MQX操作系统在便携PID报警仪中的应用研究

发布时间：2018-10-14 13:16

【摘要】：随着科技的不断发展,嵌入式系统正不断渗透到人们生活和工作的各个领域。便携式PID报警仪就是嵌入式系统应用的一个典型例子,大量用于环境监测、工业保健、石油化工等领域的VOC等有害物质检测。然而我国该类仪器同国外还有很大的差距,一个重要的原因就是嵌入式软件控制系统遇到瓶颈。传统的检测器一般采用前后控制系统,该类系统代码量大、不易移植和维护、开发周期长、扩展难度大等问题,越来越无法满足检测器发展需求。因此,检测器产品在软件控制上有必要引入新的设计思想和方法,即应用嵌入式操作系统。 Freescale MQX操作系统作为嵌入式操作系统中的一种,具有明显的优势。它是一款源码开放、功能齐全、完全免费的操作系统,自带TCP/IP堆栈库、USB堆栈库等,可以满足各种应用场合。它支持Freescale推出的轻量级、低开销、低配置的eGUI,可以提供友好的人机界面及实现产品人机交互。同时,它提供的一整套应用编程接口(API)和模块化、基于组件的架构大大提高开发效率、降低开发难度。另外,它根据不同的硬件平台提供了完整的平台支持包(PSP)和板级支持包(BSP),从而缩短了产品开发周期,加快产品上市。因此,在便携式仪表中应用MQX操作系统是一个很好的选择。本文首先介绍了MQX操作系统的组织架构、存储机制、任务同步机制、中断和异常处理方法等；详细描述MQX操作系统的启动过程、系统运行机制、用户任务运行和调度方法等内容；给出MQX操作系统支持的开发环境及本文所用的开发环境。其次,对PID报警仪硬件系统进行设计。介绍PID检测器的原理和特点及报警仪基本工作原理；介绍基于MCF52259微处理器的硬件系统的基本结构,详细阐述电路各个子系统,包括：核心控制系统、存储系统、显示系统、通信系统,电源管理系统等。接着,对报警仪嵌入式软件系统进行详细设计。根据报警仪待实现的基本软件需求对嵌入式软件系统功能进行深入分析,包括PID校正系数与气体标定、存储功能、数据处理及算法、泵的PWM波控制等；给出了MQX操作系统下主构建板级支持包包(BSP)的方法和详细步骤；根据MQX操作系统驱动程序设计方法,开发了本系统在MQX操作系统下内部模组和外部模组的驱动程序；采用状态机的方法开发了适合本系统的人机界面,实现人机交互使系统更加友善；同时,开发了适合本系统应用的TCP/IP简单协议栈；根据硬件模块及软件系统分析对应用程序进行任务划分,详细设计各个任务并给出了关键任务的程序流程图。最后,对嵌入式软件系统进行测试及结果分析。本文对系统进行了一系列的测试实验,文中给出了系统关键部分的测试和结果分析,包括：键盘测试、人机界面测试、采样泵PWM波测试、信号采样与存储测试、以太网通信测试等；总结了自己所做工作,并针对研究的不足提出展望。本文以Freescale32位处理器MCF52259为硬件平台引入Freescale MQX嵌入式操作系统基本实现了便携PID报警仪功能。由于MQX操作系统发行时间短,国内对其研究甚少,所以本文将MQX操作系统应用在便携PID报警仪中具有一定的研究和应用价值。
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【学位授予单位】：杭州电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：TP368.1;TP311.52

【参考文献】