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基于MCF52259的嵌入式通用仪表开发平台的设计

作　者: 康学玺
导　师: 黄向东
学　校: 西安科技大学
专　业: 检测技术与自动化装置
关键词: 操作系统 USB LAN 文件系统 SD卡套接字
分类号: TP216
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

针对仪器仪表向高端产品发展的趋势，课题提出并设计实现了一种基于MCF52259微处理器的嵌入式仪表开发平台，使仪表的通信、数据存储更加方便。系统融合了嵌入式系统、USB通信、局域网通信、VFD显示等多项技术，通过USB模块和局域网通信模块的数据传输，实现了高端仪表与外部设备的通信，整个平台具有高速、实时传输数据等特性，能够广泛应用于各种高端仪表的开发设计。硬件方面，课题采用飞思卡尔公司的MCF52259微处理器作为系统的控制芯片，并结合应用设计出了键盘、显示模块、SD卡数据存储模块、USB通信模块、局域网通信模块。键盘、显示模块应用HT16511作为控制芯片。仪表高精度采集模块MSP430和主控芯片通过SPI接口连接。键盘显示芯片与主控芯片通过模拟SPI总线连接。SD卡数据存储模块通过QSPI总线与主控芯片连接。仪表平台通过USB通信模块和局域网通信模块，建立与上位机的大容量数据传输。软件方面，首先将μC/OS-II操作系统移植到MCF52259上，并在嵌入式μC/OS-II操作系统下编写了各硬件模块的驱动程序。在驱动程序的基础上设计了VFD显示程序、SD卡数据存储程序、USB通信和网络通信等应用模块的应用程序。应用温度测量验证了仪表平台能实现设计功能。网络通信模块中，MCF52259作为服务器，PC机作为客户机实现控制命令的发送、数据的接收功能。经测试，系统运行正常，实现了各项设计目标，从而证明了本文的方法是可行的。本系统为高端仪表的数据存储、通信提供了一个有效的解决方案，具有良好的应用前景。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-7
1 绪论  7-13
  1.1 研究背景  7
  1.2 课题研究领域国内外的研究动态及发展趋势  7-10
    1.2.1 发展历史  7-9
    1.2.2 嵌入式系统研究现状  9-10
    1.2.3 嵌入式系统发展趋势  10
  1.3 课题的意义  10-11
    1.3.1 课题的提出  10
    1.3.2 课题的研究意义  10-11
  1.4 课题的内容  11-12
  1.5 本章小结  12-13
2 仪表平台硬件设计  13-23
  2.1 主控芯片的选择  13
  2.2 硬件结构  13-14
  2.3 键盘显示模块  14-15
  2.4 仪表高精度测量模块  15-16
  2.5 S D 卡数据存储模块  16-18
  2.6 U SB 通信模块  18-20
  2.7 局域网通信模块  20-22
  2.8 本章小结  22-23
3 仪表平台软件设计  23-50
  3.1 主函数实现  23
  3.2 UC/OS- II 移植到MCF52259  23-28
    3.2.1 OS _ CPUH 文件  24-25
    3.2.2 OS _ CPU _ C.C 文件  25
    3.2.3 OS _ CPU _ A.ASM 文件  25-28
  3.3 HT16511 驱动程序  28-30
  3.4 高精度测量软件实现  30-31
  3.5 SD 卡存储 FAT16 文件系统软件实现  31-36
    3.5.1 FAT 文件系统  31-34
    3.5.2 SD 卡的驱动程序  34-35
    3.5.3 SD 卡上应用FAT16 文件  35-36
  3.6 USB 通信软件实现  36-41
    3.6.1 主机识别 USB 设备过程  36-37
    3.6.2 USB HID 介绍  37-40
    3.6.3 下位机软件实现  40-41
    3.6.4 上位机软件实现  41
  3.7 局域网通信软件实现  41-49
    3.7.1 TCP/ IP 套接字  41-44
    3.7.2 Delphi 网络通信控件介绍  44-45
    3.7.3 MCF52259 的以太网模块  45-49
    3.7.4 以太网通信软件实现  49
  3.8 本章小结  49-50
4 仪表平台功能实现  50-54
  4.1 按键显示功能  50-51
  4.2 数据存储与通信功能  51-53
  4.3 本章小结  53-54
5 仪表平台功能验证  54-56
  5.1 系统硬件实物  54
  5.2 上位机通信验证  54-55
  5.3 本章小结  55-56
6 结论  56-57
  6.1 总结  56
  6.2 完善及展望  56
  6.3 本章小结  56-57
致谢  57-58
参考文献  58-60
附录  60-63

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