嵌入式多通道数据采集记录仪软件设计
发布时间：2021-12-31 18:24
近年来,随着测控信息技术逐渐步入现代化进程,数据采集记录技术作为测控信息技术重要的组成部分向更高速率、更加智能、更多功能、更加便携方向迈进。此前存在的数据采集记录仪多为某种特定对象制作,通道数量较少,采集的信号较为单一,控制采集能力较弱,通常只适合在特定环境下使用。然而现代化工业现场测控对象复杂多变,以往的数据采集记录仪往往不能满足测量需求。本课题旨在设计出一种多个通道、多种功能、操作简单、应用灵活、更加通用的基于Linux&ARM的多通道数据采集记录仪,能够在多种测量环境下使用。本论文分析了数据采集记录仪研究背景,对国内外现状作了相应的介绍,确定需求指标及功能,继而确定总体设计方案,对系统进行模块划分及设计,接着进行各模块功能测试,保证各模块能够正常工作。最后进行系统联调,保证其满足系统指标及功能需求。以下为本课题需要完成的主要研究内容:1.分析嵌入式数据采集记录仪的软件设计需求,明确功能指标,进行嵌入式显示控制平台软硬件选型,确立总体研究方案。2.嵌入式显示控制平台设计。采用时下流行的嵌入式ARM&Linux方案,将ARM9作为核心处理器,Linux作为操作系统,Q...
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外数据采集记录仪器
电子科技大学硕士学位论文4价比也高[9]。致远DP100及虹润NHR-6800如下图1-2所示。（a）（b）图1-2国内数据采集记录仪。（a）致远DP100；（b）虹润NHR-6800总的来说，国内的数据采集产品发展迅速，也促进了我国工业的发展，但是在以下方面与国外还是有一定差距。国内产品主要面向工业生产，实用性很高，但是在航空航天，科学研究领域仍与国外有一定的差距，相比之下，采集精度还需提高，功能也不够完善，使用操作也较为复杂，设备的软件控制水平、多信号处理能力以及现场分析能力有待提高。此外，经过对国内外数据采集记录仪发展历程分析得出，现今的发展趋势主要将会向微型化、智能化、虚拟仪器化、网络化、大容量存储化、信号输入多样化、控制功能多样化方向发展。1.3研究内容本课题主要研究一种高可靠性的基于微处理器的数据采集记录仪。在研究比较国内外数据采集记录仪产品的基础上，对微型数据采集记录仪进行功能分析，并考虑实验室已有的技术积累，确定以ARM9(SamSungexnoy4412)处理器为核心的嵌入式微型数据采集记录仪设计方案，以设计方案为指导进行微型数据采集记录仪的开发，最终设计出一种界面美观、操作简单、功能强大的基于嵌入式的数据采集记录仪。该记录仪将主要由数据采集模块（用于原始数据采集和初步处理）、嵌入式显控平台（用于数据接收、数据多样化显示、数据分析处理、数据存储等）、数据通讯传输模块组成，数据采集模块以及嵌入式显控平台通过标准串口协议进行通讯，嵌入式显控平台则通过标准网口协议与PC端进行通讯。由于教研室已有成熟的数据采集硬件模块，本论文将主要专注于记录仪嵌入式显示控制平台软件和数据通讯传输模块的研究。
电子科技大学硕士学位论文12低成本。此外，Exynos4412可采用不同类型的随机存储器（RAM），容量高达2G，最大外部存储可达32G，完全满足数据采集记录仪系统运行和存储所需，此外，高性能的图形引擎为人机交互控制软件的设计带来更大的便利，显示和控制更加顺畅。所以，本课题选择Exynos4412作为核心处理器。2.3.2嵌入式硬件开发平台选择嵌入式系统的开发需要硬件作为支撑，在进行最终硬件量产之前，最好根据实际需要选择硬件开发平台，在开发板上实现大部分功能，进行前期的功能性研究与调试。在实际开发时，硬件平台的选择主要考虑到一下的几个因素：（1）生产规模。如果是大规模生产，为了降低硬件成本，就应该自己设计、制作硬件，缺点是产品周期长，硬件不够成熟。如果只是特定场合，需求比较少，最好直接从第三方购买硬件，可大幅缩短开发时间。（2）软件和硬件的依赖关系。软件最好不依赖于硬件，可与硬件设计同时进行，缩短开发时间。（3）平台资料完整性。若采购第三方硬件，应考虑其开发工具、资料的完整性以及网络相关信息的多样化，尽量保证开发的可持续性。本课题选用的嵌入式开发平台应该具有至少4.3寸电阻屏幕及接口，用于人机交互，并且带触摸功能；至少两路UART接口，用于串口通讯和终端控制，一路LAN口，用于网口通讯、终端控制及文件烧录；两组USB接口，一组用于串口转USB连接，一组用于挂载U盘进行数据存储；一组TF卡接口，用于挂载TF卡；外部矩阵键盘接口，用于外扩控制按键；图2-4iTop4412硬件开发平台结构图
