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基于ARMLinux的高速数据采集技术研究

作　者: 梁志毅
导　师: 高金山
学　校: 北京交通大学
专　业: 计算机科学
关键词: 嵌入式系统高速数据采集 ARM Linux FIQ 内存管理设备驱动 FPGA
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 511次
引　用: 7次
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内容摘要

本文研究基于ARM Linux的高速数据采集系统的设计与实现问题。论文完成了以ARM + FPGA结构为平台,ARMLinux为核心的系统的软、硬件设计,进行了信号的高速采集和处理的实际测试,对实验数据进行了分析。同时为了体现ARM + FPGA结构在功耗节省方面的优势,我们用NIOS II实现了系统同样的功能,并利用工具对两种结构的系统功耗作了比较,有效地验证了我们的论点。论文从软硬件两方面入手,阐述了基于ARM处理器和FPGA芯片进行高速数据采集的硬件系统设计方法,以及利用ARMLinux操作系统进行高速数据采集的软件程序设计问题。硬件方面,为实现高速采集目的,选择了AD公司的AD9481芯片。并在FPGA平台上,基于乒乓原理,设计实现了多路FIFO缓冲和双端口数据存储结构。利用阈值控制方式获取目标信号,并触发ARM平台的外部FIQ,在FIQ中断处理程序中通过GPIO高速并行获取观察数据。软件方面,为了更好更有效地管理和拓展系统功能,我们移植了ARMLinux。在ARMLinux平台上,设计实现了EP7312平台上的LCD设备驱动程序和数据采集应用程序。并通过修订内核,实现了利用FIQ机制高速获取外部设备数据,用户进程通过访问系统空间获取实验数据并在LCD加以显示。论文实现了利用FIQ机制控制前端外设进行高速数据采集的系统功能。在前端采样频率达到125MHz时,系统仍能够正常地进行数据采集、传输和显示的工作。

全文目录

中文摘要  6-7
ABSTRACT  7-10
1 引言  10-13
  1.1 嵌入式系统概述  10-11
  1.2 嵌入式高速数据采集系统的应用  11-13
2 系统软硬件功能划分  13-16
  2.1 系统功能流程描述  13
  2.2 硬件功能描述  13-14
  2.3 软件功能描述  14-16
3 基于ARM + FPGA 的硬件结构设计  16-22
  3.1 系统硬件架构框图  16
  3.2 器件选择和功能模块划分  16-22
4 ARM 平台上的软件开发  22-67
  4.1 ARM 平台上的软件开发  22
  4.2 嵌入式操作系统概述  22-23
  4.3 系统软件部分希望实现的目标  23-24
  4.4 选取ARMLINUX 作为解决方案  24-27
  4.5 ARMLINUX 应用于嵌入式系统  27-41
  4.6 ARMLINUX 平台搭建所做的工作  41-48
  4.7 ARMLINUX 的设备驱动开发  48-62
  4.8 基于FIQ 功能的快速数据采集实现  62-67
5 测试数据分析  67-71
  5.1 测试环境  67
  5.2 测试数据及现场资料  67-69
  5.3 误差分析  69
  5.4 NIOS II 结构与ARM+FPGA 结构的功耗比较  69-70
  5.5 实验总结  70-71
6 系统的升级与发展  71-75
  6.1 本系统可升级的部分  71-73
  6.2 改用NIOS II 的FPGA 高速数据采集系统设计构想  73-74
  6.3 改用ARM9 + FPGA 结构的高速数据采集系统构想  74-75
7 结论  75-76
参考文献  76-77
附录A 部分代码  77-86

基于ARMLinux的高速数据采集技术研究

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