嵌入式汽车开关性能检测系统研究

摘要

本论文以横向课题“汽车开关性能检测系统研究”为工程背景。针对其传统汽车开关性能检测系统中单片机处理速度快但与PC机传输速度慢而导致滞后的瓶颈等问题，本文对多路数据采集技术、Internet在嵌入式中的应用和虚拟仪器技术做了深入研究，设计了基于ARM9和LabVIEW的嵌入式汽车开关性能检测系统。该系统实现了下位机数据采集模块与上位机PC机之间的以太网通讯，传输速率从传统的140Kb/s提高到1Mb/s以上，并采用虚拟仪器技术实现了上位机监控系统实时显示检测结果。本论文的主要工作是下位机数据采集系统设计、网络通信驱动设计和上位机监控系统设计。
　　 一、汽车开关性能检测系统的下位机数据采集系统包括:
　　 ◆ARM9控制采集模块:主控制器选用三星公司推出的16/32位RISC的处理器S3C2440A，分别用其内置的高精度AD转换和多路多功能复用I/O来控制模拟量和数字量的输入输出信号，并通过DG408、74HC573、74F245等数字电路芯片来控制传输方向和时序，该模块具有结构简单、稳定性强等优点。
　　 ◆以太网接口模块:通过以太网控制芯片DM9000AEP与S3C2440A进行间接总线连接，并通过耦合变压电路与HR91005连接来传输网络数据包，从而实现与上位PC间的以太网通信。
　　 ◆外围电路模块:采用霍尔电流传感器将导通后的开关电流信号转换为电压信号，并经过采样保持和光电耦合电路后传入ARM9的AD输入引脚;由ARM9输出的数字信号经过八重达林顿管驱动继电器切换负载来校准电压降。
　　 二、汽车开关性能检测系统的网络通信驱动设计
　　 采用嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ作为S3C2440微处理器底层硬件和上层应用程序的软件平台，将轻型嵌入式网络协议LWIP移植到μC/OS-Ⅱ系统上，并加入DM9000AEP的底层驱动程序和应用层socket通信程序使其实现网络通信功能，最终使传输速度提高到兆级。
　　 三、汽车开关性能检测系统的上位机监控系统设计
　　 采用美国NI公司的图形化软件开发环境LabVIEW与Internet技术相结合的方式来设计汽车开关性能检测系统的上位机监控系统。上位机作为服务器监控下位机信号采集的状态并实时在人机交互界面上显示。其开发周期短，支持TCP、UDP等网络协议且能够实现测试结果的远程数据共享。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题的背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 本文研究的主要内容及组织结构

第二章 开关信号数据采集硬件系统设计

2．1 硬件系统的总体设计

2．2 微处理器S3C2440的结构

2．3 数据采集电路设计

2．4 以太网电路设计

2．5 电源电路设计

2．6 外围电路设计

2．6．1 JTAG调试接口电路

2．6．2 继电器电路

2．6．3 光电耦合电路

2．7 开关夹具

2．8 本章小结

第三章 上位机监控系统设计

3．1 LabVIEW简介

3．1．1 LabVIEW的操作

3．1．2 LabVIEW的程序设计过程

3．2 上位机总体设计思路

3．3 上位机前面板设计

3．4 上位机程序框图设计

3．4．1 数据发送模块设计

3．4．2 数据接收模块

3．4．3 数据处理与保存模块

3．4．4 报表生成模块

3．5 LabVIEW开发中的一些经验

3．5．1 提升LABVIEW效率的方法

3．5．2 LabVIEW的编程风格

3．6 本章小结

第四章 网络通信及驱动程序的设计

4．1 以太网通信Lwip协议

4．2 Lwip在μC／OS-II上的移植

4．2．1 μC／OS-II在2440上的移植

4．2．2 操作系统模拟层的编写

4．2．3 Lwip与底层硬件的协议接口

4．2．4 底层网络驱动的编写

4．3 Lwip的运行流程和机制

4．4 下位机与上位机LabVIEW间的socket通信

4．5 本章小结

第五章 系统测试与应用

5．1 测试实验

5．1．1 ARP协议测试

5．1．2 TCP测试

5．2 抗干扰设计

5．3 本章小结

第六章 总结与展望

6．1 全文总结

6．2 工作展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