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1、基于S3C2410平台的数据采集系统采集与处理子系统的设计摘要数据采集系统已广泛应用与国防建设和国民经济的各个领域，并且有着广阔的发展前景，在一些工业现场中，设备长时间运行容易出现故障，为了监控这些设备，通常利用数据采集装置采集他们运行时的数据并送给PC机，通过运行在PC机上的特定软件对这些数据进行分析，以此判断当前运行设备的状况，进而采取相应措施。本课题研究以嵌入式Linux为操作系统平台，基于ARM-S3C2410作为采集处理器，对模拟传感器的数据采集并对其进行协议分析。发挥ARM处理器的高性能、低功耗、低成本的优点、做出稳定的网络传输和可靠的数据收集的数据采集系统。本文从数据采集系统的背
2、景和研究目标出发，总结了项目研究的主要内容；继而介绍了项目相关的硬件平台和软件环境，S3C2410处理器的简介及linux操作系统的介绍；叙述了数据采集系统的整体设计和处理子系统的设计、实现。数据采集系统整体设计是把下位机采集的模拟数据，存放在下位机的缓冲池中，然后再通过网络通信上传给上位机，通过用户界面将上传过来的数据以用户想要的图形的形式显示出来，实现用户对机器的远程监控。本设计主要负责在下位机处数据采集的过程。关键词：嵌入式系统；数据采集；linux；S3C2410;Data Acquisition System Design based on S3C2410 AbstractData
3、acquisition system has been widely used in national defense construction and national economy in all areas and has broad prospects for development, in some industrial field, the device always run with some failure , so we usually collect a acquisition devices data in order to monitor these devices a
4、nd judge equipments situation ,and then take corresponding measures.This project is based on embedded Linux operating system and ARM-S3C2410 processor,so it can play a high efficiency to collect and analysis data what you need . This article embarked from the backgroud of the data acquisition system
5、 and research objectives，introduced the project-related hardware platform and software environment,such as S3C2410 processor and linux operating system .At last,it described the data acquisition system overall design and processing subsystem of the design, implementation.First,the overall design of
6、data acquisition system is to collect the simulation data by the lower computer. second, it have the data stored in the next bit plane buffer pool, and then upload to the host computer with network communication, at last,it can show the data to users PC.This design is mainly responsible for the next
7、 bit plane Department data collection process.Key Words: Embed system;Data acquisiton; linux;S3C2410;目 录中文摘要I英文摘要II1 绪 论11.1研究背景11.2 研究意义11.3 国内外研究情况11.4 研究目标21.5 本文主要内容22 硬件平台与软件环境32.1 S3C2410的处理器32.1.1 S3C2410的处理器简介32.1.2 S3C2410的处理器特点32.2嵌入式Linux操作系统42.2.1 嵌入式操作系统概述42.2.2 嵌入式Linux的特性42.2.3 嵌入式Lin
8、ux的优势52.3 Linux操作系统上机命令52.4 Linux操作系统下C语言编程相关主要知识82.4.1 源程序的编译82.4.2 socket编程82.4.3 多线程编程103 数据采集系统的整体设计与分析123.1 数据采集系统的需求分析123.1.1 系统功能分析123.1.2 项目实现的功能点133.1.3 系统约束条件143.1.4系统状态指示灯和键盘的需求分析153.2 系统模块总体设计163.2.1 系统整体模块划分163.2.2 处理子系统模块的分析与设计174 数据采集系统处理子系统的实现214.1 ARM下的Linux214.1.1 交叉编译环境的建立214.1.2
