基于嵌入式Linux的航行参数记录仪的设计

发布时间：2017-10-12 23:12

  本文关键词：基于嵌入式Linux的航行参数记录仪的设计

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【摘要】：多年来，海难事故频发直困扰着海运业。要在广袤的大海中寻找遇难船只并且真实分析、判断事故的真正原因，必须依靠记录设备来记录船舶的运行记录。在国内外都对船舶VDR的安装做了强制的规定，欧洲从2002年开始就规定必须安装VDR。因此，开展对VDR的研究就显得非常重要。 论文工作主要包括如下内容：在理论方面，深入了解了嵌入式Linux的应用特点以及根据设计需要选取处理器应该考虑的因素。对嵌入式Linux驱动程序、设备驱动程序与内核的接口和字符型设备驱动做了详尽的研究，结合设计需要并根据嵌入式数据的特点，选取MySQL作为本设计的数据库系统，接着对嵌入式以太网技术做了详尽的分析和理解。硬件设计方面，提出了对本系统的功能要求和系统最终达到的性能指标。设计了基于BCM2835为主控制器的硬件电路，包含各个系统子模块GPS数据采集接口、状态参数采集子系统、温度采集子系统、雷达图像采集接口、USB和网络接口、存储接口、报警模块、水下信标和电源的设计。软件设计方面，详细探讨了嵌入式Linux系统在基于BCM2835主控的移植，嵌入式MySQL数据库在Debian的安装和配置以及设置Python与MySQL的程序接口，移植USB转UART的驱动程序，，移植温度传感器的线式总线驱动程序。经测试验证，其驱动程序实现了GPS数据采集终端与主控制器的通信，测试实现了服务器端与客户端利用Python语言进行Socket通信，验证了DS18B20与主控制设备间数据传输的正确性，验证完成了采用Python语言调用MySQL的数据库接口入库和查询操作。 论文对国内外航行参数记录仪现状进行了研究，针对目前VDR系统中存在的问题，提出了本论文所研究的VDR系统总体设计方案。在解剖了嵌入式Linux技术和字符设备驱动程序设计的基础上、选取BCM2835芯片作为嵌入式微处理器、MySQL作为嵌入式数据库、TCP/IP协议作为数据传输协议。在此基础上确定了相应的硬件器件和软件开发平台，确定了通过以太网络接口接收各种采集数据，并把数据插入到数据库中进行最终保存的实现方案，从而为完成航行参数记录仪功能中的数据采集、处理、编解码、入库和提取、系统自身运行状态的检测和告警等功能奠定了基础。软件涉及到嵌入式系统Debian的移植、MySQL数据库配置和与Python的连接、移植USB转UART的驱动程序、移植GPS模块驱动、移植DS18B20驱动等。 测试表明，理论研究的相关结果基本与实际电路的工作和测试结果相符。本论文的工作为航行参数记录仪进步的设计提供了定的参考和借鉴。
【关键词】：嵌入式Linux ARM 嵌入式数据库 Python
【学位授予单位】：成都理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：U666.15
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 引言11-13
• 1.1 研究背景及意义11
• 1.2 国内外研究现状11-12
• 1.3 论文主要研究内容12
• 1.4 论文的组织结构12-13
• 第2章 嵌入式系统的研究13-26
• 2.1 嵌入式系统简介13
• 2.2 嵌入式 Linux 的应用特点13-15
• 2.3 嵌入式硬件平台的选择15-17
• 2.3.1 嵌入式硬件选取的因素15-16
• 2.3.2 ARM 微处理器16-17
• 2.3.3 嵌入式硬件的选取17
• 2.4 嵌入式 Linux 驱动程序设计17-21
• 2.4.1 设备驱动程序简介17-18
• 2.4.2 设备驱动程序与内核的接口18-19
• 2.4.3 字符型设备驱动程序设计19-21
• 2.5 嵌入式数据库研究21-23
• 2.5.1 嵌入式数据库介绍21-22
• 2.5.2 嵌入式数据库选择22-23
• 2.6 嵌入式以太网23-26
• 2.6.1 以太网技术及其嵌入式应用23-24
• 2.6.2 嵌入式系统网络协议模型24-25
• 2.6.3 TCP/IP 协议25-26
• 第3章 系统的总体设计26-30
• 3.1 功能要求26
• 3.2 系统总体设计26-28
• 3.2.1 硬件总体设计26-27
• 3.2.2 软件总体设计27-28
• 3.3 性能指标28-30
• 3.3.1 主要性能指标28-29
• 3.3.2 工作条件29
• 3.3.3 记录29
• 3.3.4 电源29-30
• 第4章 系统的硬件设计30-44
• 4.1 基于 BCM2835 主控的硬件设计30-32
• 4.1.1 BCM2835 的概述30
• 4.1.2 BCM2835 的体系结构30-31
• 4.1.3 硬件电路31-32
• 4.2 子系统硬件设计32-44
• 4.2.1 GPS 数据采集接口32-36
• 4.2.2 状态参数采集子系统36
• 4.2.3 温度采集子系统36-38
• 4.2.4 雷达图像采集接口38-39
• 4.2.5 USB 和网络接口39-40
• 4.2.6 存储接口设计40-41
• 4.2.7 报警模块41-42
• 4.2.8 水下信标42-43
• 4.2.9 电源43-44
• 第5章 系统的软件设计44-57
• 5.1 嵌入式系统 Debian 的移植44-47
• 5.1.1 Debian 介绍44
• 5.1.2 Debian 的移植44-47
• 5.2 数据库的安装和配置47-51
• 5.2.1 MySQL 数据库安装47-48
• 5.2.2 MySQL 数据库配置48-50
• 5.2.3 Python 连接 MySQL50-51
• 5.3 GPS 数据采集51-52
• 5.3.1 NMEA-0183 协议51
• 5.3.2 移植 GPS 模块驱动51-52
• 5.4 网络接口数据采集52-54
• 5.5 温度采集54-57
• 5.5.1 时序控制54-56
• 5.5.2 移植 DS18B20 驱动56-57
• 第6章 系统测试验证57-63
• 6.1 GPS 数据采集验证57-58
• 6.2 socket 通信测试验证58-59
• 6.3 温度采集测试验证59
• 6.4 数据库测试验证59-63
• 结论63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 攻读学位期间取得学术成果68

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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10 贾鹏;;基于Windows的VxD和WDM驱动程序的设计[J];山东理工大学学报(自然科学版);2007年01期

本文编号：1021452