3.5.2 PID水温控制原理 | 第33-35页 |
3.6 本章小结 | 第35-36页 |
第四章 网络型多参数测控系统的软硬件设计 | 第36-69页 |
4.1 多参数测控系统的硬件设计 | 第36-45页 |
4.1.1 S3c2410的ARM9功能单元和体系结构 | 第36-39页 |
4.1.2 A/D转换器 | 第39-40页 |
4.1.3 CANBUS硬件电路 | 第40-43页 |
4.1.4 串行通信接口设计 | 第43-44页 |
4.1.5 D/A转换电路设计 | 第44-45页 |
4.2 多参数测控系统的软件设计 | 第45-68页 |
4.2.1 嵌入式LINUX开发简介 | 第46页 |
4.2.2 嵌入式LINUX开发过程 | 第46-59页 |
4.2.3 网络型测控系统硬件驱动模块以及用户程序介绍 | 第59-68页 |
4.3 本章小结 | 第68-69页 |
第五章 网络型多参数测控系统图形用户接口 | 第69-76页 |
5.1 GUI概述 | 第69-70页 |
5.2 QT/E开发流程 | 第70-72页 |
5.3 QT/E开发环境的搭建 | 第72-73页 |
5.4 本课题图形界面QT/E实现 | 第73-75页 |
5.5 本章小结 | 第75-76页 |
第六章 系统测试 | 第76-84页 |
6.1 硬件测试 | 第76页 |
6.2 软件测试 | 第76-83页 |
6.2.1 BOOTLOAD软件测试 | 第76-77页 |
6.2.2 内核文件系统移植测试 | 第77页 |
6.2.3 测量参数调试 | 第77-79页 |
6.2.4 通讯调试 | 第79-81页 |
6.2.5 测控系统QT/E图形调试 | 第81-83页 |
6.3 本章小结 | 第83-84页 |
第七章 总结和展望 | 第84-86页 |
7.1 本文工作总结 | 第84-85页 |
7.2 研究工作的展望 | 第85-86页 |
参考文献 | 第86-89页 |
致谢 | 第89-90页 |
附录 | 第90页 |
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