<sup id="koyga"></sup> 本文針對目前國內基于PROFIBUS-DP的產(chǎn)品價格昂貴，安裝和維護成本高等缺點，以山西某大型煤礦的空壓機監(jiān)控系統(tǒng)自動化改造工程為例，在重點研究了PROFIBUS-DP協(xié)議的基礎上自行提出了一套PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)，并詳細設計了該系統(tǒng)中的PROFIBUS-DP主站部分。 本文首先提出了一套基于PROFIBUS-DP技術的現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)并在其基礎上完成了PROFIBUS-DP主站的總體設計。其次本文選用ARM+PROFIBUS主站協(xié)議芯片的開發(fā)方式，重點論述了主站的硬件設計。再次本文根據(jù)PROFIBUS-DP協(xié)議的結構設計PROFIBUS-DP主站軟件模塊，確定各模塊間關系并詳細設計了主站與主站用戶之間的共享數(shù)據(jù)結構。接著本文討論了PROFIBUS-DP主站軟件在μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)上可靠運行需注意的幾個技術細節(jié)。最后本文給出了基于ARM的PROFIBUS-DP主站的調試方案。 研究結果表明基于ARM的PROFIBUS-DP主站能夠在不降低系統(tǒng)穩(wěn)定性的基礎上有效降低成本。使基于PROFIBUS-DP的現(xiàn)場總線系統(tǒng)得到大面積推廣成為可能。
標簽： PROFIBUSDP ARM 主站
上傳時間： 2013-06-27
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隨著國民經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國對于電力的需求和依賴性也越來越大。同時，對變電站及電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定也提出了更高的要求。2008年的南方冰雪災害造成了電力設施及輸電線路的重大損失，嚴重危害了電網(wǎng)的正常工作，影響了人民的正常生活和工廠的正常運行。電力部門需要一種能夠實時監(jiān)控變電站設備的監(jiān)控系統(tǒng)，第一時間監(jiān)測到電力設備的損壞和人為因素的破壞，迅速做出處理，將損失減小到最低值。隨著電力部門網(wǎng)路化的全面普及，各個變電站有了相應的通訊網(wǎng)絡，使得監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡傳輸成為可能。 課題探索了低功耗、高性能、低成本并具有豐富芯片資源的嵌入式處理器和內核精簡、性能強悍、源碼開放及開發(fā)成本低的操作系統(tǒng)，設計和實現(xiàn)了基于ARM9和嵌入式Linux操作系統(tǒng)的變電站監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)了對變電站設備的實時視頻監(jiān)控、紅外線監(jiān)測和煙霧火災探測等功能。系統(tǒng)硬件采用模塊化設計，主控制器模塊采用三星公司的S3C2410A高性能芯片作為嵌入式微處理器，設計了外圍接口電路和其它外圍設備電路；視頻監(jiān)控模塊采用OV511系列USB攝像頭進行圖像采集；紅外線防盜監(jiān)測模塊采用熱釋電紅外線傳感器配合菲涅爾透鏡設計了報警電路；煙霧火災探測模塊采用Motorola公司生產(chǎn)的離子型煙霧檢測芯片MC14468，設計了監(jiān)測電路。系統(tǒng)軟件開發(fā)分兩層，下層軟件開發(fā)構建了交叉編譯環(huán)境，移植了嵌入式Linux操作系統(tǒng)并利用Video4Linux API庫函數(shù)接口完成了視頻圖像采集程序的設計，同時對攝像頭驅動程序進行了提取和編譯；上層軟件開發(fā)實現(xiàn)了對采集的視頻數(shù)據(jù)在網(wǎng)絡中傳輸，使用Visual C++設計了客戶端監(jiān)控應用界面，實現(xiàn)人機交互，并對所采集視頻圖像進行了最優(yōu)化處理。 課題針對現(xiàn)有監(jiān)控系統(tǒng)存在的不足進行改進，集視頻監(jiān)控、紅外線防盜監(jiān)測和火災報警等功能于一體，充分發(fā)揮嵌入式系統(tǒng)和計算機網(wǎng)絡的優(yōu)勢，設計出了功能豐富，性能優(yōu)良的變電站監(jiān)控系統(tǒng)。提高了變電站運行和維護的安全性及可靠性，并逐步實現(xiàn)了電網(wǎng)的可視化監(jiān)控和調度，使電網(wǎng)調控運行更為安全、可靠。