【参考文献】：
期刊论文
[1]A digital signal processor（DSP）-based system for embedded continuous-time cuffless blood pressure monitoring using single-channel PPG signal[J]. Qirui ZHANG,Qingsong XIE,Kefeng DUAN,Bo LIANG,Min WANG,Guoxing WANG. Science China（Information Sciences）. 2020(04)
[2]基于项目驱动的android课程研究[J]. 李鑫伟,张立,孙阳. 教育教学论坛. 2020(12)
[3]自动化设备数据采集系统的开发与应用[J]. 张宏志. 南方农机. 2020(05)
[4]基于Power PC系列处理器的BootLoader设计与应用[J]. 李兴国,周荣,李旭. 铁路通信信号工程技术. 2020(01)
[5]探究嵌入式系统在电子信息技术中的应用[J]. 何晓亮,李刚. 中国新技术新产品. 2019(24)
[6]ARM嵌入式系统设计与应用技术研究[J]. 刘燚荣. 中国新通信. 2019(24)
[7]VC6.0的μC/OS-II移植可行性分析研究[J]. 潘佳腾. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(03)
[8]FATFS在嵌入式操作系统FreeRTOS中的移植与应用[J]. 高兆强,王绍举,徐伟,代书博,李治根. 现代电子技术. 2017(06)
[9]WinCE在ARM上的移植及驱动设计[J]. 许斌. 电脑编程技巧与维护. 2016(18)
[10]基于MicroWindows的多设备支持智能中文输入系统[J]. 周慧娟,向荣. 计算机应用. 2013(07)
博士论文
[1]分布式文件系统中元数据管理优化[D]. 陈友旭.中国科学技术大学 2019
硕士论文
[1]地震数据采集模块通用测试系统的研究与设计[D]. 陈腾飞.中国科学技术大学 2019
[2]基于ARM的飞行器信号采集处理与实现[D]. 马江峰.西安理工大学 2019
[3]基于QT的跨平台嵌入式运动控制系统研究[D]. 谢超.杭州电子科技大学 2019
[4]基于Linux内核页表构建内核隔离空间的研究及实现[D]. 吕腾飞.南京大学 2017
[5]捷联式航空重力仪数据采集控制系统设计与实现[D]. 王正俊.东南大学 2016
[6]基于μC/GUI和FATFS的车载GPS数据显示与存储系统[D]. 龙德亮.山东师范大学 2014
本文编号：3560749
【文章来源】：电子科技大学四川省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：91 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
国外数据采集记录仪器
电子科技大学硕士学位论文4价比也高[9]。致远DP100及虹润NHR-6800如下图1-2所示。（a）（b）图1-2国内数据采集记录仪。（a）致远DP100；（b）虹润NHR-6800总的来说，国内的数据采集产品发展迅速，也促进了我国工业的发展，但是在以下方面与国外还是有一定差距。国内产品主要面向工业生产，实用性很高，但是在航空航天，科学研究领域仍与国外有一定的差距，相比之下，采集精度还需提高，功能也不够完善，使用操作也较为复杂，设备的软件控制水平、多信号处理能力以及现场分析能力有待提高。此外，经过对国内外数据采集记录仪发展历程分析得出，现今的发展趋势主要将会向微型化、智能化、虚拟仪器化、网络化、大容量存储化、信号输入多样化、控制功能多样化方向发展。1.3研究内容本课题主要研究一种高可靠性的基于微处理器的数据采集记录仪。在研究比较国内外数据采集记录仪产品的基础上，对微型数据采集记录仪进行功能分析，并考虑实验室已有的技术积累，确定以ARM9(SamSungexnoy4412)处理器为核心的嵌入式微型数据采集记录仪设计方案，以设计方案为指导进行微型数据采集记录仪的开发，最终设计出一种界面美观、操作简单、功能强大的基于嵌入式的数据采集记录仪。该记录仪将主要由数据采集模块（用于原始数据采集和初步处理）、嵌入式显控平台（用于数据接收、数据多样化显示、数据分析处理、数据存储等）、数据通讯传输模块组成，数据采集模块以及嵌入式显控平台通过标准串口协议进行通讯，嵌入式显控平台则通过标准网口协议与PC端进行通讯。由于教研室已有成熟的数据采集硬件模块，本论文将主要专注于记录仪嵌入式显示控制平台软件和数据通讯传输模块的研究。
