基于OPAM3530的电力信息中心机房监控系统研制

摘要

电力信息中心机房是电力企业信息系统的中枢，负责收集所有的电力信息，获取所有电力设备的运行参数，发现设备故障状态并及时报警。电力信息机房监控是对机房运行环境进行监控的系统，是保证计算机机房稳定运行的关键。机房监控主要对机房的动力设备、环境状况、安防设备和IT设备的运行参数进行监控。智能电网的提出，对电力信息中心机房设备的更新和发展提出了更高的要求。本文采用TI公司的OMAP3530处理器，设计了新一代监控主机。该监控主机比传统的基于ARM9处理器的监控主机有更高的处理性能、更快的运算速度，也增加了更多的功能。
　　本系统的硬件设计包括监控主机的电路设计和PCB设计两部分。电路设计采用最高工作主频为1GHz、内核为Cortex-A8的OMAP3530处理器为核心，设计了DDR、FLASH、电源管理模块、LCD触摸屏模块、电平转换模块、语音报警模块和GPRS模块等电路，设计提供了JTAG、RS-232、RS-485、USB、以太网和SD卡等接口，方便系统功能扩展。DDR和FLASH电路由一块HYHOSQJOMF3P-5L60E-C芯片实现，减小PCB面积。接口部分设计了双向隔离电路，降低干扰。PCB设计中对叠层设计、整体布局和DDR部分的走线进行了详细介绍，结合信号完整性理论设计了本系统的PCB。
　　系统软件设计部分主要包括基于OMAP3530处理器的嵌入式系统构建。首先对Linux操作系统的选择进行对比分析，其次描述了Linux操作系统的软件编译环境的建立。对U-boot引导程序的加载过程进行重点分析，并描述了在OMAP3530控制器平台的移植方法，分析了所选定的Linux2.6.22版本内核的移植和裁剪以及根文件系统的制作方法。
　　监控系统的调试部分首先分析了系统的软硬件调试方法和步骤，详细介绍了PCB部分的焊接与检查工作、电源模块的调试、核心电路的调试以及各接口的调试和GPRS电路的调试;其次概要介绍了软件系统的调试，Linux系统应用程序的调试和以太网数据业务的调试工作;最后对系统进行了整合调试工作。本系统的软件和硬件设计满足功能需求，各功能接口工作良好，电路工作稳定，程序设计和优化有待进一步提高。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 选题的背景及意义

1．2 国内外发展概况与趋势

1．2．1 国外机房监控系统的发展概况

1．2．2 我国机房监控系统的发展

1．2．3 机房监控系统的未来发展方向

1．3 本文的主要研究内容

1．4 本文的主要结构安排

2 机房智能监控系统总体架构设计

2．1 机房监控系统的国家标准

2．2 智能监控系统的主要架构

2．3 智能监控系统各部分主要实现的功能

2．3．1 第一层：物理参数监测

2．3．2 第二层：嵌入式监控主机

2．3．3 第三层：系统级监控层

2．4 智能监控系统所使用的主要技术

2．4．1 第一层：基于传感器技术和嵌入式技术

2．4．2 第二层：基于嵌入式技术

2．4．3 第三层：基于计算机技术和网络技术

2．4．4 监控系统中使用的信息传输技术

2．5 本章小结

3 监控主机的硬件设计

3．1 硬件方案分析与设计

3．2 OPAM3530处理器介绍

3．3 各个功能模块的电路原理图设计

3．3．1 电源管理模块

3．3．2 ARM处理器的内部存储电路

3．3．3 LCD触摸屏电路

3．3．4 以太网通信模块

3．3．5 电平转换模块

3．3．6 硬件边界扫描接口

3．3．7 串口通信模块

3．3．8 故障报警模块

3．3．9 数据备份存储模块

3．3．10 USB接口模块

3．3．11 环境数据获取接口模块

3．4 系统的PCB设计及信号完整性分析

3．4．1 PCB设计基本流程

3．4．2 整体布局设计

3．4．3 PCB板的叠层设计

3．4．4 DDR部分的分组等长布线设计

3．5 本章小节

4 系统的软件平台构建

4．1 Linux操作系统的选定

4．1．1 Linux操作系统概述

4．1．2 Windows CE操作系统概述

4．1．3 Android操作系统概述

4．2 嵌入式交叉编译和调试环境的搭建

4．2．1 交叉编译环境

4．2．2 交叉调试环境

4．3 嵌入式Linux软件平台启动

4．3．1 U-Boot的移植

4．3．2 Linux内核的裁剪和移植

4．3．3 制作根文件系统

4．4 本章小结

5 监控系统平台的调试

5．1 硬件系统调试

5．1．1 PCB的检查与焊接

5．1．2 电源模块的调试

5．1．3 核心电路的调试

5．1．4 接口电路的调试

5．1．5 GPRS电路的调试

5．2 软件系统调试

5．2．1 基于Linux系统的应用程序调试

5．2．2 以太网数据传输业务调试

5．3 系统功能整合调试

5．4 本章小节

结论

参考文献

附录

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