標簽： ARM 電站監(jiān)控 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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智能電表、水表、煤/燃氣表、熱量表等大量地出現(xiàn)在人們的生活中，同時這些儀表的抄錄工作變得越來越煩瑣，工作量大，工作效率低，不僅給用戶帶來不便，而且會存在漏抄、誤抄、估抄的現(xiàn)象。隨著電子技術、通信技術和計算機技術的飛速發(fā)展，人工抄表已經(jīng)逐步被自動抄表所代替。 集中器是一個數(shù)據(jù)集中處理器，是多對象自動抄表系統(tǒng)的通信橋梁，負責對各智能表的數(shù)據(jù)進行采集、存儲和管理，及時有效地向上位機傳輸數(shù)據(jù)并執(zhí)行上位機發(fā)送的指令。提高多對象集中器數(shù)據(jù)處理能力，有效完成上下行通信是多對象自動抄表系統(tǒng)AMRS（Automation Meter Reading System）目前需要解決的關鍵問題。 本文針對多對象集中器這樣一個較復雜的通信與控制系統(tǒng)，提出采用32位的高性能嵌入式微處理器。32位ARM9微處理器處理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本，集成了相當多的硬件資源，硬件的擴展和設計大大簡化，ARM9（S3C2410）為工業(yè)級芯片，抗干擾能力強，能夠適應運行現(xiàn)場的較惡劣環(huán)境，8/16位微控制器運算能力有限，對于較復雜的通信與控制算法難以順利完成；硬件平臺依賴性強，不利于軟件的開發(fā)、升級與移植；在缺乏多任務調度機制的情況下，應用軟件不僅實現(xiàn)難度大，且可靠性難以保證。 本文首先對多對象遠程抄表系統(tǒng)的總體結構進行研究，主要研究了多對象遠程抄表系統(tǒng)中集中器的軟件和硬件實現(xiàn)，對硬件資源進行了外圍擴展，對S3C2410微處理器芯片的外圍硬件進行了擴展設計，使之具備了滿足使用需求的最小系統(tǒng)硬件資源，包括時鐘、復位、電源、外圍存儲、LCD、RS-485通信模塊、CAN通信模塊等電路設計。實時時鐘為多對象集中器定時抄表提供時間標準；電源電路為多對象集中器系統(tǒng)提供穩(wěn)定電源；看門狗電路的設計保證多對象集中器系統(tǒng)可靠運行，防止系統(tǒng)死機；數(shù)據(jù)存儲器主要用于存儲參數(shù)、變量、集中器自身的參數(shù)，負責智能表的參數(shù)以及智能表用量等。上行通道即多對象集中器與上位機之間的通信線路，采用CAN現(xiàn)場總線進行通信；下行通道即多對象集中器與智能表之間的通信，采用RS-485總線進行通信。軟件設計上，主要針對多對象集中器的數(shù)據(jù)存儲功能和串行通訊功能進行程序編寫。基于ARM的多對象遠程抄表系統(tǒng)集中器可以實現(xiàn)多對象遠程抄表，提高了數(shù)據(jù)處理能力，有效完成了上下行通信，可靠性強，穩(wěn)定性高，結構簡單。
標簽： ARM 對象 遠程抄表系統(tǒng) 集中器
上傳時間： 2013-06-07
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海洋臺站自動觀測系統(tǒng)是一套應用于海濱觀測的儀器設備，負責對氣象、水文參數(shù)進行實時觀測。諸多的參數(shù)通過相應的傳感器進行測量，海洋臺站自動觀測系統(tǒng)對測量的信息進行匯總，再將其通過有線或無線的通訊方式傳輸?shù)礁骷壓Ｑ蟓h(huán)境監(jiān)測預報中心，供天氣預報和海洋預報使用。 本文以我國“海洋臺站自動觀測系統(tǒng)政府采購計劃”為背景，重點設計了低成本、低功耗、高性能、高可靠性的新型海洋臺站自動觀測系統(tǒng)。本課題主要研究基于arm7+uClinux海洋臺站自動觀測系統(tǒng)的設計與開發(fā)。根據(jù)實際的需要，分析海洋臺站自動觀測系統(tǒng)的整體要求，對傳感器進行選型，進行方案設計，完成整個系統(tǒng)的搭建。為了降低系統(tǒng)功耗，CPU所采用的是Samsung公司推出的無內存管理單元的處理器S3C44BO，設計了8MFLASH、64MSDRAM、液晶、USB以及鍵盤等相關電路。同時，為了減少驅動開發(fā)所帶來的不便，使用TL16C554A對串口電路進行了擴展，便于數(shù)據(jù)處理，也使得系統(tǒng)具有更好的可擴展性。軟件方面設計主要涉及了BootLoader引導裝載程序的建立，選用uClinux操作系統(tǒng)，并對其內核進行配置和裁剪，添加源代碼中沒有的驅動程序。