嵌入式仪器网络适配系统及其可靠性研究

来源 :哈尔滨工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shiguanghuai
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随着超精密测量过程中仪器设备的增加以及各种仪器间共享信息量的增大,采用传统RS-232、RS-485、CAN、GP-IB等总线为主导将测量仪器设备组成测控网络的模式已经不能满足测量仪器之间高速数据交换的需求。目前基于以太网的互联网技术正迅速地发展,将测量设备与以太网技术结合以实现测量信息共享的同时,兼顾原有传统仪器接口的组网方式已经成为测控系统的重要发展方向。本课题设计了一种可实现仪器网络功能的嵌入式适配系统,课题完成的主要工作包括以下几个方面:首先,通过分析现有仪器以太网接入的实现方案,设计了一种基于ARM内核的仪器以太网接入方案。选取基于ARM7内核嵌入式微处理器S3C4510B作为网络控制核心器件,嵌入式操作系统μCLinux作为软件运行平台,以满足超精密测量领域对测量设备小体积、低功耗、高可靠性的要求;其次,设计了基于ARM7内核的嵌入式仪器网络适配系统硬件。硬件采用具有以太网特性的ARM7内核微处理器S3C4510B作为中央处理器件;围绕S3C4510B微处理器设计了适配系统的以太网硬件接口核心部件及其外围驱动电路;在此基础上设计了各种仪器接口RS-232、RS-485、IIC和USB的硬件电路。再次,设计了基于嵌入式操作系统μCLinux的软件平台。主要包括Boot Loader的实现、μCLinux的移植、μCLinux下接口驱动程序的实现以及μCLinux下应用程序的开发。最后,提出适用于提高本课题所设计适配系统可靠性的差错控制算法改进方案。差错控制算法采用软件实现,根据适配系统的工作要求提出了高速改进方法,进行了理论公式的推导,在此基础上在适配系统的硬件工作平台上实现了此编码算法。本课题为解决现场上位机及其操作人员对测量环境的干扰问题提供了行之有效的手段。同时,本课题所构建的嵌入式仪器网络适配系统由于性能好、可靠性高和低功耗,在网络测控领域中有着广泛的应用前景。
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