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加油站联网综合数据采集仪硬件平台设计与实现

作　者: 陈少局
导　师: 蒋晓宁
学　校: 浙江工商大学
专　业: 通信与信息系统
关键词: 嵌入式系统加油站硬件设计 ZigBee BootLoader
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
下　载: 2次
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内容摘要

跨入21世纪以来,计算机技术一直保持强劲的发展势头,这带动了相关产业的不断发展,也促进了其信息化与自动化。目前,我国石油市场全面开放,加油站石油零售业面临着激烈的市场竞争,然而我国加油站因各种条件的限制导致其信息化应用程度良莠不齐,还存在管理水平不足,工作效率低下,自动化程度低等缺点。为了增强市场竞争力,提高经济效益,加油站必须提高其数据自动采集技术及自动化科学管理水平。本文以加油站的实际需求为出发点,设计并实现了一种加油站综合数据采集仪硬件平台,用于采集油机和液位仪的数据。该采集仪硬件平台是以S3C2440A芯片为核心,并在此基础上设计了串口、以太网接口、烧录接口等外设。与现有的加油站同类设备相比,本文设计的采集仪还具有以下特点：1.设计了ZigBee无线通信模块：在符合加油站电磁辐射要求前提下,采用ZigBee技术设计了采集仪的无线通信网络,使采集仪以无线方式连接液位仪,解决了设备不在同一房间导致的穿墙问题,并避免了直接铺设明线对环境美观的影响。2.设计了多协议转换接口：本文设计了一种多协议转换接口,该接口可以支持RS-232、RS-485、RS422、两线电流环以及三线电流环这5种油机接口数据传输协议,囊括了市面上绝大多数的加油机,大大提高了采集仪的兼容性。3.设计了新的BootLoader:以采集仪硬件平台为基础,本文设计了一种新的BootLoader——I-Boot。I-Boot可以支持WinCE、 Linux系统的加载,并可以进行下载方式的选择以及一些参数的配置。总而言之,本文设计的加油站综合数据采集仪硬件平台可以实现加油站信息自动化采集处理,节省时间和管理成本,提高加油站综合竞争力,对加油站的长远发展具有重要的意义。

全文目录

摘要  2-4
ABSTRACT  4-9
1 绪论  9-16
  1.1 研究背景  9-10
  1.2 国内外研究现状  10-13
    1.2.1 嵌入式系统的现状  10-11
    1.2.2 ZigBee的现状  11-13
  1.3 研究主要内容及意义  13-14
    1.3.1 主要内容  13-14
    1.3.2 研究意义  14
  1.4 论文组织构造  14-16
2 相关理论知识  16-23
  2.1 ARM体系架构  16-19
    2.1.1 ARM体系结构简介  16-18
    2.1.2 ARM结构的特点  18
    2.1.3 ARM9微处理器简介  18-19
  2.2 ZIGBEE协议  19-22
    2.2.1 ZigBee概述  19-20
    2.2.2 ZigBee特点  20
    2.2.3 ZigBee协议框架  20-22
  2.3 本章小结  22-23
3 综合数据采集仪硬件平台设计  23-44
  3.1 嵌入式主板设计  23-35
    3.1.1 微处理器  24-27
    3.1.2 片外存储器电路  27-29
    3.1.3 NAND Flash存储器电路  29-30
    3.1.4 以太网接口电路  30-32
    3.1.5 串口及USB接口电路  32-33
    3.1.6 电源、复位与时钟电路  33-35
  3.2 多协议转换接口设计  35-38
    3.2.1 多协议转换接口总体设计  35-36
    3.2.2 芯片选择及具体设计  36-38
  3.3 ZIGBEE无线模块设计  38-43
    3.3.1 无线模块方案选择  38-40
    3.3.2 ZigBee无线模块具体设计  40-43
  3.4 本章小结  43-44
4 综合数据采集仪硬件平台实现  44-55
  4.1 干扰来源分析  44-45
  4.2 电磁兼容性分析  45-47
    4.2.1 接地技术  45-46
    4.2.2 滤波技术  46
    4.2.3 屏蔽技术  46-47
    4.2.4 其他技术  47
  4.3 信号完整性分析  47-50
    4.3.1 延迟  47-48
    4.3.2 反射  48-49
    4.3.3 串扰  49-50
    4.3.4 地弹  50
  4.4 PCB设计采取的策略  50-54
    4.4.1 分层与堆叠  51
    4.4.2 布局  51-53
    4.4.3 布线  53
    4.4.4 退耦电容配置  53-54
  4.5 本章小结  54-55
5 BOOTLOADER的设计与实现  55-63
  5.1 BOOTLOADER的典型结构  55-57
  5.2 I-BOOT的文件结构  57-58
  5.3 I-BOOT的具体实现  58-62
    5.3.1 stage1设计实现  58-60
    5.3.2 stage2设计实现  60-62
  5.4 本章小结  62-63
6 硬件平台测试与分析  63-70
  6.1 硬件测试  63-66
    6.1.1 嵌入式主板测试  63-65
    6.1.2 无线模块通信测试  65-66
  6.2 I-BOOT测试  66-69
    6.2.1 I-Boot测试环境搭建  66
    6.2.2 测试流程及结果  66-69
  6.3 本章小结  69-70
7 总结与展望  70-72
  7.1 总结  70
  7.2 展望  70-72
参考文献  72-74
本文作者硕士期间参加的科研项目及发表的学术论文  74-75
致谢  75-76

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