基于VxWorks的嵌入式综合测试平台设计与实现

发布时间：2017-05-02 14:08

  本文关键词：基于VxWorks的嵌入式综合测试平台设计与实现，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着计算机科学与技术的发展,嵌入式系统作为一种专用的计算机系统,已经成功地被运用在消费电子、航空航天、工业测控、医疗网络等领域。嵌入式系统在软件和硬件的可裁剪性的优势和在体积、功耗、可靠性等特点,使得它能很好适用于这些应用领域。伴随着网络技术的出现,嵌入式系统进入一个新的发展阶段[1],此时的嵌入式系统性能越来越高,功能也越来越强大,正在不断地推动着社会的自动化和信息化进程。本课题根据一些测控领域的需求,设计并实现了一个嵌入式综合测试平台。该平台有上位机系统和下位机系统共同组成,本文的主要研究内容为:1.设计并实现该测试平台的下位机系统,下位机系统包含了四个嵌入式基本单元,该基本单元模块是由S3C2410核心处理器及一些外围电路共同组成。本系统采用并移植了VxWorks作为核心的嵌入式操作系统[2]。VxWorks不仅具备嵌入式实时操作系统所要求的硬实时性、确定性与低延时性,同时也具备行业要求的可伸缩性与安全性,因此它能很好地满足本系统的开发需求。2.为了实现和扩展系统的功能,还设计并实现了系统的功能模块,其中包括ADC模块的信号调理、DAC模块及其信号的调理、SOV控制模块、PWM的输出及功率放大、正交方波的输出及功率放大、输入输出的信号调理及光电隔离。这些模块主要负责完成系统要求的基本功能。为了增加系统的可靠性,本系统设计并实现了故障注入和系统自检测模块。故障注入通过单片机通过锁存器控制继电器实现,可以通过LCD液晶屏与按键选择某一路信号进行故障注入;系统自检测模块主要负责所有功能的检测,以发现各个功能模块是否正常工作,从而在系统出现故障时,可以快速地定位故障,解决故障。3.为了实现对所有下位机的集中管理,还需要配置上位机PC并开发一套针对该平台测控的实时监控系统。上位机的软件部分采用LabVIEW开发实现。Lab VIEW作为一个实验室虚拟仪器工程平台,凭借其强大的图形化编程和丰富的库函数,可以快速地帮助开发人员实现自己的应用程序。4.由于本系统包括上位机和多个嵌入式单元模块组成的下位机系统,所以还需要设计通信模块。上位机与下位机设备的通信可以通过RS-485实现,通过将每个嵌入式模块挂载到总线上即可实现下位机与上位机简单的数据通信。当通信的数据量比较大时,RS-485很难满足要求,此时采用网络通信的方式实现。除了下位机的嵌入式设备需要与上位机通信之外,实际的应用场合还需要各个嵌入式单元之间进行通信以实现同步操作。CAN总线的高性能和可靠性已经在很多行业得到认可,因此该模块增加了CAN总线的通信方式实现。本课题设计完成的系统实现了测控所需的所有功能需求,在实际的使用过程中已经被证明是安全、稳定、可靠的,它可以很好地适用于一些工业监测和航空领域的测控现场。
【关键词】：VxWorks 测试平台 CAN S3C2410 LabVIEW
【学位授予单位】：西安电子科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP368.1
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-14
• 第一章 绪论14-20
• 1.1 课题研究的背景14
• 1.2 嵌入式系统发展现状14-18
• 1.2.1 嵌入式系统硬件发展现状15-16
• 1.2.2 嵌入式实时操作系统发展现状16-18
• 1.3 本文主要研究内容18-20
• 第二章 系统总体方案设计20-24
• 2.1 系统基本功能需求分析20-21
• 2.2 系统总体架构设计21-22
• 2.3 系统可行性分析22-24
• 第三章 系统设计与实现24-54
• 3.1 Vxworks系统分析及开发环境搭建24-31
• 3.1.1 VxWorks系统组件25-26
• 3.1.2 VxWorks内核分析26-31
• 3.1.3Tornado集成开发环境31
• 3.2 系统基本功能模块的设计与实现31-46
• 3.2.1 CAN通信模块电路设计31-38
• 3.2.2 DAC模块电路设计38-41
• 3.2.3 AD模块设计41-42
• 3.2.4 SOV阀控制42-43
• 3.2.5 PWM43-45
• 3.2.6 正交方波45
• 3.2.7 输入输出模块设计45-46
• 3.3 系统检测及故障注入模块设计与实现46-54
• 3.3.1 故障注入46-50
• 3.3.2 系统检测模块50-54
• 第四章 上位机软件设计与实现54-62
• 4.1 LabVIEW简介54
• 4.2 上位机软件设计54-58
• 4.3 上位机与下位机系统通信协议设计58-62
• 第五章 总结及展望62-64
• 附录A 故障注入单片机控制模块PCB设计64-66
• 附录B 基本电路扩展板PCB设计66-68
• 附录C 故障注入与故障检测扩展板PCB设计68-70
• 附录D 系统功能扩展板与ARM核心板连接调试图70-72
• 参考文献72-74
• 致谢74-76
• 作者简介76-77

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本文编号：341095