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基于ARM与μC/OS-Ⅱ的数据采集平台应用研究

作　者: 赵宪龙
导　师: 于佐军
学　校:
专　业: 控制工程
关键词: ARM处理器嵌入式操作系统 μC/OS-Ⅱ 数据采集
分类号: TP274.2
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
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内容摘要

随着处理器能力的提高和应用功能的复杂化，迫使应用程序被划分为多个重要性不同的任务，在各个任务之间优化地分配CPU时间和系统资源，同时还要保证实时性和可靠性。选用高性能的实时操作系统(RTOS)可以大大缩短产品开发周期，提高生产效率，本系统是32位高性能ARM处理器和嵌入式实时操作系统μC/OS-II的结合在油井压力数据采集领域应用的一个实例，文中分几个部分详细叙述了基于μC/OS-II的油井压力采集系统的硬件组成和软件结构。在论文的开始首先对32位ARM处理器核以及嵌入式操作系统进行了简要的介绍，然后就本系统的应用性要求设计了系统的硬件以及软件部分。一个完整的嵌入式系统的硬件平台主要包括主体电路的设计、外部通信的电路设计、系统开发调试电路的设计以及文件系统存储电路的设计等。其中，主体电路部分包括电源电路、时钟电路、系统复位电路、系统存储器扩展电路；外部通信与控制电路主要包括串口通信电路、系统开发与调试(JTAG)电路、以太网通信接口电路；文件存储电路部分主要包括了SD卡存储电路以及NAND FLASH存储电路；并详细介绍了各个模块的组成电路。软件平台部分主要介绍的是嵌入式操作系统，首先给出了为何选择μC/OS-II作为开发项目的操作系统，然后对其的特点进行了大致的介绍，随后在对其任务调度的机制分析的基础上给出了详细的移植过程，最后对该移植过程作了总结。任何嵌入式软件的设计与实现都离不开交叉编译环境，在本课题的最后给出了如何建立交叉编译环境及编译工具的使用，并列出了系统软件框图和部分代码。

全文目录

摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章前言  9-13
  1.1 ARM 概述  9-10
  1.2 嵌入式系统的发展  10-11
  1.3 课题的背景分析  11-12
  1.4 论文所做的工作  12-13
第2章系统设计  13-25
  2.1 硬件系统单元电路设计概述  13-14
  2.2 系统硬件与单元电路  14-23
    2.2.1 信号调理模块  15-16
    2.2.2 电源电路  16
    2.2.3 系统时钟  16-17
    2.2.4 文件存储模块  17-19
    2.2.5 串行接口  19-20
    2.2.6 JTAG 接口  20-21
    2.2.7 以太网接口设计  21-22
    2.2.8 液晶显示模块  22-23
    2.2.9 系统存储电路设计  23
  2.3 硬件系统的设计原则  23-24
  2.4 系统硬件检测  24-25
第3章嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ 及其移植  25-41
  3.1 选择实时操作系统μC/OS-Ⅱ 的理由  25-26
  3.2 μC/OS-Ⅱ 的特点及运行机制  26-33
    3.2.1 μC/OS-Ⅱ 的特点  26-27
    3.2.2 μC/OS-Ⅱ 的任务结构  27-29
    3.2.3 μC/OS-Ⅱ 的任务调度机制  29-33
  3.3 μC/OS-Ⅱ 移植过程  33-39
    3.3.1 μC/OS-Ⅱ 移植概述  33-34
    3.3.2 OS_CPU.H 文件  34-35
    3.3.3 OS_CPU.C 文件  35-37
    3.3.4 OS_ CPU.asm 文件  37-39
  3.4 μC/OS-Ⅱ 移植总结  39-41
第4章交叉编译环境及任务划分的介绍  41-45
  4.1 交叉编译环境的建立  41-42
  4.2 基于μC/OS-Ⅱ 的实时多任务软件设计  42-45
    4.2.1 任务划分及任务优先级的设置  42-43
    4.2.2 任务间通信机制的选择  43-44
    4.2.3 中断处理程序的编写  44-45
第5章在油井压力监控系统中的应用研究  45-54
  5.1 系统概述  45-47
    5.1.1 实时系统(RTOS)概述  45-46
    5.1.2 油井压力检测系统的系统组成  46-47
    5.1.3 系统的框架及功能  47
  5.2 系统实现  47-54
    5.2.1 主函数 main()  47-48
    5.2.2 开始任务 App_TaskStart()  48-50
    5.2.3 油井压力的数据采集  50
    5.2.4 油井压力的数据显示  50-51
    5.2.5 油井压力的数据存储  51-52
    5.2.6 油井压力数据以太网 webserver 的实现  52-54
第6章总结与展望  54-55
  6.1 论文主要工作总结  54
  6.2 论文后续工作  54-55
参考文献  55-57
致谢  57-58
附录 1：系统电路板实物图  58

基于ARM与μC/OS-Ⅱ的数据采集平台应用研究

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