车载智能监控系统的设计与开发

摘要

随着近年来科学技术的飞速发展，自动化控制被越来越多地运用在各个领域中，特别是军事领域，对作战车辆的集中监控也受到越来越多的重视。车载智能监控系统是作战指挥车必不可少的一个组成部分，其开发目的是为了对作战车辆的各类专用设备:油机、倒伏机构、升降杆、空调、球机等进行集中监控，对各类设备的运行状态进行配置参数、智能管理。
　　本文针对作战指挥车对监控系统的特殊要求，结合嵌入式系统相关理论，设计了ARM11核心板加FPGA串行口扩展板的分体式嵌入式系统作为车载智能监控系统的下位机部分。ARM11核心板选用三星公司的S3C6410作处理器，通过网络与串行口两种方式与上位机进行通讯，以接受上位机的指令控制;核心板通过双进程保证巡检与控制的实时性，并通过读写数据库对车载智能监控系统所控制车载设备的设备信息、故障信息以及操作日志进行记录;核心板与串行口扩展板之间通过并行排线进行连接，两者之间的交互通过对排线接口引脚进行操作实现，核心板通过加载专门的驱动程序对硬件设备进行操作;串行口扩展板以FPGA作为核心，使用Verilog HDL语言进行程序开发，扩展板作为从属一方接收核心板控制，将核心板对车载设备的巡检和控制指令分配到对应串行口的发送FIFO中进行自动发送，并将接收FIFO中的设备上传数据发送给核心板。
　　为提高的车载监控系统的实时性与安全性，本设计在ARM11上运行Linux嵌入式操作系统，通过多进程的形式使设备巡检与设备控制分开进行，保证了实时性，通过使用数据库，使系统运行协调有序，提高了安全性。为了使多串行口发送接收互不干扰，开设了独立的发送接收FIFO，发送接收由波特率模块控制自动进行，保证了通信的实时性。FPGA的使用使扩展部分更加灵活，能够便捷的进行串行口数目的改变以及波特率的设置，提供了足够的队列深度，能够有效地分配系统资源。
　　实验表明，本课题设计的车载智能监控系统运行稳定，实时性良好，能够实现对多种车载设备的即时控制，数据库记录完整，符合车载智能监控系统的要求。

目录

摘要

注释表

第一章 绪论

1．1 课题研究背景及意义

1．2 车载智能监控系统发展状况和国内外研究现状

1．3 课题研究内容及章节安排

1．3．1 课题主要研究内容

1．3．2 论文章节安排

第二章 系统总体设计及方案选择

2．1 系统总述

2．2 系统设计开发平台选择

2．2．1 硬件设计平台的选择

2．2．2 嵌入式软件设计平台的选择

2．3 系统总体构架

2．4 本章小结

第三章 嵌入式系统硬件设计

3．1 核心板硬件设计

3．1．1 OK6410概述

3．1．2 OK6410硬件资源

3．2 串行口扩展板硬件设计

3．2．1 常见串行口扩展方式比较

3．2．2 硬件电路设计

3．3 本章小结

第四章 嵌入式系统软件设计

4．1 核心板软件设计

4．1．1 嵌入式操作系统介绍

4．1．2 Linux系统驱动程序开发

4．1．3 Linux系统应用程序开发

4．2 FPGA程序设计

4．2．1 Verilog HDL语言

4．2．2 QuartusⅡ开发工具介绍

4．2．3 Verilog HDL程序的模块化设计

4．2．4 时序仿真

4．3 本章小结

第五章 系统实现与验证

5．1 通信测试

5．1．1 系统实物图

5．1．2 单步通信测试

5．1．3 误码率测试

5．1．4 丢包测试

5．1．5 多通道实时通信波形比较

5．1．6 性能比较

5．2 现场验证

5．2．1 油机控制

5．2．2 球机控制

5．2．3 升降杆、倒伏机构控制

5．2．4 空调控制

5．2．5 数据库操作

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 工作总结

6．2 工作展望

参考文献

致谢

在学期间的研究成果及发表的学术论文