单小撤 课程设计

1、学号2014-2015学年 第二学期1208020206嵌入式系统课程设计报告题目：嵌入式系统在加油站信息管理系统的应用研究专业：网络工程班级：2012级(2)班姓名：单小撤指导教师：张大雷成绩：计算机学院2015年5月30日目录摘要11、 设计内容及要求11.1 设计内容11.2设计要求21.2.1嵌入式系统开发概述21.2.2 油罐信息采集系统功能分析42、概要设计52.1 系统存储器设计52.2 系统网络接口设计72.3 配置开发主机72.4 AT91RM9200 的启动过程102.5 嵌入式Linux内核的移植102.6 建立文件系统122.7 嵌入式系统数据库的实现133、应用程序设计143.1 用户界面设计143.1.1内容显示143.1.2 参数设置153.2 数据采集163.2.1 Linux下的串口设置163.2.2 Linux串口通信程序173.3 数据处理183.4 系统测试验证184、 总结19参考文献20摘要 随着我国成品油市场对国外石油公司的开放，如何及时、准确、全面地掌握成品有销售、库存信息，并配合物流管理系统的运用，减少重复劳动、提高管理效率、降低系统运

2、营成本成为国内石油公司应对外来竞争必须面对的问题。对加油站储油油品信息的采集是掌握成品油销售、库存等信息的重要手段。通过对罐内油品温度、液位、油气浓度的实时监控，石油公司就可以直接或间接地获取油品销售过程中的各种信息。 目前加油站所用仪表尚不能满足国内石油公司对成品油销售过程信息管理需求，存在的问题主要有：（1）检测仪表功能单一，不能满足信息管理需求；(2)现场复杂多样，仪表的适应性亟待加强；（3）不能满足现代加油站分布式信息管理的要求；（4）运行速度慢、精度低、价格高，不能满足大量的现场应用要求。本文对基于AT91RM9200的嵌入式系统的软硬件开发进行深入研究，提出将嵌入式系统应用到加油站油品信息检测领域的设计方法。将32位微处理器与嵌入式实时操作系统相结合，通过TCP/IP协议将嵌入式系统接入到Internet，实现了通信互联网工业现场数据的廉价的方案。在硬件方面，本文设计了一个基于32位ARM微处理器AT91RM9200的硬件平台，并结合嵌入式系统远程监控的需要，给出了硬件电路的整体设计原理和实现方法。软件方面，为了更有效的管理和拓展系统功能，使用linux实现了加油站信息管理

3、在arm系统上的应用。1、 设计内容及要求 1.1 设计内容 本次设计选择了目前精度高、方便安装的磁致伸缩液位仪，该仪表可以提供油品液位、水位、罐内温度等参数，通过简单的查询指令即可获取实时的液位、温度等数据。嵌入式系统通过RS485总线按时间片轮转的方法采集油罐内各个参数，并对其加工提炼，形成各种操作记录着本机上，实现本地的查询功能；本文设计的嵌入式系统具有网络接口，通过系统支持的网络协议，可以再从网上客户2端访问现场仪表，系统采用LED实现显示数据，可以设定系统参数等。具体任务模块如下：（1） 液位仪部分，用于测量油罐的油位、水位和温度；（2） 32位嵌入式系统板硬件平台的实现；（3） 嵌入式软件平台包括：BootLoader、Linux操作系统的实现；（4） 嵌入式网络服务器的实现；（5） 嵌入式数据库的实现；（6） 系统应用程序开发设计及实现。 本文主要围绕如何采用嵌入式系统实现油罐信息的采集工作展开的。工作的内容主要包括总体设计（油罐信息采集的整体结构）如图1-1所示、嵌入式系统硬件设计、嵌入式操作系统引导程序的建立等。图1-1 系统整体结构框图 1.2设计要求1.2.1嵌入

