手持式频谱监测设备的嵌入式系统与驱动设计

发布时间：2017-09-28 09:40

  本文关键词：手持式频谱监测设备的嵌入式系统与驱动设计

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【摘要】：频谱监测设备是无线信号测试的常用工具,其不仅应用于军事领域,也广泛应用于民事领域。现代科技的快速发展使得科研人员对频谱监测设备提出了更高的要求,要求其具有高性能参数,能迅速完成数据的分析,实时返回结果,同时具有良好的便携性,以适应野外复杂环境的需要。因此研发一款兼顾性能的同时能够具有低成本、易操作、可便携式的频谱监测设备变得越来越有必要。本论文以手持式频谱监测平台开发项目为研究背景,着重研究了监测平台的嵌入式系统和驱动子系统的设计与实现。目标是研究和设计出一种方便携带、续航时间长、同时具有网络通信功能的频谱监测平台。本文主要研究内容有:首先进行手持式频谱监测设备的嵌入式硬件系统方案设计,具体包括控制核心单元的USB,SD卡,串口等通用接口设计;控制核心单元与DSP硬件通信方案设计、控制核心单元对FPGA的动态配置硬件方案设计;电池电量监测单元、温度监测单元以及网络通信、显示单元、控制频率合成单元的硬件方案设计。其次进行手持式频谱监测设备的驱动子系统设计及结果分析,在Linux驱动子系统的基础架构上实现嵌入式系统与DSP的HPI通信、嵌入式系统与FPGA的动态配置、温度监测、电池电量监测,和频率合成器控制命令下发的驱动方案设计与实现以及网卡DM9000,LCD等驱动子系统的移植,完成各个模块的分析和测试。最后进行软件平台优化及系统级功能性测试。在深入研究了Bootloader和Linux系统的框架结构和启动流程的基础上,实现了U-Boot、Linux内核的修改和裁剪,最终实现高稳定、低功耗和高度定制的手持式频谱监测设备的嵌入式软件系统。最后,进行了手持式频谱监测设备的系统级功能性测试和验证。以上是本论文的主要研究内容,通过深入研究和分析嵌入式系统硬件平台和软件平台,以及DSP和FPGA的通信特性,最终完成了整个手持式频谱监测设备的嵌入式平台设计,并且实现了嵌入式平台与DSP和FPGA的数据通信,以及嵌入式系统与其他监测和控制单元的驱动方案设计与实现。最终为上层软件平台开发提供了硬件和底层软件支持,并向其提供了操作接口,实现了符合功能需求的手持式频谱监测设备的嵌入式系统方案。
【关键词】：嵌入式系统 频谱监测 Linux系统 驱动 DSP FPGA
【学位授予单位】：电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TM935.21
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-10
• 第一章 绪论10-16
• 1.1 研究背景10
• 1.2 国内外研究现状10-13
• 1.2.1 嵌入式系统的发展现状10-12
• 1.2.2 手持式频谱监测设备发展现状12-13
• 1.3 本文主要研究内容及目标13-15
• 1.4 本论文的结构安排15-16
• 第二章 手持式频谱监测设备总体设计16-21
• 2.1 手持式频谱监测设备功能需求以及技术指标16-17
• 2.2 通用频谱监测设备设计概述17-18
• 2.3 手持式频谱监测设备的整体设计概述18-19
• 2.4 嵌入式硬件平台19-20
• 2.5 嵌入式操作系统平台20
• 2.6 本章小结20-21
• 第三章 基于LINUX的嵌入式系统硬件方案设计21-41
• 3.1 嵌入式系统硬件方案设计目标21-22
• 3.2 核心控制单元设计22
• 3.3 数字化中频信号处理单元通信方案设计22-35
• 3.3.1 ARM与DSP通信方案设计23-30
• 3.3.2 FPGA动态配置方案设计30-35
• 3.4 温度监测单元设计35-36
• 3.5 电池电量监测单元设计36-37
• 3.6 显示子系统设计37-38
• 3.7 网络子系统通信方案设计38-39
• 3.8 射频单元频率合成单元控制电路设计39-40
• 3.9 本章小结40-41
• 第四章 基于LINUX的嵌入式驱动子系统方案设计与实现41-63
• 4.1 嵌入式驱动子系统设计目标41
• 4.2 S3C6410与DSP的通信方案驱动设计与实现41-46
• 4.2.1 Linux的进程同步和互斥41-43
• 4.2.2 DSP的HPI通信驱动方案的实现43-44
• 4.2.3 HPI通信驱动实现结果分析44-46
• 4.3 S3C6410与FPGA动态配置驱动设计与实现46-50
• 4.3.1 与FPGA通信配置驱动不同方案的比较46-47
• 4.3.2 FPGA动态配置驱动实现47-48
• 4.3.3 FPGA动态配置驱动实现结果分析48-50
• 4.4 温度监测单元驱动设计与实现50-54
• 4.4.1 DS18B20通信协议50-52
• 4.4.2 温度检测单元的驱动方案实现52-53
• 4.4.3 温度检测单元驱动实现结果分析53-54
• 4.5 电池电量监测单元驱动设计与实现54-55
• 4.6 控制射频频率合成单元驱动设计与实现55-58
• 4.7 基于帧缓冲技术的图形驱动的移植58-60
• 4.7.1 G084SN03的行场信号参数要求58-59
• 4.7.2 S3C6410通用帧缓冲驱动移植59-60
• 4.7.3 图形驱动移植结果分析60
• 4.8 网络通信子系统驱动的移植60-62
• 4.9 本章小结62-63
• 第五章 软件平台优化及系统测试结果分析63-75
• 5.1 U-BOOT源码分析和移植63-66
• 5.1.1 U-Boot启动流程分析63-64
• 5.1.2 U-Boot移植和定制64-66
• 5.2 嵌入式系统的LINUX内核的裁剪和定制66-70
• 5.2.1 Linux内核的启动流程分析66-67
• 5.2.2 Linux内核的裁剪和定制67-70
• 5.3 系统测试结果分析70-74
• 5.4 本章小结74-75
• 第六章 总结和展望75-77
• 6.1 全文总结75-76
• 6.2 后续工作展望76-77
• 致谢77-78
• 参考文献78-80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 周青云;王建勋;;嵌入式系统的应用与发展[J];工业仪表与自动化装置;2008年03期

2 乔予思;乔连军;;浅析嵌入式系统的发展现状和行业前景[J];统计与管理;2013年03期

中国硕士学位论文全文数据库 前2条

1 郑桦;嵌入式Linux文件系统的设计与实现[D];武汉理工大学;2004年

2 庄寒;频谱仪的设计与研究[D];南京邮电大学;2013年

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本文编号：935129