基于嵌入式技术的离线故障诊断系统关键技术研究

发布时间：2020-05-29 07:05

【摘要】：鉴于传统便携式振动分析仪的数据处理能力较弱和离线故障诊断系统数据处理能力强,但不便于现场应用的现状;本课题采用嵌入式技术,选用新型的OMAP双核微处理器和Linux操作系统,开发一种新型的离线故障诊断系统,使得该系统不仅便于携带,而且具有很强的数据处理能力。本课题在借鉴传统便携式振动分析仪和离线故障诊断系统成功经验的基础上,论述了离线故障诊断系统的功能需求、软、硬件平台的选型、嵌入式开发环境的构建及基于双核通信的数据采集与故障诊断程序的开发等的具体过程。 本课题采用了基于OMAP5912处理器的OSK5912开发板作为系统的核心板。根据系统多通道、高速、实时数据采集等要求,论述了数据采集模块设计时应遵循的一般设计原则和要求,并针对机械故障诊断的需要设计了振动信号的数据采集模块。此外,系统可以通过核心板的扩展口扩展LCD和触摸屏模块作为人机交互的接口,并针对用户的使用要求开发图形化的人机交互界面。 嵌入式操作系统不仅体积小,而且可以根据需要任意裁剪,能够最大限度的利用嵌入式系统有限的硬件资源来实现用户的功能需求。Linux操作系统以其开源性、免费性、健壮性及支持多平台等优点在嵌入式领域中得到了广泛的应用。我们这里采用对Linux进行裁剪和交叉编译的方法来得到适用于本系统软、硬件要求的嵌入式操作系统。由于具有操作系统,我们就必须为数据采集模块开发其设备驱动程序。 OMAP处理器具有独特的双核架构,因此其开发也相应的分为两部分,这就需要分别为其构建合适的交叉开发环境。这里分别构建了基于嵌入式Linux的交叉开发环境和基于DSP GATEWAY的DSP开发环境,为开发基于双核通信的应用程序做好准备。ARM处理器虽能够完成运行操作系统、系统控制等方面的要求,但在对大量的数字信号进行处理时不仅速度慢,而且耗能大,不适于用作数字信号处理;DSP处理器专门针对数字信号处理做了优化,在数字信号处理方面具有其它处理器无法比拟的高速度和低功耗。利用OMAP双核处理器可以方便地解决这一矛盾,通过开发基于双核通信的数据采集和处理程序,将事务密集型任务交给ARM核来完成,繁重的计算密集型任务交给DSP核来完成;不仅能够实现数据的高速采集,而且能够实现数据的实时处理。 本论文的相关工作在OSK5912开发板上进行了验证,系统软、硬件都可以正常运行,为后期的进一步研究开发打下了坚实的基础。
【图文】：

主机所需的软件 :ftfpServer、 nfsSever及minicom。 rKermit硬件:网线、交换机或路由器、串口线。整个嵌入式开发环境的示意图如图4一1所示:DSP开发环境(Windows)ARM开发环境(Linux)口口口口口 口口 口 口口 口 口口口口口 交交交交交交 交交换机机1111，AG仿仿 仿仿仿仿仿真 真器 器 图4一1嵌入式开发环境的示意图串口用来进行目标板和主机间的通信，并将目标板上程序运行的结果在主机终端上回显;以太网则用来给目标板下载系统内核及挂载NFSR00T文件系统;这样就可以避免在开发过程中向目标板频繁烧写文件系统，方便了用户开发。而DSP程序的开发利用常见的WINDOWS操作系统运行CCS开发环境就可以实现DSP程序的开发，其过程很简单，这里不在赘述。下面我们就可以开始为嵌入式系统裁剪和编译其内核了4· 1.2Linux内核定制主机采用的操作系统是redhatEL，嵌入式系统的内核采用开源的Linux内核

下面是一些和系统硬件相关的配置:l、配置 DSPGATE似Y图4一 2DSPGATEWAY的配置如图4一2所示，在这里要选中 OMAPDSPdriver(DSPGateway)，这样我们后面开发的基于Linux与DSP双核通信的应用程序才能被内核支持[32]。2、网络及通信协议配置0SK5912的网络控制器芯片是91c96，因此我们要选择对内核对91c96芯片的支持，同时为了进行网络通信我们还要选择TCP/IP协议与以太网协议支持。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2008
【分类号】：TH165.3

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