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基于ARM的机载数据采集系统的设计与研究

孙海燕  
【摘要】:本文针对设计机载数据采集系统这一课题,研究了基于ARM9内核的高性能微处理器AT91RM9200,完成了系统的硬件设计,并在其上成功移植了嵌入式Linux操作系统。 由于本系统为机载设备,对可靠性有较高的要求,为了提高系统的可靠性,硬件设备要尽可能紧凑,应选择具有丰富接口的处理器作为本项目的核心,使外围电路尽可能减少,嵌入式设计是应用系统的必然选择。本文所研究的机载数据采集记录装置是一个以Atmel公司出品的32位ARM微处理器AT91RM9200为核心的嵌入式系统,该装置能实时地获取飞机飞行时的各种参数,为飞机试飞的状况分析提供基本的数据和信息。 本文首先讨论了这个嵌入式系统的基本功能和技术要求,并提出了基于ARM-Linux的系统方案,介绍了ARM微处理器、ARM920T内核的性能特点,分析了AT91RM9200的内部资源。接着采取“核心板-底板”的设计思路,以AT91RM9200为核心搭建了相关的硬件系统,其中核心板只保留运行一个ARM系统所必需的一些基础电路,在此基础上设计了一块底板,该底板扩展了一些通用接口,包括:网口、USB、UART、显示接口等。同时详细分析了基于C8051F020的数据采集模块的工作原理和具体电路设计,介绍了基于GPS的精确时标实现方法。在这个硬件系统的基础上,进行了嵌入式Linux操作系统的移植研究工作,包括:U-boot的编译、下载,对Linux内核进行配置、裁剪、编译,文件系统的建立,然后依靠U-boot将内核和文件系统烧录到目标板上,并在此基础上讨论了系统主软件的工作流程。文章最后对本论文所做的工作进行了总结。 本论文的研究开发工作是在实践的基础上完成的,实验结果证明该系统充分利用了AT91RM9200芯片提供的资源,具有高性能、低功耗、低成本的优点,在各方面的性能比传统的飞机测试系统有很大提高,满足了机载测试设备的要求,实现了预期的各种功能。


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