為了縮短研發(fā)周期和降低開發(fā)難度，選用MiniGUI作為圖形用戶界面系統(tǒng)，深入分析了MiniGUI的結構、原理，并將其移植到uClinux系統(tǒng)中。本系統(tǒng)采用的是MiniGUI－Threads多線程模式，主線程協(xié)調各個線程進行相應的數(shù)據(jù)處理。為了使系統(tǒng)操作變得直觀、簡單，對用戶界面進行了初步設計，使用復用I/O的方法解決多串口通訊容易造成的數(shù)據(jù)阻塞問題。此外，為了更好的將臺站所測得的信息量發(fā)送給海洋環(huán)境監(jiān)測預報中心，需要完善通訊協(xié)議以便于數(shù)據(jù)交換。 最后，根據(jù)本系統(tǒng)實際研究開發(fā)結果，總結分析了系統(tǒng)的特點，并對下一步設計工作進行了展望。
上傳時間： 2013-07-12
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隨著經(jīng)濟的發(fā)展，城市交通的壓力越來越大，很多城市都開始建設地鐵項目，發(fā)展地下軌道交通事業(yè)。在地鐵列車上，駕駛員需要方便、快捷地控制各種語音功能，保障列車可靠、安全的運行，從而為乘客提供優(yōu)質的服務。駕駛員語音控制器就是為了滿足這一需求而提出來的。 在描述列車乘客信息系統(tǒng)的發(fā)展、介紹了公共廣播系統(tǒng)的功能的之后，本文分析了駕駛員語音控制器的設計需求，設計了一種具有人機交互功能的駕駛員語音控制器。它帶有LCD顯示屏和輸入鍵盤；能夠在內部存儲路線、站點和緊急信息等用戶數(shù)據(jù)。通過窗口菜單以圖形化的方式向駕駛員顯示列車運行信息。通過通信端口，按照雙方約定的通訊格式，將運行模式，路線站點，緊急信息等內容發(fā)送給列車顯示與廣播控制單元，完成語音及顯示控制。根據(jù)需求分析，提出了一種基于ARM的控制器設計平臺。設計了該控制器的硬件和軟件的整體方案，采用模塊化設計的思想給出了系統(tǒng)各主要模塊的具體設計與實現(xiàn)方法，并給出了相關電路的實現(xiàn)原理圖。最后介紹了本控制器的測試方法與過程，并給出了具體應用。該駕駛員語音控制器實現(xiàn)了人工廣播、司機對講、緊急對講和系統(tǒng)設置等功能。具有操作方便、便于維護、可配置、成本低等優(yōu)點，滿足了駕駛員以及列車語音與顯示控制的實際需求。關鍵詞：ARM；RS485；乘客信息系統(tǒng)；圖形用戶界面；嵌入式系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-30
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減搖鰭是船舶與海洋工程中的一種重要系統(tǒng)，目前已在多種船舶中廣泛應用。減搖鰭對于提高船舶耐波性，增加船舶使用壽命，改善設備與人員的工作條件，提高艦艇的戰(zhàn)斗力具有重要作用。減小船舶橫搖是目前船舶運動控制領域的重要課題之一。本文以船舶減搖鰭系統(tǒng)作為研究對象，重點講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的設計與實現(xiàn)方案。 減搖鰭系統(tǒng)目前大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器。控制器的性能對船舶自然橫搖周期和無因次橫搖衰減系數(shù)有著很大的依賴關系。由于船舶橫搖運動的復雜性、非線性、時變性和海況的不確定性，經(jīng)典PID控制難以獲得滿意的控制效果。采用先進的控制策略是解決這一問題的有效方法。本論文將模糊控制與PID控制相結合，實現(xiàn)了無須精確的對象模型，只須將操作人員和專家長期實踐積累的經(jīng)驗知識用控制規(guī)則模型化，然后用模糊推理在線辨識對象特征參數(shù)，便可對PID參數(shù)實現(xiàn)自整定。另外，浪級調節(jié)器做為減搖鰭控制器的一個重要組成部分，本論文也對其設計進行了研究，提出了一種基于海浪譜估計的浪級調節(jié)器的設計方法，彌補了傳統(tǒng)浪級調節(jié)器不能充分利用海浪信息的不足。 目前大多數(shù)的減搖鰭控制器使用單片機作為主處理器或者以工控機為基礎開發(fā)而來的，前者集成度不高，穩(wěn)定性也不好，而后者成本較高。因此，本課題設計了一款新型的基于ARM處理器的減搖鰭控制器，解決了上述問題。該系統(tǒng)主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2214的控制器核心電路和輔助實現(xiàn)控制的驅動電路；軟件平臺主要是基于ARM的軟件，包括啟動代碼和應用程序。 研究結果表明：開發(fā)的嵌入式減搖鰭控制系統(tǒng)不僅具有集成度高、性價比高、性能優(yōu)越、抗干擾能力強、穩(wěn)定性好、實時性高等優(yōu)點。同時更能夠適應減搖鰭控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢，所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價值及意義。
