基于ARM的捣固车抄平起道系统的数字化改造

摘要

捣固车在铁路建设和维修的广泛应用使得对捣固车的研究日益增加，而电气系统是捣固车的控制中心。本论文在对当前捣固车的抄平起道系统进行分析的基础上，针对其特点，构建了一个基于S3C44BOX芯片的数字化系统，提高了原有系统的实时监测能力，减小了系统功耗，节约了系统生产成本。 改造后的系统分为硬件和软件部分，硬件部分采用基于S3C44BOX为核心的数字电路系统，实现系统的模数转换、数据采集、控制、显示和信号放大，软件部分的核心是在uClinux系统下，由多线程控制实现系统的要求。论文对系统软、硬件系统构成进行了详细说明，同时还对若干关键问题作了分析与讨论，并提出了解决方案。论文主要成果包括：(1)对抄平起道系统进行了分析，针对系统功能要求，设计了基于嵌入式ARM S3C44BOX为核心的硬件电路；(2)对电路板进行了调试，并分析了硬件系统调试过程中所遇到的问题和解决方法；(3)在有限的硬件资源下实现了软件各个模块，完成了原系统所实现的功能。

目录

文摘

英文文摘

致谢

第1章 引言

1.1课题背景

1.2课题的研发意义

1.3论文的主要内容与结构安排

第2章 抄平起道系统综述

2.1抄平起拨道捣固车电气系统概述

2.1.1作业控制系统

2.1.2辅助控制系统

2.2线路水平检测及起道原理

2.2.1三点式检测原理

2.2.2线路横向水平检测及起道原理

2.2.3线路纵向水平检测及起道原理

2.3起道抄平系统简介

2.3.1前端模拟信号板

2.3.2沉降补偿及超高预置板

2.3.3起道模拟控制电路板

第3章 系统总体设计方案

3.1嵌入式系统简介

3.2实时操作系统

3.3嵌入式系统的一般设计方法

3.4嵌入式系统的硬件/软件协同设计技术

3.5系统软硬件总体规划

3.5.1硬件规划

3.5.2软件规划

第4章 系统硬件设计

4.1系统功能要求

4.2改造后的抄平起道系统结构介绍

4.3电源模块设计

4.4复位电路

4.5 JTAG接口电路

4.6通用I/O接口电路

4.7系统扩展存储系统设计

4.7.1 S3C44B0X存储器控制器简介

4.7.2 FLASH存储接口电路

4.7.3 SDRAM接口电路

4.8串行接口电路

4.9 以太网接口电路

4.10键盘接口电路

4.11 LCD接口电路

4.12数模转换及放大模块

第5章 数字电路板设计和系统硬件调试

5.1 印刷电路板(PCB)设计的注意事项

5.1.1电源质量与分配

5.1.2同类型信号线的分布

5.2信号完整性(SI)分析

5.3系统硬件调试

5.3.1电源、晶振及复位电路的调试

5.3.2 S3C44B0X JTAG芯片调试

5.3.3 SDRAM接口电路的调试

5.3.4 FLASH接口电路的调试

5.3.5液晶显示模块调试

5.3.6串口、网口调试

5.4系统实物展示

第6章 系统软件设计

6.1嵌入式系统的程序设计方法

6.2系统软件部分设计总体构思

6.3嵌入式Linux系统的软件层次

6.4 Bootloader的概念和设计框架

6.5编译uCIinux内核

6.5.1建立uCIinux开发环境

6.5.2 uCIinux内核的编译

6.6数据采集模块设计

6.7显示模块设计

6.8主程序设计

第7章 结论及展望

7.1 结论

7.2展望

参考文献

作者简历

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