4、式系统开发概述嵌入式系统一般没有足够的资源在本机运行开发工具和调试工具，如1-2所示，嵌入式系统的软件开发采用一种交叉编译调试的方式。交叉编译调试环境建立在宿主机上，对应的开发板叫目标板。开发时使用宿主机的交叉编译、汇编及连接工具形成可执行的二进制代码，然后把生成的可执行文件通过网络或串口下载到目标机上运行。图1-2嵌入式系统的开发模式在开发嵌入式系统是，通常使用具有inter x86体系结构的个人计算机作为开发平台进行编辑、编译、调试代码；而开发出来的代码却在开发的目标产品上运行。在目标板上只运行最后产品所需的代码，不包括开发工具和环境。在主机上使用可以长生target CPU目标代码宿主机和目标板的处理器一般不同。在本文的实际开发中，使用Redhat 9.0 作为宿主机的操作系统，然后需要在宿主机上建立交叉编译调试的开发环境。图 1-3 嵌入式系统开发过程 油罐信息采集系统的结构如图1-4所示，本文的嵌入式系统位于中间层，主要完成油罐液位、温度等信息的收集、加工、存储，并将数据通过以太网上传到服务器的功能。图1-4 油罐信息采集的拓扑结构 1.2.2 油罐信息采集系统功能分析嵌入式

5、系统硬件部分通常由嵌入式微处理器、电源、存储单元、通信单元、人机接口单元、控制输出、传感器输出等。由于嵌入式系统是软硬件可裁剪的，具体需要哪些硬件部分要根据系统要完成的功能来定。本系统需要实现的功能如下：（1） 显示部分采用液晶显示器或VGA显示器；（2） 可形成2个灌可同时进行装卸操作记录，记录存储空间不少于20条记录可查询可通过串口和以太网上传；（3） 实现对所有灌的油位、水位、温度、油气浓度的高低报警的检测并形成作业记录，记录的存储空间不少于20条，记录可查询可通过串口和以太网上传；（4） 能够打印卸油记录功能。 1.2.3 嵌入式系统微处理器选择本文主要功能是实现对油罐液位、温度、油气浓度等参数的采集，完成数据的加工处理、数据状态显示、网络信息共享等功能。Atmel 公司生产的ARM芯片AT91RM9200是一款公业级微处理器，具有较强的环境适应性能，不但性能卓越，同时价格低廉，其集成度也十分高。作为嵌入式领域内的应用系统设计，不仅考虑到系统应用的具体要求，还要考虑未来系统功能的扩展。AT91RM9200使用ARM920T内核开发，主要功能模块如下图1-5显示的参数： 图1-5

6、 微处理器功能参数2、概要设计2.1 系统存储器设计AT91RM9200 本身集成了存储控制器，他由外部存储器访问提供必要的控制信号，可访问多种类型的存储器设备如SRAM,PROM,EPROM,FLASH,SDRAM等。存储空间的译码分两级，第一级地址译码由存储控制器致执行，即由高级系统总线执行；区域为0 的内部存储器地址，由第二级译码分为1M字节 内部存储空间，区域15为外设地址，且提供高级外设总线的访问。其他区域未使用，使用它进行访问时，将向主机发出异常中断。嵌入式系统的存储器一般由两部分构成：Flash和SDRAM。Flash存储器具有低功耗、大容量、擦写速度快、可整片或分扇区在系统编程等特点，因而在各个嵌入式系统中得到广泛的应用。它作为一种非易失性存储器，Flash在系统中通常用于存放程序代码、常量表以及一些在系统掉电后需要保存的用户数据的等。常用的Flash为8位或16位的数据宽度，编程电压为3.3V或5V。本文Flash存储器采用Intel公司的E28F128J3A，容量为16M，主要用于存放操作系统导引程序、操作系统、应用程序、系统参数、运行数据等。该Flas存储器被接到

