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随着计算机技术、网络技术和微电子技术的深入发展,特别是各种高性能片上系统(SoC)的设计和嵌入式操作系统的开发,嵌入式系统日益广泛地应用于工业控制、移动通讯、网络系统、无线系统、家用电器以及消费电子等设备中。本课题研究嵌入式系统在数据采集与处理中的具体应用,采用结构化、模块化的方案进行系统的软硬件设计、调试和实现,开发了一个集嵌入式控制、数据采集与处理、友好人机交互界面于一体的ARM电路系统。
根据系统功能需求分析,数据采集的硬件部分必须满足系统软件和应用程序运行时的资源要求,包括处理器的速度、存储空间和运行空间等。本课题以嵌入式微处理器S3C2410A为核心,围绕S3C2410做整个电路的系统扩展。为保证整个电路系统的稳定工作,自制了运行所需要的电源;为保证操作系统和应用程序运行的空间,系统扩展了64MByte的Nand Flash;充分考虑未来系统的升级,针对海量数据的存储情况,本系统还扩展了SD存储卡。同时系统还提供了丰富的通讯接口:3个UART接口、2个USB(主和从)接口、1路CAN总线接口、1路SPI串行外围接口和1路Ethernet接口。为使采集到的实时数据得到重现,系统引出了相应的LCD接口。整个系统最大的特点是功能强大、低功耗、低成本,同时考虑到自我的升级能力,留有很大的发展空间。
为了给嵌入式应用开发提供了一个便利的环境,嵌入式软件平台借助于开源的Linux操作系统,完成了系统应用软件开发平台的建立。软件平台搭建包括启动加载程序、交叉编译工具、文件系统、网络、显示设备等驱动移植。在信号采集开发的过程中,编写了数据采集电路的设备驱动程序和应用程序。论文的最后研究了嵌入式图形用户界面MiniGUI的移植与开发,并设计图形程序,实现数据的采集、存储和波形再现功能。
基于微处理器S3C2410的嵌入式数据采集系统平台体积小,结构清晰、通用性好、可扩展性强。它可用于车载振动监测、机械设备现场监测、隧道振动监测等方面,在工业测量与控制领域中都具有较为广阔的应用前景。