利用ARM+Linux平台的天然气流量计算机的设计与实现

摘要

我国是天然气资源丰富的国家之一，天然气远景储量约达38万亿m3，其中陆上占79％，海上占21％。天然气的生产、利用过程是一个流程复杂、规模大、速度快且连续运行的系统。在这个系统中，无论是在井场、集气站、配气站，还是在使用者家庭都可见到用于不同目的的各种流量测量仪表。其计量的准确与否受到人们的普遍重视。因此计量的准确度是选择任何类型的流量计都必须考虑的重要指标。 流量计量仪表品种多，计算模型五花八门，如标准孔板流量计、涡街流量计、漩涡流量计、超声流量计等，除了标准孔板流量计外，缺乏必要的标准或规范支持。 ARM体系结构目前被公认为是业界领先的32位嵌入式RISC微处理器结构，ARM体系结构为满足ARM合作者以及设计领域的一般需求正稳步发展。嵌入式Linux吸收了传统Linux版本的大部分优点，并经过裁剪，更加适合运行于嵌入式设备中。 因此本文将利用目前流行的嵌入式微处理器ARM以及开源的嵌入式操作系统IJnux、开源图形界面软件库QT、开源嵌入式数据库sqlite，并根据中华人民共和国石油天然气行业标准《天然气流量的标准孔板计量方法》，设计孔板流量计算机。本文将主要涉及到以下几个技术点： 1.采用三星s3c2410(ARM9)作为处理器，ARM处理器作为当今最为流行的处理器，在数据处理、运行速度、功耗等方面具有卓越的优势。 2.采用Sharp公司的24位彩色480X272的LCD作为显示输出设备，该款LCD具有很好的性价比、显示画面清晰流畅、功耗低。 3.以开源的Linux操作系统(ARMLinux)作为嵌入式操作系统，ARMLinux具有灵活、稳定、实时性好等优点。 4.以自由版的开源QT库作为图形显示界面(GUI)。 5.采用流行的开源小型数据库sqlite，并将其移植到ARMLinux之上，sqlite具有小巧、灵活等优点，支持大部分的SQL语句，能完成诸如报表处理等重要工作。

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英文文摘

声明

第一章绪论

1.1项目来源

1.2研究背景

1.3研究及发展现状

1.3.1天然气流量计的发展现状

1.3.2以ARM+Linux为代表的嵌入式系统的发展现状及趋势

1.4研究的意义及研究内容

1.5技术路线

1.6本文的组织结构

第二章差压流量计的测量原理及流量方程

2.1概述

2.1.1节流式差压流量计

2.1.2孔板流量计的发展现状

2.2孔板差压流量计的测量原理

2.3孔板流量计流量方程式

2.3.1不可压缩流体流经孔板流量计的理想流量方程式

2.3.2可压缩流体流经孔板流量计的理想流量方程式

第三章流量计算机的硬件设计

3.1嵌入式微处理器—ARM

3.1.1ARM技术简介

3.1.2 ARM处理器产品系列及比较

3.1.3 ARM系列S3C2410处理器

3.2天然气孔板流量计的硬件结构

3.3存储模块的设计

3.4显示模块的设计

3.5输入模块的设计

3.6传输以及通信模块的设计

3.7其他模块

3.7.1A/D转换模块设计

3.7.2电源模块的设计

第四章软件系统的实现

4.1 Linux和口嵌入式Li nux

4.1.1嵌入式Linux操作系统与其它操作系统的对比

4.1.2选择嵌入式Linux系统的依据

4.2 QT图形库及Qtopia

4.2.1 QT图形库

4.2.2 Qt-embedded和Qtopia

4.3开发环境的搭建

4.3.1嵌入式ARMLinux开发环境的搭建

4.3.2建立QT桌面运行环境

4.3.3建立Qtopia虚拟平台

4.4 Linux在S3C2410上的移植

4.4.1 Bootloader的移植

4.4.2准备好内核源码包

4.4.3准备好root文件系统

4.4.4烧写Linux到目标板

4.5 Qtopia2.1.1在2410上的移植

4.6 S3C2410下LCD驱动程序的移植

4.7 S3C24106X6矩阵键盘驱动及与Qt的键盘映射

4.7.1 S3C24106X6矩阵式键盘驱动

4.7.2 S3C24106X6矩阵键盘驱动与Qt的键盘映射

4.8系统软件功能的扩展

4.9通信模块

第五章系统功能的实现

5.1流量数据的采集处理

5.2流量数据的计算

5.3流量数据的实时显示

结论与建议

致谢

参考文献