基于DSP和嵌入式技术的便携式状态监测与故障诊断仪研制

摘要

根据设备状态监测与故障诊断系统的发展要求，本文结合DSP技术、基于XScale硬件平台的嵌入式Linux系统技术，提出了一套实现便携式设备状态监测与故障诊断嵌入式系统的应用方案。论文重点阐述了以DSP为主处理器的数据采集处理前端模块的软硬件实现以及基于XScale硬件平台上Linux系统各应用功能模块的搭建，对所开发的设备状态监测与故障诊断嵌入式仪器的实例应用也做了详细说明。　　论文第一章综述了机电设备状态监测与故障诊断技术和基于该技术的相关系统研究的发展概况和趋势，引出了开发基于DSP技术和嵌入式技术便携式设备状态监测与故障诊断仪器的必要性，随后对其中的关键技术数字信号处理和嵌入式系统的研究做了比较详细的介绍。　　第二章阐述了数字信号处理DSP典型系统的主要环节并研究了DSP芯片选型；阐述了Linux系统和IntelXScale硬件架构在嵌入式应用上的优势和技术可行性，在此基础上提出了本论文研究系统实现的总体方案。　　第三章详细研究了以TMS320LF2407A为主处理器的数据采集处理模块实现的硬件设计和软件开发，硬件上重点介绍了信号前级调理电路设计、模数转换芯片AD7874和DSP芯片的接口设计、与主控模块通讯电路设计等；软件实现上主要介绍了主程序流程、通道采样频率控制、数据信号预处理及与主控模块通讯协议实现。　　第四章详细研究了以XScalePXA250为主处理器的设备状态监控系统主控模块的硬件系统；对在其上移植经改造的Linux系统做了介绍，重点研究了内核实时性改造，进一步介绍了对整个系统功能实现很重要的各应用构件模块任务机制和实现功能。　　第五章主要介绍了如何结合实际课题，将基于本文技术开发的机电设备状态监测与故障诊断仪器应用于实际。　　第六章对本文所做工作进行了简要总结，并结合国内外发展趋势对相关课题研究的进行了进一步展望。

目录

文摘

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第一章综述

1.1引言

1.2设备状态监测与故障诊断技术和相应系统发展概况

1.2.1设备状态监测与故障诊断系统的发展

1.2.2便携式状态监测与故障诊断系统的一般构成

1.3数字信号处理DSP器件的发展和应用

1.3.1 DSP器件的发展历程

1.3.2 DSP器件与传统单片机的比较及其应用

1.3.3 DSP器件的技术展望

1.4嵌入式系统及其在设备状态监测与故障诊断中的应用

1.4.1嵌入式系统及其与通用计算机的比较

1.4.2嵌入式微处理器

1.4.3嵌入式操作系统

1.5论文研究内容

第二章故障诊断嵌入式系统的相关理论和总体结构

2.1引言

2.2信号采集和信号处理的相关理论

2.2.1数字信号处理系统的典型结构

2.2.2 DSP芯片的选择

2.3嵌入式主控系统相关理论

2.3.1主控系统硬件微处理器的选择

2.3.2嵌入式Linux操作系统

2.4设备状态监测与故障诊断嵌入式系统总体结构

第三章基于DSP的数据采集处理系统设计

3.1引言

3.2以DSP为主处理器的数据采集模块硬件系统的实现

3.2.1前级信号调理电路

3.2.2主处理器TMS320LF2407A

3.2.3 AD7874转换电路

3.2.4片外数据存储模块、串口通讯模块、电源模块设计

3.2.5基于Protel的硬件系统原理图和PCB图的设计

3.3以DSP为主处理器的下位机软件系统的开发

3.3.1软件开发环境CCS

3.3.2软件程序设计

第四章基于InteXScale的嵌入式Linux系统开发

4.1引言

4.2基于Intel XScale PXA250的硬件体系平台

4.2.1主处理器PXA250的内部结构及特点

4.2.2 PXA250的外围电路

4.3嵌入式Linux软件平台开发

4.3.1构造开发环境

4.3.2嵌入式实时操作系统E-Linux

4.3.3各主要应用构件库及其功能

第五章设备状态监测与故障诊断仪现场应用实验

5.1引言

5.2水泵故障表现形式及监测参数选择

5.3设备状态监测与故障诊断仪现场应用实验

第六章总结与展望

6.1研究总结

6.2相关工作展望

参考文献

攻读硕士期间已发表的论文

致谢