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基于Internet技术的嵌入式数据采集与控制系统的研究

作 者: 徐辉
导 师: 赵永生
学 校: 大连海事大学
专 业: 控制理论与控制工程
关键词: 实时操作系统μC/OS-Ⅱ 嵌入式TCP/IP 网络监控
分类号: TP273.5
类 型: 硕士论文
年 份: 2008年
下 载: 161次
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内容摘要


嵌入式系统是面向具体应用的将底层硬件、实时操作系统和应用软件相结合的专用计算机系统。目前,已广泛应用于控制、消费电子产品、国防、运输、医疗等各个领域,已成为现代电子领域的重要研究方向之一。在控制领域,随着工业自动化的高速发展,对嵌入式控制系统数据处理能力的高效性、实时性、交互界面的友好性、对生产现场信息的协调和自诊断能力、网络互联功能等方面提出了新的要求。与此同时,芯片设计技术、计算机和网络通信技术的飞速发展,使得将传感器技术、嵌入式计算技术、控制技术和网络通讯技术都集成在一个设备成为可能。本文以嵌入式实时操作系统和32位ARM微处理器为软、硬件核心,构建了一套基于以太网通讯的嵌入式数据采集与控制系统,以改进现有嵌入式控制系统在智能化、网络化、实时性、升级与维护等方面的不足。系统基于ARM7 LPC2210硬件平台和嵌入式实时系统内核μC/OS-Ⅱ软件平台。根据嵌入式控制系统的一股特点,设计通用模拟输入/输出模块,通用离散输入/输出模块,控制模块和显示模块等。扩展RTL8019AS网络控制芯片,移植嵌入式TCP/IP协议栈,编写相应API接口函数,以实现基于Internet的网络通讯。编写网络监控模块,以实现网络监控功能。最后,利用该系统构建了一套远程温度监控系统用以对整个系统进行测试,并对测试中发现的问题进行了分析和解决。系统测试结果表明:移植后的嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ在ARM处理器上运行良好,能够完成系统各个模块(任务)进行调度。嵌入式TCP/IP协议栈及其它各模块功能正常且运行良好。设计的嵌入式数据采集与控制系统基本达到预期目标。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-10
第1章 绪论  10-15
  1.1 课题背景与意义  10-13
    1.1.1 嵌入式系统  10
    1.1.2 嵌入式系统在控制领域的应用  10-13
  1.2 本文的主要任务  13-14
  1.3 本文的涉及的主要技术  14-15
第2章 系统硬件电路设计  15-37
  2.1 系统硬件平台的总体设计  15-16
  2.2 中央处理器LPC2210  16-19
  2.3 电源模块  19-21
  2.4 主复位电路  21-22
  2.5 系统时钟电路  22-23
  2.6 JTAG接口电路  23-24
  2.7 系统存储器电路  24-26
  2.8 系统模拟量输入电路  26
  2.9 系统模拟量输出电路  26-27
  2.10 系统离散输入/输出电路  27-28
  2.11 I~2C—LED显示电路  28-30
  2.12 网络接口电路  30-35
  2.13 DS18B20温度检测电路  35-36
  2.14 本章小结  36-37
第3章 嵌入式操作系统的选择、移植和启动代码编写  37-54
  3.1 系统软件平台  37-39
    3.1.1 引入嵌入式操作系统的原因  37-38
    3.1.2 嵌入式操作系统选型  38-39
  3.2 嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的移植  39-47
    3.2.1 μC/OS-Ⅱ系统移植的前提条件  39-40
    3.2.2 μC/OS-Ⅱ到LPC2210的移植  40-47
  3.3 系统启动代码的编写  47-53
  3.4 本章小结  53-54
第4章 系统软件程序设计  54-105
  4.1 系统模拟输入/输出模块  54-69
    4.1.1 A/D子模块  55-65
    4.1.2 D/A子模块  65-69
  4.2 系统离散输入/输出模块  69-77
    4.2.1 DI子模块  71-74
    4.2.2 DO子模块  74-77
  4.3 数字型传感器采集模块  77-85
    4.3.1 DS18B20数据采集任务  77-78
    4.3.2 DS18B20数据采集任务的实现  78-81
    4.3.3 注意事项  81-85
  4.4 DS18B20数据处理模块  85-88
    4.4.1 DS18B20数据处理任务的依据  86
    4.4.2 DS18B20数据处理任务的实现  86-88
  4.5 控制算法模块  88
  4.6 本地显示模块  88-90
  4.7 TCP/IP协议栈模块  90-91
  4.8 监控模块  91-103
    4.8.1 Internet网络监控技术分析  91-94
    4.8.2 Internet网络监控任务的设计与实现  94-103
  4.9 本章小结  103-105
第5章 系统运行与测试  105-111
结论  111-112
参考文献  112-114
附录  114-116
致谢  116-117
研究生履历  117

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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 > 自动控制、自动控制系统 > 计算机控制、计算机控制系统
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