基于嵌入式的制冷机测试系统的研究

摘要

随着电子技术水平的不断提高，制冷机测试系统迅速向系统集成化的方向发展。结合嵌入式系统、信息网络等领域的技术，不断改进现有的测试系统是制冷机测试实现现代化、产业化的必然趋势。本文结合嵌入式系统技术和CAN现场总线技术，设计实现了基于嵌入式的制冷机测试系统，作为一种取代原有工控机为上位机的技术方案。 该系统是基于嵌入式硬件平台和嵌入式Linux操作系统设计的，以制冷机为测试对象。系统通过采集终端将制冷机现场数据进行采集，并通过CAN总线上传给嵌入式系统，嵌入式操作系统通过CAN设备驱动程序将数据从设备文件中读取出来并存入文件系统中，所测试的实时数据和历史数据通过人机交互图形界面进行显示。该系统具有实时性和稳定性，从而实现了一种通用性强且成本低的制冷机测试系统解决方案。 论文的主要工作包括：嵌入式系统硬件平台的设计，主要是对系统的核心板和扩展板的各部分电路的设计；系统交叉编译环境的搭建，在PC上组织编译系统软件，然后下载至目标平台运行，同时通过串口在PC上进行调试和测试；系统引导启动程序的设计；LinuX内核的移植，实现了针对本系统硬件的内核裁剪配置；嵌入式文件系统的移植，移植实现了YAFFS2文件系统作为该系统的根文件系统，该文件系统具有可读写性；Linux设备驱动程序的开发，开发设计了Linux操作系统下的CAN总线设备驱动程序，系统通过设备文件读取数据并进行存储和显示。最后对该系统进行了应用测试和验证并对该课题的后续工作进行了展望。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章绪论

1.1课题研究背景

1.1.1制冷机测试系统的现状

1.1.2国内制冷机测试系统存在的问题

1.1.3制冷机测试系统的发展趋势

1.2嵌入式系统

1.2.1硬件部分

1.2.2软件部分

1.3现场总线技术

1.3.1现场总线概述

1.3.2 CAN总线的特点及应用

1.4课题的研究意义与主要内容

第二章制冷机测试系统的总体设计

2.1制冷机测试系统的需求分析

2.1.1系统的测试对象

2.1.2制冷机测试系统概述

2.1.3制冷机测试系统的功能需求分析

2.2制冷机测试系统的总体设计方案

2.2.1系统硬件设计方案

2.2.2系统软件设计方案

2.2.3嵌入式Linux的内核结构及相关代码

2.3本章小节

第三章制冷机测试系统硬件平台的设计

3.1硬件系统结构框架设计

3.2 ARM微处理器

3.3核心板的设计

3.3.1 SDRAM电路设计

3.3.2 NAND Flash电路设计

3.4扩展板的设计

3.4.1 NOR Flash电路设计

3.4.2电源电路

3.4.3复位电路

3.4.4 JTAG接口电路

3.4.5串行接口

3.4.6键盘接口电路

3.4.7以太网接口设计

3.4.8 CAN通讯接口电路

3.4.9 LCD接口电路

3.5数据采集终端

3.6制冷机测试系统存储空间的规划

3.7系统印刷电路板布线

3.8本章小节

第四章制冷机测试系统软件平台的设计

4.1搭建嵌入式Linux开发环境

4.1.1宿主机与目标机的系统配置

4.1.2配置TFTP服务器

4.1.3配置NFS服务器

4.1.4配置串口通信程序

4.1.5建立Linux交叉编译环境

4.2系统引导启动加载程序设计实现

4.2.1 Bootloader的概念

4.2.2 Bootloader的总体设计

4.2.3 Bootloader的实现

4.3 Linux操作系统的移植

4.3.1设置flash分区

4.3.2配置内核

4.4根文件系统的实现

4.5 CAN设备驱动程序设计

4.5.1 CAN设备驱动程序结构

4.5.2 CAN设备驱动程序的任务及处理流程

4.5.3 CAN设备驱动程序的加载和卸载部分

4.5.4 CAN设备驱动程序的中断处理部分

4.5.5 CAN设备驱动程序的缓冲区管理部分

4.5.6 CAN设备驱动程序服务于I/O请求的部分

4.6本章小节

第五章系统的运行结果及验证

5.1系统的串行端口测试

5.2系统的引导加载程序测试

5.3系统的Linux内核测试

5.4数据采集测试

5.5结论分析

5.6本章小节

第六章总结与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文