基于ARM9的无线光栅位移测量技术研究

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现代位移测量技术越来越追求自动化、无人值守、集群控制、低功耗测量。传统机械加工和桥梁监测应用领域中位移测量数据多采用有线方式传输,因设备繁杂、场地限制、布线成本高等因素限制了测量设备的使用。随着微电子和通信技术的发展,短距离无线通信以其抗干扰能力强、受限制少、安装灵活等特点,在许多领域得到广泛应用。在位移测量技术中引入无线传输技术,具有重要的理论意义和广阔的应用前景。本文主要研究光栅位移测量技术中测量数据的无线传输问题和相关驱动程序的设计。利用“树形”拓扑结构将测量节点的测量数据通过无线传输方式传输到数据中心做计算和分析等操作。具体,首先对位移测量技术中较常用的光栅传感器进行了理论分析,在此基础上,利用PIC微处理器设计了测量节点的测量信号处理模块、附加功能模块以及无线模块,并完成相应程序设计。数据中心系统采用"ARM-LINUX"平台,主要利用型号为S3C2440A的ARM9微处理器进行了硬件设计。整个系统的无线模块采用A7102射频芯片设计,在对其重要参数分析和对ZigBee网络架构、协议的分析模拟的基础上,利用“树形”拓扑结构设计了无线传输协议的网络架构,定义了数据中心、路由器以及测量节点,采用“分层思想”将无线协议分为物理层、数据链路层以及应用层,重点介绍了数据链路层的数据帧结构、地址结构和控制命令以及工作流程。通过对嵌入式LINUX内核和驱动程序理论的介绍设计了无线传输协议的驱动程序。通过测试用例验证了所设计的系统功能,驱动程序能够很好的完成对测量节点地址分配、读取测量节点的数据和操作测量节点的附加功能。无线模块抗干扰能力强,传输距离远。
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