9、Bootloader的框架和功能214.1.3 Linux内核的构建和编译224.2 处理子系统本地模式实现224.3处理子系统网络模式的实现235 数据采集系统处理子系统的测试255.1 本地模式255.2 网络模式27分析与总结33参考文献34致谢36毕业设计（论文）知识产权声明37毕业设计（论文）独创性声明381 绪论1.1研究背景随着计算机技术的飞速发展和普及，数据采集系统迅速得到广泛应用，它渗透到地质、医疗器械、通讯等各个领域，为获取信息提供了良好的基础。在生产过程中应用这一系统，可以实现对现场各种参数的采集、监视和记录，为安全生产、提高产品质量，以及降低成本和减少损失提供信息和手段
10、。然而长期以来，许多场合的终端设备如电力机房的环境或状态变量采集设备、工业自动化控制系统的现场单元等都是采用单片机、串口通信、工控机的模式实现数据采集与控制，这些终端单元都具有分散性、独立性，通信距离短，不便于系统的集中统一管理等特点，并且现场带有笨重的PC。随着网络技术的不断发展和网络的普及，网络资源得到了极大的丰富，并且具有低成本、远距离、资源丰富和可靠性好等特点，因特网和企业局域网已经延伸到了世界的各个角落。为了更好地搭起终端设备和远程监控系统通信的桥梁，本课题提出并设计了基于以太网的嵌入式Linux数据采集系统，和传统的数据采集系统相比，它有以下优点：使终端设备的管理走向集中；更具有实
11、时、实地性，可以随时随地通过Internet监控更大范围的终端设备，并可取代大量前置PC。基于以太网的嵌入式数据采集系统的应用领域广，前景广阔，特别在工业应用中有着迫切的需求和非常广阔的市场。工业控制或自动化生产中，采用远程接入方案能提高个人生产力，减少专家用于管理的时间，降低外出办公次数，而所有这些最终都转化为总体职员需求量的减少。对于一个企业，由于职员数量的减少所带来的费用节约是最明显的经济效益。同时，它能提高工业自动化程度，间接起到提升企业形象的作用，为企业的发展带来良性循环。目前，嵌入式数据采集系统成为数据采集系统的研究热点 。嵌入式系统是继IT网络技术之后，又一个新的技术发展方向。由
12、于嵌入式系统具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高以及面向行业应用的突出特征，目前已应用于工业控制、军事国防、交通管理、信息家电、网络通信及电子商务等各个领域。嵌入式技术的发展使得开发嵌入式系统变得容易，开发成本降低，产品通用性提高，可更新换代。结合传统嵌入式系统体积小、功耗少、抗干扰能力强、稳定的特点，开发嵌入式数据采集系统的应用产品，不管是作为一个独立的产品，还是某一个系统的某个功能模块，都是十分有意义的。1.2 研究意义数据采集系统已广泛应用与国防建设和国民经济的各个领域，并且有着广阔的发展前景，在一些工业现场中，设备长时间运行容易出现故障，为了监控这些设备，通常利用数据采集装置采集他们运
13、行时的数据并送给PC机，通过运行在PC机上的特定软件对这些数据进行分析，以此判断当前运行设备的状况，进而采取相应措施。当前常用的数据采集装置，在其系统软件设计中，多采用单任务顺序机制。这样就存在系统安全性差的问题。这对于稳定性、实时性要求很高的数据采集装置来说是不允许的，因此有必要引入嵌入式操作系统。本课题研究以嵌入式Linux为操作系统平台，基于ARM-S3C2410作为采集处理器，对CAN2.0类型的传感器的数据采集并对其进行协议分析。发挥ARM处理器的高性能、低功耗、低成本的优点、做出稳定的网络传输和可靠的数据收集的数据采集系统，适合数据采集系统发展的趋势，也为分布式数据采集系统的研究打
14、下基础，能在更深、更广的领域发展。最重要的是，让个人得到了嵌入式方面的知识的学习和认知，提高自己的动手能力。1.3 国内外研究情况随着微电子技术、计算机技术、测控技术和数字通信技术的发展，目前国内外数据采集系统已较初期有了很大发展。从近年来国内外有关公司展示的新产品可以看出，主要的变化可概括为系统功能多样化、体积微小化和使用方便化三个方面。80年代末到90年代初，我国一些仪器厂家已经研制出多种数据采集器，其中单通道有SP201、SC247型，双通道的有EG3300、YE5938型，超小型的911、902和921型，具有采集静态信号(温度、压力、流量)功能的有SMC-9012型，大型多通道的有郑
15、州恩普特公司的eM3000系统等。这些系统所配套的软件包基本上包括设备维修管理和基本频谱分析两大部分，能够适应极其设备的一半状态检测和故障诊断。经过近年来广大工矿企业用户的现场使用，质量稳定，工作可靠，基本上已经达到国外数据采集器的中期水平。以数据采集卡为核心的数据采集系统，采用的数据采集卡几乎都是PCI卡，必须插在上位机(PC机)上的PCI曹上，由上位机控制完成数据采集工作。因此信号必须从信号现场传送到上位机上，由于各种工业现场条件的限制，现场到上位机往往有很长的一段距离，信号在传送的过程中会衰减，失真，混入干扰信号，导致产生误差，这是传统数据采集系统的一个缺点。为了解决这一矛盾，人们开始使用工业现场总线互联，例如RS-485串行总线，CAN总线等，将现场采集的数据送到异地的中心处理机做进一步处理。但是这种方法只适用于现场与中心距离不是很远的情况，而且这些通信总线的数据传输速度慢，布线也不方便。在当今网络化时代，以Internet为代表的计算机网络通信的发展和应用取得了前所未有的突破和成功，网络化测量、采集和控制技术正随着网络技术的发展而迅速发展。网络化、分布式的数据采集优势体现在：采集范围扩大，处理能力增强，信息索取更加方便，并且能够适应场合变更的需要。凭借这