电子科技大学硕士学位论文12低成本。此外，Exynos4412可采用不同类型的随机存储器（RAM），容量高达2G，最大外部存储可达32G，完全满足数据采集记录仪系统运行和存储所需，此外，高性能的图形引擎为人机交互控制软件的设计带来更大的便利，显示和控制更加顺畅。所以，本课题选择Exynos4412作为核心处理器。2.3.2嵌入式硬件开发平台选择嵌入式系统的开发需要硬件作为支撑，在进行最终硬件量产之前，最好根据实际需要选择硬件开发平台，在开发板上实现大部分功能，进行前期的功能性研究与调试。在实际开发时，硬件平台的选择主要考虑到一下的几个因素：（1）生产规模。如果是大规模生产，为了降低硬件成本，就应该自己设计、制作硬件，缺点是产品周期长，硬件不够成熟。如果只是特定场合，需求比较少，最好直接从第三方购买硬件，可大幅缩短开发时间。（2）软件和硬件的依赖关系。软件最好不依赖于硬件，可与硬件设计同时进行，缩短开发时间。（3）平台资料完整性。若采购第三方硬件，应考虑其开发工具、资料的完整性以及网络相关信息的多样化，尽量保证开发的可持续性。本课题选用的嵌入式开发平台应该具有至少4.3寸电阻屏幕及接口，用于人机交互，并且带触摸功能；至少两路UART接口，用于串口通讯和终端控制，一路LAN口，用于网口通讯、终端控制及文件烧录；两组USB接口，一组用于串口转USB连接，一组用于挂载U盘进行数据存储；一组TF卡接口，用于挂载TF卡；外部矩阵键盘接口，用于外扩控制按键；图2-4iTop4412硬件开发平台结构图
【参考文献】：
期刊论文
[1]A digital signal processor（DSP）-based system for embedded continuous-time cuffless blood pressure monitoring using single-channel PPG signal[J]. Qirui ZHANG,Qingsong XIE,Kefeng DUAN,Bo LIANG,Min WANG,Guoxing WANG. Science China（Information Sciences）. 2020(04)
[2]基于项目驱动的android课程研究[J]. 李鑫伟,张立,孙阳. 教育教学论坛. 2020(12)
[3]自动化设备数据采集系统的开发与应用[J]. 张宏志. 南方农机. 2020(05)
[4]基于Power PC系列处理器的BootLoader设计与应用[J]. 李兴国,周荣,李旭. 铁路通信信号工程技术. 2020(01)
[5]探究嵌入式系统在电子信息技术中的应用[J]. 何晓亮,李刚. 中国新技术新产品. 2019(24)
[6]ARM嵌入式系统设计与应用技术研究[J]. 刘燚荣. 中国新通信. 2019(24)
[7]VC6.0的μC/OS-II移植可行性分析研究[J]. 潘佳腾. 单片机与嵌入式系统应用. 2018(03)
[8]FATFS在嵌入式操作系统FreeRTOS中的移植与应用[J]. 高兆强,王绍举,徐伟,代书博,李治根. 现代电子技术. 2017(06)
[9]WinCE在ARM上的移植及驱动设计[J]. 许斌. 电脑编程技巧与维护. 2016(18)
[10]基于MicroWindows的多设备支持智能中文输入系统[J]. 周慧娟,向荣. 计算机应用. 2013(07)
博士论文
[1]分布式文件系统中元数据管理优化[D]. 陈友旭.中国科学技术大学 2019
硕士论文
[1]地震数据采集模块通用测试系统的研究与设计[D]. 陈腾飞.中国科学技术大学 2019
[2]基于ARM的飞行器信号采集处理与实现[D]. 马江峰.西安理工大学 2019
[3]基于QT的跨平台嵌入式运动控制系统研究[D]. 谢超.杭州电子科技大学 2019
[4]基于Linux内核页表构建内核隔离空间的研究及实现[D]. 吕腾飞.南京大学 2017
[5]捷联式航空重力仪数据采集控制系统设计与实现[D]. 王正俊.东南大学 2016
[6]基于μC/GUI和FATFS的车载GPS数据显示与存储系统[D]. 龙德亮.山东师范大学 2014
本文编号：3560749
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