基于S5PV210的频谱监测设备嵌入式系统设计与实现

发布时间：2017-10-08 05:16

  本文关键词：基于S5PV210的频谱监测设备嵌入式系统设计与实现

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【摘要】：随着无线电应用的越来越广,加上更加复杂的无线电环境,频谱检测设备的需求和应用愈加广泛。嵌入式设备功能为我们提供了非常多性能强,体积小,可控资源多的控制器,促使其在许多方面代替了传统计算机系统,所以被广泛应用于仪器制造中。本论文旨在从硬件到软件实现基于高性能ARM处理器S5PV210的频谱监测设备的嵌入式系统。该系统不仅满足频谱监测设备频谱监测功能,同时也能提供各种智能设备的扩展功能,要具有良好的平台通用性。主要的研究内容有:1.根据需求设计系统的完整通用性方案,包括主控单元最小系统,着重设计了ARM端与中频信号处理单元的HPI通信总线和配置数据下发高速总线,频率合成模块的通信通道设计,与并设计了智能功能如网卡,USB,串口等相关功能硬件电路。2.分四层规划嵌入式操作系统的四层结构,针对每一层结构进行详细条理化的分析设计,同时针对项目中的难点驱动设计实现提出分层设计思想,极大程度保证系统和驱动可继承性。3.根据Linux内核2.6版本下的驱动体系结构,以分层思想为指导实现以微处理器为核心的频谱监测设备的信号处理系统总线驱动设计,以及中频信号处理模块的协议和驱动;针对频率合成模块的主控FPGA控制,运用隔离设计思想实现该设备GPIO和DMA两种控制方法;设计实现了温度检测驱动,显示系统LC D驱动,触控屏幕,同时提供控制应用程序供应用软件开发者参考调用。4.针对产品进行了软件上包括U-boot的网络和LCD驱动的智能功能实现,以及其和内核商业化定制;并针对频谱监测设备进行了精简,降低设备的功耗。本论文设计的系统经过了完整联调验证,运行稳定,实现了所有预期目标,最终的频谱监测设备达到了产品化的要求,并提供了完整的实现方案和可继承性软件系统。
【关键词】：频谱监测设备 智能 高性能 通用平台 DMA 分层 隔离
【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】：TP368.1
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-11
• 第一章 绪论11-19
• 1.1 研究工作的背景与意义11-12
• 1.2 国内外研究历史与现状12-16
• 1.2.1 微型频谱监测设备国内外发展状况12-15
• 1.2.2 嵌入式系统在频谱监测设备的应用15-16
• 1.3 本文的研究内容与贡献16-19
• 第二章 频谱监测设备嵌入式系统需求分析19-26
• 2.1 频谱监测设备结构19-22
• 2.1.1 射频接收前端与嵌入式单元交互需求20-21
• 2.1.2 数字化中频信号处理单元21-22
• 2.2 嵌入式系统主控单元需求22-25
• 2.3 本章小结25-26
• 第三章 嵌入式系统方案设计26-48
• 3.1 硬件平台设计26-37
• 3.1.1 频谱检测设备嵌入式系统的硬件框架26-27
• 3.1.2 供电设计27-28
• 3.1.3 与数字中频处理单元的通信总线设计28-32
• 3.1.3.1 HPI总线设计28-30
• 3.1.3.2 与FPGA通信总线设计30-32
• 3.1.4 功能性外设设计32-35
• 3.1.4.1 温度传感器设计32-33
• 3.1.4.2 网络子系统设计33-35
• 3.1.4.3 射频控制通道电路设计35
• 3.1.5 扩展接口设计35-37
• 3.1.5.1 USB相关设计35-36
• 3.1.5.2 TFCARD卡设计36
• 3.1.5.3 UART设计36-37
• 3.2 嵌入式操作系统设计37-41
• 3.2.1 Bootloader（引导加载程序）设计38-39
• 3.2.2 Linux内核移植设计39-40
• 3.2.3 根文件系统制作40-41
• 3.3 内核驱动设计思想41-47
• 3.3.1 内核中面向对象设计思想43-45
• 3.3.2 总线、设备和驱动的分层结构设计45-46
• 3.3.3 控制器与外设驱动隔离设计46-47
• 3.4 本章小结47-48
• 第四章 基于分层隔离思想的频谱监测设备驱动核心设计实现48-79
• 4.1 FPGA的配置启动驱动以及重配应用程序封装48-54
• 4.1.1 FPGA配置流程48-50
• 4.1.2 FPGA动态配置驱动实现50-54
• 4.1.2.1 GPIO并行设计总线实现50-52
• 4.1.2.2 DMA方式改进52-54
• 4.1.2.3 改进结果分析54
• 4.2 DSP与S5PV210的HPI接口的驱动设计与实现54-63
• 4.2.1 HPI控制时序54-57
• 4.2.2 HPI驱动设计与实现57-60
• 4.2.3 HPI驱动测试结果60-63
• 4.3 S5PV210与频率合成模块控制总线驱动设计与实现63-68
• 4.3.1 SPI硬件控制逻辑63-64
• 4.3.2 基于分层和隔离思想的SPI驱动设计实现64-67
• 4.3.2.1 SPI控制器64
• 4.3.2.2 SPI设备64-65
• 4.3.2.3 SPI设备驱动65-67
• 4.3.3 SPI驱动调试测试结果67-68
• 4.4 显示子系统驱动移植及触摸屏驱动设计与实现68-73
• 4.4.1 显示子系统驱动移植68-70
• 4.4.2 触控屏功能实现70-73
• 4.5 其他外设子系统驱动实现73-78
• 4.5.1 网络子系统驱动实现73-75
• 4.5.2 温度传感系统实现75-78
• 4.6 本章小结78-79
• 第五章 软件平台定制与优化79-85
• 5.1 U-boot设计与定制79-83
• 5.1.1 U-boot启动设计80-81
• 5.1.1.1 阶段一80
• 5.1.1.2 阶段二80-81
• 5.1.2 针对U-boot的LCD驱动移植81
• 5.1.3 开启U-boot网络支持81-82
• 5.1.4 U-boot启动定制82-83
• 5.2 内核个性化定制83-84
• 5.3 本章小结84-85
• 第六章 全文总结与展望85-87
• 6.1 全文总结85
• 6.2 后续工作展望85-87
• 致谢87-88
• 参考文献88-91

【参考文献】

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1 刘乔;缪思恩;;基于HPI的ARM与DSP双核通信实现[J];电子技术;2010年03期

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本文编号：992183