7、AT91RM9200片选NCSO所分配的地址空间内，配置数据总线宽度为16位。如图2-1所示，将AT91RM9200的地址线A24-1接到存储器的地址线A24-1，数据总线D15-0接Flash的D15-0。图2-1 Flash存储器如图2-2，系统的数据存储器采用两片现代公司的HY57V561620，该芯片为4*16M的SDRAM，16位的数据总线，采用单电源3.3V供电。两片16位的SDRAM配置成32位的数据总线，其容量为16M字节，将其接到NCS1所分配的存储区域，地址空间为0*200000000*20ffffff。图2-2 随机存储器2.2 系统网络接口设计随着嵌入式系统在人们生产、生活中的运用越来越广，人们对他的分析研究也越来越多，嵌入式系统与通信、网络技术的结合可以极大地增强网络的智能化与灵活性，扩展通信功能，从而实现多种通信系统之间的互联网互通。计算机网络的接口主要由两个部分构成：（1）以太网控制器；（2）物理层芯片。根据以太网控制器的功能及对发送和接收数据帧的控制原理，以太网控制器在嵌入式系统中有两种存在方式：一种是处理器内部集成；另一种是通过扩展以太口网接口控制芯片

8、来完成以太网通信的控制。本文所选的处理器芯片AT91 RM9200 内部集成以太网口控制器，该控制器兼容IEEE802.3协议标准，具有对网上数据帧的控制功能，提供MII标准管理通信接口。图2-3 选择了具有MII标准的物理层接口芯片DM9161与AT91RM9200芯片内部的网络控制器配合，构成嵌入式系统的以太网接口。图2-3 由DM9161构成的网络接口2.3 配置开发主机在计算机上使用Linux进行嵌入式软件开发的方法是，使用宿主机上的交叉编译、汇编及连接工具形成可执行的二进制代码，然后把可执行文件烧写到目标机上运行。调试时的方法很多，可以使用串口、以太口等。在进行嵌入式开发前第一步的工作就是要安装一台装有指定操作系统的计算机作为宿主开发机，对与嵌入式Linux，宿主机上的操作系统一般使用RedHat Linux。嵌入式开发通常要求宿主机配置有网络，支持nfs然后要在宿主机上建立交叉编译调试环境。具体配置开发主机有以下几个步骤：（1） 安装操作系统 采用在windows下安装虚拟机后，再在虚拟机上安装Linux操作系统。（2） 安装交叉编译工具 交叉编译工具是在宿主机上生成的目标

9、代码的工具，使用GCC-编译。下载该文后对其进行解压安装，安装完成后生成的arm/2.95.3和arm/3.4.1目录，该目录中的内容可以生成ARM可执行代码的交叉编译环境。（3） 安装嵌入式开发软件 Qt是一个多平台的c+图形用户界面应用程序框架，它提供了图形用户界面所需的元素，基于面向对象的编程思想，用户对其对象的扩展比较容易形成。以下是Qt软件的安装过程，下载相关资料解压后进行如下操作：a、 安装Tmake在Linux命令下运行以下命令b、安装Qt/Embedded2.3.4执行如下命令：c、安装Qt/X11 2.3.2执行如下命令：d、安装Qt/X11 3.1.2执行如下命令：e、安装Qt/X11 3.1.2执行如下命令：在Windows将串行口配置成波特率115200，字节长度8B，一个停止位，无校验位，硬件流控制。然后再Linux环境下配置NFS和TFTP服务。2.4 AT91RM9200 的启动过程图2-4 AT91RM9200的片引导过程AT91RM9200处理器本身带有128K字节的BootROM和16K字节的SRAM，有片内和片外两种启动模式，如果芯片引脚BMS为高电平时选择BootROM内的加载程序，该程序安照图2-4 顺序在非易失性存储器中收索最新的加载程序，如果有则放在SRAM中执行，否则将启动调试串口通过XMODEM协议或通过USB设备端口使用

《单小撤 课程设计》由会员mg****2分享，可在线阅读，更多相关《单小撤 课程设计》请在金锄头文库上搜索。