上傳時間： 2013-07-10
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隨著計算機、通信、電子技術的進步，嵌入式系統(tǒng)和以太網(wǎng)技術的融合將成為嵌入式技術未來的重要發(fā)展方向。基于ARM的嵌入式系統(tǒng)由于具有低功耗、高性能、低成本、可以進行多任務操作等優(yōu)點，在控制領域得到了越來越廣泛的應用。 本選題來自中山大學與北京航天五院合作研制的流體網(wǎng)絡系統(tǒng)地面原理樣機控制器設計項目。論文研究的主要目的是利用基于ARM920T內核的嵌入式微處理器AT91RM9200融合多傳感器設計一種可以在地面實驗室環(huán)境中可靠運行的數(shù)據(jù)采集與溫度控制系統(tǒng)。 本文從嵌入式測控系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)和軟件設計兩方面進行分析。在硬件設計上，主控制板以Atmel公司生產(chǎn)的AT91RM9200 CPU為核心，主要包括串口模塊、存儲模塊、以太網(wǎng)接口模塊、基于SPI串行接口設計的數(shù)據(jù)采集模塊（A/D）、基于I2C接口設計的PID控制信號輸出模塊（D/A）和采用PIO接口設計的開關控制輸出模塊等電路，其中后三個模塊承擔了流體網(wǎng)絡回路的傳感器數(shù)據(jù)采集，關鍵點的溫度控制和多路電磁閥的開關控制等任務，后文將重點介紹。在軟件設計方面，主要分兩個方面進行討論，分別為主控制器上基于嵌入式Linux系統(tǒng)的軟件和上位機采用Visual C++編寫的監(jiān)控軟件。主控制器軟件采用多線程進行設計，包括主線程、服務器子線程和數(shù)據(jù)采集子線程，三個線程同時運行，提高了系統(tǒng)的運行效率。上位機和主控制器通過接入以太網(wǎng)中，然后由服務器線程和上位機客戶端利用socket套接字實現(xiàn)通信。同時上位機軟件也提供形象美觀的圖形用戶界面，配合主控制器實現(xiàn)特定的溫度、流量和壓力監(jiān)控。 本論文設計的嵌入式測控系統(tǒng)充分利用了AT91RM9200內嵌的的強大功能模塊，包括SPI接口模塊和I2C接口模塊等，可廣泛應用于控制領域。對該系統(tǒng)的一些研究成果和設計方法具有一定的先進性和良好的實用性，具有良好的應用前景。
標簽： ARM 流體 網(wǎng)絡測控
上傳時間： 2013-06-30
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目前，國內礦井的排水系統(tǒng)多采用傳統(tǒng)的人工監(jiān)測、繼電器控制的方法。傳統(tǒng)方法設備運行的自動化程度低、可靠性較差、工人勞動強度大、應急能力不足，存在一定的安全隱患，不適應數(shù)字化礦井發(fā)展的需要。本課題設計的自動排水系統(tǒng)采用嵌入式微控制器作為就地控制系統(tǒng)與上位機遠程監(jiān)控相結合的方式，提高了工作的可靠性和穩(wěn)定性，具有運行成本低、調試方便等特點。 本文首先根據(jù)某礦井下排水的實際情況，對各種排水形式和相關設備進行了分析和比較，選擇其中一種典型的排水系統(tǒng)形式作為模型。根據(jù)井下排水系統(tǒng)的運行原理展開研究和論證，制定了井下水位監(jiān)控和水泵啟動方案。在綜合自動控制的相關理論和傳感器應用技術的基礎上分析了排水系統(tǒng)中需要監(jiān)控的、能夠反映排水系統(tǒng)工作特征的關鍵參數(shù)，并提出了這些參數(shù)的監(jiān)測方法和這些方法的可行性。 全面分析了目前常用的微處理器和實時操作系統(tǒng)，詳細研究了ARM和μC/OS-Ⅱ的性能和特點，充分利用ARM微處理器高性能、低功耗、低成本的優(yōu)勢，以及μC/OS-Ⅱ可移植性好、開發(fā)成本低的優(yōu)點。選用以ARM7TDMI-S為CPU的LPC2220芯片作為就地控制系統(tǒng)，選用μc/OS-Ⅱ為實時操作系統(tǒng)。并根據(jù)排水系統(tǒng)工作方案和要求設計了系統(tǒng)和接口硬件電路，完成了系統(tǒng)運行程序代碼的編寫。 應煤礦信息化發(fā)展趨勢的要求，選用LabVIEW作為上位機監(jiān)控軟件，以串行通訊協(xié)議與井下就地控制系統(tǒng)組成遠程監(jiān)控系統(tǒng)。從而實現(xiàn)工作人員能夠在地面監(jiān)控室輕松了解到井下水倉水位、各排水設備工作狀態(tài)等信息，實現(xiàn)了排水系統(tǒng)運行的“避峰就谷”和水泵房的無人化值守。此項研究對礦井的安全生產(chǎn)、節(jié)能降耗和數(shù)字化建設等工作具有一定參考價值。
