基于PXA270的船载航行数据记录仪主控制器的研究

摘要

为了加强海上安全监督管理，保障海上人身和财产安全，根据国际海事组织(IMO)A.861(20)号决议案及我国交通部海事局的有关规定，要求国际航行及沿海航行船舶均应安装船载航行数据记录仪(Voyage Data Recorder缩写VDR)。VDR是一种用于采集记录船舶固定信息、动态信息及操作信息的装置，主要由各种信号采集模块、主控制器模块、专用电源系统和最终存储器四个部分构成。其中主控制器模块负责系统各部分的配置与协调，如从各种信号采集模块中进行数据的采集、压缩、编码、存储与下载。 本论文充分考虑了目前VDR系统的硬软件特点及性能要求，完成了VDR主控制器模块的设计。系统基于元器件应用级自主研发设计，采用XScale架构的ARM作为主控制器的处理器芯片，大大降低了系统功耗；应用“片上编程系统(SoPC)”设计专用逻辑接口模块，不额外增加硬件资源；采用嵌入式Linux操作系统，使系统具备良好的实时特性；不仅拥有完全的自主知识产权，而且有效的降低了系统成本，同时还可以作为一款通用型的嵌入式计算机应用于其他场合。 在本论文中，主要研究了以下几个内容： (1) 主控制器模块硬件设计。根据系统的功能要求完成了基于Intel XScale架构处理器的系统主控制器的硬件电路设计、器件选型和样板制作； (2) 逻辑控制模块的设计。根据外设模块和信号采集模块的接口特征设计了一系列的总线接口，如PC/104总线接口、IDE总线接口、以太网设备总线接口等。 (3) 完成了主控制器模块的引导加载程序设计。根据板卡的特点设计了系统引导加载程序。 (4) Linux操作系统下部分驱动程序的移植以及应用程序设计。完成了IDE接口的驱动程序的移植以及相应的VDR系统主程序设计。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章 绪论

1.1选题的背景和意义

1.2船载航行数据记录仪的技术现状

1.3主控模块处理器选型

1.4本课题主要完成的任务

第2章系统主控制器的硬件设计

2.1主控制器硬件总体结构

2.2 PXA270处理器结构

2.3电源电路设计

2.4 PXA270最小系统硬件设计

2.4.1 SDRAM存储器选型

2.4.2 FLASH存储器电路硬件设计

2.5静态存储块的分配

第3章逻辑控制模块设计

3.1 IDE接口模块设计

3.2 PC／104接口模块设计

3.3以太网设备接口模块设计

第4章系统软件设计

4.1操作系统选择

4.2系统引导加载程序的设计

4.2.1 Stage 1的设计

4.2.2 Stage 2的设计

4.3 IDE设备驱动程序的移植

4.4以太网设备驱动程序的移植

4.5应用程序设计

4.2.1主运行程序

4.2.2中断运行程序

第5章总结与展望

参考文献

致 谢

攻读硕士学位期间所发表的论文

附录