基于ARM9的倾角测量系统的设计

摘要

随着嵌入式技术的快速发展，嵌入式系统的应用非常广泛，主要涉及到了工业控制、数据采集和传输通讯等领域。嵌入式系统以应用为中心，具有很强的专用性，能针对不同实际情况进行软硬件裁剪。同时嵌入式系统对实时性、可靠性和功耗等方面的要求很高。在数字时代的激励下，嵌入式系统以其优越的性能，将在生活中各个方面的应用更加普遍。
　　倾角测量技术专门用于测量物体相对于水平位置的倾斜度，在实际应用中随处可见。如今市场上比较常见的倾角测量仪器大多是以单片机为控制核心，但是单片机的数据处理能力很弱，无法很快处理较复杂的数学运算，从而影响了数据采样频率。同时单片机受到自身条件的约束，无法实现个性化和复杂化的系统。因此基于单片机的倾角测量系统已不能很好适应铁道系统、汽车行业和军事自动化等领域的发展要求。而嵌入式处理器具有很强的数据处理能力，并且可以运行嵌入式操作系统，在数据采集领域以及实现系统的个性化和复杂化方面上有着明显的优势。
　　本文采用ARM9处理器S3C2440实现了一种倾角测量系统。这个系统能够测量物体在空间里的倾斜角度，并在触摸屏上实时显示倾斜角度数值以及一个时间段内倾斜角度的变化曲线。倾角测量系统的总体结构可分为硬件设计和系统软件设计。其中硬件设计主要分为控制模块和数据采集模块。控制模块由S3C2440处理器、Nand Flash存储器、SDRAM内存、JTAG接口、时钟电路、复位电路、电源电路和触摸屏等构成，数据采集模块由三轴加速度计MMA8451Q的应用电路构成。系统软件设计主要由U-Boot、Linux内核、YAFFS2文件系统、MMA8451Q字符设备驱动和Qt应用程序构成。该系统通过Qt应用程序，先从MMA8451Q的字符设备文件读取数据，再把数据经过倾角测量算法处理后，将得到倾斜角度在嵌入式图形用户界面（GUI）上进行实时数值显示和曲线图绘制。经过实验表明，本倾角测量系统可以每500 ms获取一次倾斜角度，并画出10 s内倾斜角度的变化曲线。

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第1章 文献综述

1.1 引言

1.2 倾角测量技术的发展现状

1.3 本文的研究内容

第2章 倾角测量原理

第3章 倾角测量系统的总体设计和可行性分析

3.1 倾角测量系统的总体设计

3.2 倾角测量系统的可行性分析

第4章 倾角测量系统的硬件设计

4.1 数据采集模块

4.2 控制模块

第5章 倾角测量系统的系统软件设计

5.1 嵌入式Linux系统开发环境搭建

5.2 BootLoader

5.3 Linux内核

5.4 文件系统

5.5 MMA8451Q驱动编写与调试

5.6 倾角测量系统应用软件设计

第6章 倾角测量系统的实现和结果分析

6.1 倾角测量系统的实现

6.2 倾角测量系统的结果分析

第7章 总结和展望

7.1 总结

7.2 展望

参考文献

致谢

附 录：倾角测量系统的实物图和开发环境