標簽： ARM 自動 排水 監(jiān)控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-04
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ARM微處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)為核心的嵌入式技術，已在很多領域得到了越來越廣泛的應用。由于網(wǎng)絡在未來計算中將發(fā)揮非常重要的作用，因此連通性、網(wǎng)絡化正逐漸成為嵌入式設備的發(fā)展方向，嵌入式設備的網(wǎng)絡化已經(jīng)成為網(wǎng)絡發(fā)展的必然趨勢。美國貝爾實驗室預測未來數(shù)年內所能想到的任何有用信息都是由嵌入式設備通過網(wǎng)絡供給信息的需求者。 本文設計和實現(xiàn)了基于ARM處理器的嵌入式系統(tǒng)硬件和軟件解決方案，將Linux移植到LH79520，并且實現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信功能。 本文采用NXP公司的LH79520微控制器作為處理器，采用高度集成的以太網(wǎng)芯片DM9000A作為網(wǎng)絡接口，并且擴展了LCD、UART接口。使用APEX作為系統(tǒng)的Bootloader，選擇Linux操作系統(tǒng)進行裁剪和移植，編寫了網(wǎng)絡芯片驅動程序，使得2.6.22版本內核在硬件上穩(wěn)定運行；同時實現(xiàn)了嵌入式平臺和Linux系統(tǒng)之間的網(wǎng)絡的數(shù)據(jù)傳輸。對影響TCP網(wǎng)絡數(shù)據(jù)傳輸速率的因素進行了研究，通過對比和測試優(yōu)化了ARM嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡傳輸性能。最后，在ARM平臺和Linux主機端分別實現(xiàn)了采用IPMSG協(xié)議的網(wǎng)絡傳輸應用程序。 通過測試表明，本文所設計的嵌入式系統(tǒng)在可用性及操作方便性方面都達到了預期的目標，使得ARM Linux移植更有效率而且降低成本，具有實際的應用價值。
上傳時間： 2013-07-14
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嵌入式Linux是將普通Linux操作系統(tǒng)進行剪裁、修改，使之能在嵌入式計算機系統(tǒng)上運行的一種操作系統(tǒng)。由于兼有Linux和嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點，以及ARMLinux因其開放的資源特性，嵌入式Linux系統(tǒng)有著巨大的市場前景和商業(yè)機會。 在實際的應用系統(tǒng)中，對操作系統(tǒng)的實時性能也有一定的要求。比如在通信系統(tǒng)中，如果能對操作系統(tǒng)的實時性能進行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的響應速度，就可以用軟件實現(xiàn)通信協(xié)議，降低對硬件的要求，用單芯片實現(xiàn)通信系統(tǒng)，從而降低產(chǎn)品成本。 本論文的研究主要是基于ARM920T硬件平臺，該平臺主要面向高性能的用戶產(chǎn)品開發(fā)。在此平臺基礎上，本文圍繞著Linux內核向ARM平臺移植中幾個核心技術展開討論：首先對嵌入式Linux系統(tǒng)體系結構進行了歸納，并詳細闡述了與系統(tǒng)移植相關的重要層。接著，給出了啟動引導代碼Boot Loader和Linux內核初始化部分移植到硬件平臺上的整個過程，解決了移植過程中所面臨的任務和難題。最后，在對Linux內核驅動模型深入掌握的基礎上，深入探討了QT/Embedded界面的移植。 本文最后討論了一些當前嵌入式Linux實時優(yōu)化技術。分析了在成功移植ARM Linux內核基礎上，優(yōu)化ARM Linux的中斷系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的中斷延時。
上傳時間： 2013-06-21
上傳用戶：change0329
