基于ARM处理器和嵌入式实时操作系统的数据采集装置设计

摘要

数据采集装置是在工业控制系统中应用的最为广泛的一种设备，可实现对生产现场的各种参数进行采集、监视和记录，为提高产品质量、降低成本提供信息和手段。此外，在科学研究中，该装置也有着重要的使用价值，可获得大量的动态与静态信息，是科学研究的有力工具，也是探索科学奥秘的重要手段之一。 当前市场上的数据采集装置大多以8位或16位单片机为核心构成，在功能和性能上已不能完全满足现在数据采集的需求。所以研究和设计新型的数据采集有着极其重要的意义。 本文在研究嵌入式实时操作系统、ARM处理器和数据采集技术的基本原理的基础上，完成了基于ARM处理器和嵌入式实时操作系统的数据采集装置的设计。该装置带有USB接口和RS485接口，满足远程和近程数据采集的需要，与各种传感器配合可实现对温度、压力、流量、液位等常用数据的采集。 论文完成了数据采集装置硬件与软件的设计，具体工作是： 硬件方面，以ARM处理器为内核的飞利浦公司32位单片机LPC2142为核心，其数据处理能力和丰富的片内资源满足了数据采集装置的功能和性能需要。叙述了各个部分的设计思想、原理电路，特别是USB通信接口电路和RS485通信接口电路的设计，给出了数据采集装置总原理电路图； 软件方面，完成了嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的移植；采用基于嵌入式实时操作系统的软件开发模式，设计了数据采集装置的各个任务。利用嵌入式实时操作系统的可裁剪性、可移植性和多任务等特点，不仅使其采集性能大幅度提高，而且使抗干扰能力和实时性显著增强。重点分析了量程转换电路、USB通信协议和RS485通信协议。 最后，对装置进行了调试，验证了其设计的合理性，并对论文进行了总结，介绍了本文完成的主要工作，说明了本文的特点和意义，同时指出了系统设计的不足和改进思路，为课题的进一步研究做了准备。

目录

文摘

英文文摘

声明及关于学位论文使用权的说明

第一章绪论

第二章数据采集装置方案设计

第三章数据采集装置的硬件设计

第四章实时操作系统μC/OS-Ⅱ在ARM上的移植

第五章基于μC/OS-Ⅱ的数据采集装置软件设计

第六章试验设计验证

第七章结论

参考文献

图表索引

附录

致谢

攻读研究生期间发表过的论文