基于嵌入式系统的示波器接口软件设计

发布时间：2017-09-20 18:16

  本文关键词：基于嵌入式系统的示波器接口软件设计

  更多相关文章： 数字存储示波器 外围接口 系统定制 FPGA流式接口驱动 接口通信

【摘要】：随着电子测量技术的快速发展,人们对示波器功能的多样性和丰富的外围接口等多方面提出了更高的要求。由于基于DSP+FPGA架构的数字存储示波器外围接口资源受限,而嵌入式微处理器系统具有强大的系统控制能力和丰富的接口资源,在操作系统的管理下还可方便快捷地实现人机交互、数据传输、网络通信等功能。因此为了扩展数字存储示波器的外围接口,在本课题中示波器引入了ARM微处理器,在嵌入式Windows CE系统平台下完成示波器USB Host接口和以太网口的扩展,以实现示波器与U盘的通信和通过以太网口与上位机的通信。本文的主要内容包括设计实现基于Windows CE系统的FPGA流式接口驱动、定制嵌入式Windows CE系统和开发接口通信应用程序三部分。1.在嵌入式Windows CE平台下,设计实现FPGA流式接口驱动程序。FPGA正常工作是实现接口通信功能的必要前提,需要为应用层的功能实现提供支持。在本课题中,为了提高FPGA的数据传输速度,FPGA流式接口驱动程序主要采用地址映射的方法,实现用户空间申请的虚拟地址与物理地址的映射,从而用户通过访问虚拟地址就可实现对物理地址的访问,即对FPGA的访问。2.定制嵌入式Windows CE系统。根据示波器硬件系统和项目实际需求,需对嵌入式Windows CE系统进行裁剪和定制,以搭建一个可驱动硬件系统正常工作的嵌入式系统。其中,系统定制所涉及到的主要内容包括板级支持包的修改、设备驱动和系统内核功能组件的裁剪以及系统配置文件的修改。3.在Windows CE系统下,开发接口通信应用程序。在接口通信应用程序中,需要编写访问FPGA设备、检测USB存储设备插拔状态、获取U盘根目录文件列表和对U盘文件进行读写操作的功能代码,以实现数字存储示波器与U盘之间的通信;编写设置网络信息、获取网络信息和SOCKET通信的功能代码,以实现数字存储示波器设置网络信息、获取网络信息以及通过以太网口与上位机通信的功能,从而实现上位机对数字存储示波器远程控制。本课题对数字存储示波器接口通信功能进行了研究,最终实现了示波器的接口通信功能,丰富了示波器外围接口。
【关键词】：数字存储示波器 外围接口 系统定制 FPGA流式接口驱动 接口通信
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP311.52;TM935.3
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究目的与意义10-11
• 1.2 国内外研究现状11-13
• 1.2.1 数字存储示波器国内外研究现状11-12
• 1.2.2 嵌入式系统的发展及应用12-13
• 1.3 论文主要任务及章节安排13-16
• 1.3.1 本文主要任务13-14
• 1.3.2 本文主要章节安排14-16
• 第二章 数字存储示波器接口软件总体设计方案16-24
• 2.1 数字存储示波器硬件总体框架介绍16-18
• 2.2 系统软件总体18-20
• 2.2.1 嵌入式操作系统选择方案18
• 2.2.2 系统软件工作任务总述18-20
• 2.3 接口通信应用软件总体20-21
• 2.3.1 接口通信应用软件需求分析20
• 2.3.2 接口通信应用软件总体设计方案20-21
• 2.4 软件开发环境介绍21-23
• 2.5 本章小结23-24
• 第三章 系统软件设计与实现24-44
• 3.1 嵌入式Windows CE操作系统24-26
• 3.2 基于Windows CE系统的FPGA驱动26-37
• 3.2.1 Windows CE系统设备驱动26-27
• 3.2.2 FPGA驱动框架选择27-29
• 3.2.3 FPGA驱动程序设计与实现29-37
• 3.3 嵌入式Windows CE系统的定制37-43
• 3.3.1 Windows CE操作系统定制流程37-38
• 3.3.2 嵌入式Windows CE系统开发环境搭建38-40
• 3.3.3 嵌入式Windows CE内核镜像的定制40-43
• 3.4 本章小结43-44
• 第四章 接口通信应用软件设计与实现44-63
• 4.1 Windows CE系统应用程序开发概述44-45
• 4.2 数字存储示波器接口通信应用软件框架介绍45
• 4.3 访问FPGA设备及其握手机制程序设计与实现45-49
• 4.3.1 访问FPGA设备程序设计与实现45-47
• 4.3.2 FPGA握手机制及程序设计与实现47-49
• 4.4 数字存储示波器USB接口通信软件设计与实现49-57
• 4.4.1 检测U盘插拔及枚举状态程序设计与实现49-51
• 4.4.2 获取U盘根目录文件列表程序设计与实现51-54
• 4.4.3 读写U盘文件程序设计与实现54-57
• 4.5 数字存储示波器LAN口通信软件设计与实现57-62
• 4.5.1 SOCKET通信原理57-58
• 4.5.2 示波器端SOCKET通信程序设计与实现58-60
• 4.5.3 设置网络信息程序设计与实现60-61
• 4.5.4 获取网络信息程序设计与实现61-62
• 4.6 本章小结62-63
• 第五章 功能验证与调试63-74
• 5.1 定制的嵌入式Windows CE系统验证63-64
• 5.2 FPGA驱动调试与验证64-66
• 5.3 示波器USB接口通信功能验证66-67
• 5.4 示波器LAN口通信功能验证67-72
• 5.4.1 设置与获取网络信息功能验证67-70
• 5.4.2 示波器LAN口与上位机通信功能验证70-72
• 5.5 调试经验总结72-74
• 第六章 总结与展望74-76
• 致谢76-77
• 参考文献77-79
• 附录79-88
• 攻硕期间研究成果88-89

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本文编号：889640