基于嵌入式Linux的频谱分析仪软件系统设计

摘要

频谱仪作为电子测量中一种重要的频域测试设备，在通信、雷达、广播、电子系统设计、电子设备维护等军用和民用领域都有着广泛的应用，并逐渐呈现出向系统化，智能化，网络化方向发展的趋势。针对频谱仪的高性能、便携性等特点，本文提出了一种基于嵌入式平台的数字频谱分析应用系统开发方案，并以Samsung公司ARM9系列S3C2440芯片作为硬件控制平台核心，以嵌入式Linux系统为软件平台进行系统仪器驱动及应用软件的设计。本文研究内容包括：频谱仪嵌入式Linux操作系统定制，关键的仪器驱动程序设计，以及频谱仪应用软件的设计。
　　文中首先通过对几种常用嵌入式系统比较，分析了嵌入式Linux在嵌入式设备系统应用中的特点与优势。结合频谱仪需求，文中对嵌入式Linux系统进行了适当的裁剪与移植，进一步设计了相应的文件系统，并详细阐述了对其交叉编译与移植的过程，为频谱仪应用软件在硬件控制系统中的运行提供了可靠的平台。
　　仪器驱动程序设计方面，针对仪器所采用的基于Cy7c68013a芯片的USB外置用户键盘方案，通过对芯片固件程序和USB设备驱动程序的开发，在嵌入式Linux系统环境中实现了对USB用户键盘的灵活控制。针对ARM平台与底层仪器硬件之间的数据通信与参数控制需求，针对基于FPGA的硬件结构，设计了底层仪器硬件的通信驱动程序。
　　频谱仪的应用软件方面，作为用户对仪器进行界面操作与具体控制的执行工具，它是仪器软件的核心，文中基于嵌入式QT/E开发环境，以及仪器测试需求的分析，建立了频谱分析仪应用软件的整体框架，文中采用模块化的设计模式，将频谱仪应用软件分为用户接口模块、显示模块、仪器控制命令及频谱数据处理模块、数据发送与接收控制模块，详细地阐述了各个模块的功能，并给出了具体的设计实现。
　　论文的最后对系统仪器驱动与应用软件设计进行了调试与验证，并对存在的不足提出了相关的改进方法。

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第一章 引言

1.1 论文研究背景及意义

1.2 国内外相关技术发展动态

1.3 论文主要研究内容

第二章 基于嵌入式控制平台的频谱仪总体设计

2.1 频谱仪整体设计概述

2.2 嵌入式硬件平台

2.3 基于嵌入式Linux的频谱仪应用系统

2.4 本章小结

第三章 基于嵌入式Linux的频谱仪操作系统定制

3.1 嵌入式Linux系统的建立

3.2 基于QT-4.6.3的频谱仪软件设计平台的搭建与移植

3.3 本章小结

第四章 基于嵌入式Linux的频谱仪驱动设计

4.1 嵌入式Linux驱动的架构分析

4.2 基于EZ-FX 68013A的USB键盘驱动设计

4.3 嵌入式Linux下ARM与底层硬件通信的驱动设计

4.4 本章小结

第五章 基于QT/E的频谱仪应用软件设计与实现

5.1 频谱分析仪应用软件各模块结构

5.2 频谱仪应用软件设计实现

5.3 本章总结

第六章 模块的测试与验证

6.1 系统测试的概述

6.2 频谱仪功能模块的测试

6.3 本章小结

第七章 结束语

致谢

参考文献

附录一

附录二

攻读硕士期间取得的成果