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LXI串行通讯模块研制

作　者: 方少森
导　师: 付平
学　校: 哈尔滨工业大学
专　业: 仪器科学与技术
关键词: LXI IVI-COM 串行通讯 嵌入式系统
分类号: TP274
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要


本论文对LXI串行通讯模块进行了研究。LXI串行通讯模块是连通LXI总线测试系统和现有的大量串口仪器设备的重要桥梁,能够将这些串口测试设备纳入到LXI测试系统框架下,并组建基于LXI协议的网络化测试系统。LXI串行通讯模块实现串口测试设备到LXI总线的无缝连接,模块既要满足LXI规范又要满足串行通信规范。本文通过对LXI总线规范、网络协议和串行通讯的深入理解,对LXI串行通讯技术做了深入研究,确定了模块的总体方案。在设计上,模块采用ARM处理器加嵌入式Linux操作系统作为控制部分,使得LXI接口的实现更为便捷和灵活,并且很好地适应了LXI总线对以太网的强烈需求。在串行通讯功能的实现上舍弃了传统的串行通信专用芯片,而是采用FPGA(Field Programmable Gate Array),利用Verilog HDL(Hardware Description Language)语言进行设计,不仅使模块更加紧凑、稳定且可靠,而且可以根据实际的任务要求,在无需改变硬件电路板的情况下,通过修改硬件描述语言程序,即可修改电路功能。为了抑制信号的共模干扰,本模块采用了光电隔离技术,使用了高性能的隔离电源和光电耦合器,使模块与外界实现完全隔离。软件上,开发了Linux系统上的EBI、中断等驱动,完成了模块上的命令解析执行服务器程序,并结合COM组件技术开发了模块的IVI-COM可互换仪器驱动程序并设计出基于该驱动的仪器软面板,同时开发出基于Java Applet高可用性的Web软面板。本文最后对LXI接口、仪器驱动、WEB界面和串行通讯接口均进行了测试,测试结果良好。实际测试及运行结果表明本课题理论分析正确,设计合理,研制的模块各项技术指标均满足设计要求,取得良好的效果。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-9
第1章 绪论  9-17
  1.1 研究的目的和意义  9-10
  1.2 课题背景  10-15
    1.2.1 仪器总线的发展概况  10-11
    1.2.2 LXI 总线技术  11-14
    1.2.3 串行通讯技术  14-15
  1.3 主要研究内容  15-16
  1.4 论文结构  16-17
第2章 LXI 串行通讯模块总体设计方案  17-30
  2.1 模块的设计要求及需求分析  17-18
  2.2 模块的总体设计方案  18-20
  2.3 硬件设计方案  20-24
    2.3.1 LXI 总线接口设计方案  20-22
    2.3.2 串行通讯功能电路方案  22-23
    2.3.3 光电隔离电路方案  23-24
  2.4 软件设计方案  24-29
    2.4.1 LXI 接口软件开发方案  24-26
    2.4.2 主控计算机应用程序开发方案  26-29
  2.5 本章总结  29-30
第3章 LXI 串行通讯模块硬件电路设计  30-45
  3.1 LXI 接口硬件电路设计  30-34
    3.1.1 嵌入式系统硬件电路设计  30-31
    3.1.2 以太网接口电路设计  31-32
    3.1.3 外部总线EBI 接口硬件电路设计  32-34
  3.2 串行通讯功能电路设计  34-43
    3.2.1 FPGA 芯片内部逻辑设计  35-41
    3.2.2 光电隔离电路  41-42
    3.2.3 串行收发驱动电路  42-43
  3.3 本章小结  43-45
第4章 LXI 串行通讯模块软件设计  45-62
  4.1 嵌入式操作系统的驱动开发  45-48
    4.1.1 嵌入式ARM-Linux 操作系统的移植  45-46
    4.1.2 驱动程序的开发  46-48
  4.2 命令解析/执行服务器开发  48-54
    4.2.1 基于SOCKET 的服务器模型  48-51
    4.2.2 服务器功能的实现  51-53
    4.2.3 状态监控脚本的实现  53-54
  4.3 IVI-COM 驱动程序及软面板的开发实现  54-60
    4.3.1 开发IVI-COM 框架搭建  55-56
    4.3.2 IVI 驱动关键方法的实现  56-58
    4.3.3 驱动程序的调用与软面板的实现  58-60
  4.4 基于Java Applet 的WEB 控制界面的实现  60-61
  4.5 本章小结  61-62
第5章 LXI 串行通讯模块功能测试  62-72
  5.1 测试环境的搭建  62-64
    5.1.1 LXI 接口软件的编译与运行  62
    5.1.2 网络数据分析方法  62-63
    5.1.3 第三方软件及测试媒介的准备  63-64
  5.2 模块功能测试及其结果分析  64-71
    5.2.1 LXI 接口测试及结果  64-66
    5.2.2 WEB 控制界面的测试及结果  66
    5.2.3 IVI-COM 驱动程序及软面板的测试及结果  66-68
    5.2.4 误码率的分析和测试结果  68-71
  5.3 本章小结  71-72
结论  72-73
参考文献  73-77
致谢  77

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 自动化系统 > 数据处理、数据处理系统
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