基于嵌入式技术的膜片钳系统设计

发布时间：2020-09-29 16:35

　　 膜片钳技术是一种先进的电生理研究手段,在生物物理研究领域扮演着重要角色。作为整套膜片钳系统的关键部分,高性能,可靠的应用软件和处理器不可或缺。嵌入式处理器和嵌入式Linux操作系统的快速发展,为摆脱传统个人电脑和Windows操作系统的束缚,设计出集成度高,专用性强,功耗低,可靠性高,成本低的膜片钳实验平台提供了可能。 本文设计了一种基于嵌入式软硬件技术的膜片钳系统。系统采用ARM9芯片开发出高性能的嵌入式中央处理器,并配置编译出配套的Linux操作系统,文件系统,以取代传统的计算机和Windows操作系统。同时设计出了配套的快速多通道的数据采集卡及其Linux驱动程序。 本文介绍了该系统嵌入式处理器硬件电路,Linux操作系统内核,文件系统的设计方案。详细讨论了基于FPGA技术的快速多通道数据采集卡及配套的Linux驱动程序的设计。然后介绍了利用QT和C++语言编写的应用软件。整篇文章深入讨论了系统各部分的软硬件优化设计,使得仅利用嵌入式处理器有限的资源设计出了稳定,可靠,快速的一整套系统。这套系统在细胞模型上得以实验验证。
【学位单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2009
【中图分类】：Q6-3;TP368.12
【部分图文】：

络和模拟开关以调整其电路[15-16]。为了给实验人员更好的用户体验，我们提供了友好的人机交互手段。实验不但可以通过显示器上的软件界面进行观察，通过鼠标和键盘控制系统。他们以通过一个手控面板方便快速的调整系统参数，使操作大大简化而变得更有效另外手控面板上还特意设计了声音提示功能[17]。2.2 嵌入式系统软件构成嵌入式处理器上软件构成如图 2.2 所示。它总共分为四部分，包括：Boot部分，Linux 内核，Linux 文件系统，应用程序部分。这四部分分别存储在嵌入理器 Flash 芯片中的四个分区中。

S3C2440 同样也是三星公司基于 ARM920T 内核的嵌入式微处理器。它的内 S3C2410 内部基本完全相同。所不同是 S3C2440 采用的是 0.13um 的 CMO艺，其内核推荐的时钟速度为 400MHz，经超频最大可提升到 560MHz。另了一个摄像头接口和一个 AC97 音频接口[20]。因这两款芯片极为相似，所件及驱动都不需要做修改调整。两款芯片结构对比请参考图 3.1 和图 3.2。

10图 3.2 S3C2440 内部结构图 款 处 理 器 都 采 用 AMBA （ AMBA2.0, Advanced Microcontrolltecture，先进微控制器总线结构）总线实现处理器与外设的集成。AMB外部总线：AHB 和 APB 外部总线。整个处理器总共有三个时钟，CP 时钟，AHB 总线的 HCLK 时钟，APB 总线的 PCLK 时钟[19-20]。如在 SCLK 时钟是外部 32.768kHz 的晶振倍频产生的 200MHz 时钟，HCLK 和由 FCLK 分别分频生成 100MHz 和 50MHz 时钟。

【引证文献】

相关硕士学位论文 前2条

1 朱博;基于嵌入式技术的膜片钳数据采集系统硬件设计[D];华中科技大学;2011年

2 齐颖;基于Qt/E的嵌入式膜片钳系统设计[D];华中科技大学;2011年

本文编号：2829976