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随着计算机软硬件技术的迅速发展,嵌入式系统技术日趋成熟和完善,其可靠性高、功能强大和低功耗的优点促使它在数据检测、工业控制、交通管理等众多领域得到了广泛的应用。 目前的数据采集系统的控制大多采用PC机或者低端的单片机进行控制,对于应用于中低端的数据采集系统,这两种方式都很难满足其低成本、实时采集和数据进分析处理的要求。本文通过现有的成熟的嵌入式系统技术和现场总线CAN技术,利用具有32位ARM核微处理器——LPC2292的丰富的片内资源和控制能力,实现对数据采集系统数据的高速、稳定、可靠的传输,同时利用USB技术,实现数据的海量存储。另外本系统采用模块化设计,可以根据具体的项目需求选择和增加所需功能,降低了系统的成本,提高了系统的实用性。 本系统大致可分为三部分——主控模块的设计,数据传输模块的设计,数据存储模块的设计。主控模块主要是为数据采集提供良好的控制处理平台,完成消息处理、键盘扫描、数据显示等功能。数据传输模块是利用LPC2292微处理器片内现有的CAN资源,将CAN总线应用于本系统,通过CAN总线实现的高速度、高可靠性的数据传输,是系统进行快速、可靠数据采集的基础。数据存储部分主要实现数据的海量存便数据的进一步分析处理。
本文的主要论述内容包括:
1.分析了本课题的国内外研究现状及存在的问题,指出了课题的研究意义和采用的关键技术。
2.提出嵌入式数据采集主控系统的总体设计方案。在系统的核心器件微处理器的选择上,通过考虑系统的功能需求和比较各种内核处理器的性能价格之后,选用性价比高的ARM7TDMI-S内核的LPC2292嵌入式微控制器。同时给出了系统正常运行的各功能模块的接口电路的设计。
3.系统将CAN总线应用于本系统中进行数据的可靠高速传输。利用微处理器片内现有的CAN资源,扩展了CAN模块。在分析了CAN驱动程序的结构和应用流程之后,重点研究了CAN驱动程序的应用层接口函数。通过CAN总线实现数据的实时采集,高速稳定传输。
4.根据系统的功能要求,系统扩展了USB主机系统,实现了数据的海量存储。硬件方面在研究了USB的主/从芯片的基础上,给出了USB模块的硬件电路,软件上分析了U盘的传输协议和命令规范,介绍了文件系统、U盘的接口芯片CH375的U盘文级子程序库及其使用说明,在此基础上介绍了USB模块和CPU数据通讯的实现以及文件读写功能的实现。
5.对全文进行了总结和展望。首先对论文完成的主要工作进行了总结,接着提出系统的需要继续完善的地方,作为后续研究的参考。
本文所研究的数据采集主控系统实现了数据采集的高速度、高可靠性和数据海量存储以及方便的分析处理的功能,系统体积小,便于携带,可以方便的应用于多类系统和多种工作环境中,具有广阔的应用前景。