基于ARM%2bFPGA结构的通用仪器硬件平台的设计.pdf

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1、分类号密级注1UDC学位论文基于ARM+FPGA结构的通用仪器硬件平台的设计（题名和副题名）吕建新（作者姓名）指导教师姓名王志刚副教授电子科技大学成都（职务、职称、学位、单位名称及地址）申请学位级别硕士专业名称测试计量技术与仪器论文提交日期2012.3论文答辩日期2012.5学位授予单位和日期电子科技大学答辩委员会主席童玲评阅人叶芃、袁渊年月日注1注明《国际十进分类法UDC》的类号万方数据独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表

2、或撰写过的研究成果，也不包含为获得电子科技大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。签名：日期：年月日关于论文使用授权的说明本学位论文作者完全了解电子科技大学有关保留、使用学位论文的规定，有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人授权电子科技大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后应遵守此规定）签名：导师签名：日期：年月日万方数据

3、摘要摘要21世纪，电子测量仪器进入智能化发展阶段，它以微处理器为核心，完成对信号的采集控制、处理以及显示。但是，测量仪器的设计开发主要还是针对某一具体测试领域或测试需求，仪器之间缺乏统一的平台架构，重用性差，延长和增加了仪器的研发周期和研发成本，并且不利于系统的集成与维护。在这种背景下，仪器的设计开发向着平台化方向发展，由以往的以硬件开发为主，转向基于通用仪器硬件平台、配以不同的仪器前端测量模块，以软件开发为主的方式。本文设计了一种基于ARM+FPGA结构的通用仪器硬件平台，包括硬件电路的设计和软件系统的构建两部分。硬件电路设计主要完成了硬件

4、系统的设计及调试，包括仪器控制单元、人机交互单元（显示和键盘）、仪器命令/数据通道和通信接口，重点设计了通用仪器混合式键盘，基于FPGA的仪器显示单元和仪器命令/数据通道。仪器平台软件系统的构建包括仪器平台操作系统的定制以及相关接口驱动程序的移植，重点设计了基于FPGA的仪器显示单元和命令/数据通道的驱动程序。最终构成了一种基于嵌入式Linux操作系统的通用仪器硬件平台，在以后仪器的设计开发中，可以利用这一仪器平台，搭配不同的仪器前端测量模块实现不同测量功能的仪器，在一定程度上实现仪器设计开发的平台化。文中首先分析了通用仪器硬件和软件的组成结

5、构，分析比较了多种仪器平台架构后，设计了基于ARM+FPGA结构的仪器平台方案，然后详细介绍了通用仪器硬件平台各个模块的硬件实现方法，完成了硬件系统的设计及调试，着重分析了采用FPGA与SRAM的双显示缓存方式的仪器显示单元设计原理，完成了显示单元以及仪器平台与仪器前端测量模块之间的命令/数据通道的逻辑程序的设计和仿真，以及通用仪器键盘电路的实现。随后介绍了在该仪器平台下嵌入式Linux操作系统的定制，设计了双显示缓存仪器显示单元和命令/数据通道的驱动程序，以及仪器平台相关接口驱动程序的移植。最后给出了仪器平台的系统调试过程和测试结果，以及系

6、统显示性能的测试，实验结果证明系统设计达到了预期的目的。关键词：仪器硬件平台、嵌入式Linux系统、ARM微处理器、显示缓存、设备驱动I万方数据ABSTRACTABSTRACTstInthe21centrury,electronicmeasuringinstrumentsentertothestageoftheintelligent.Themicropocesseristhecoreofinstruments,contollingtheacquisitionandsignalprocessing.Buteventhedifferenttype

7、sinasameinstrumentscategoryarebasedondifferentdevelopmentplatform,therefore,thereusabilityofdifferentmeasuringinstrument’sdevlopmentstandsinalow-levelwiththehugecosts.Thedesignofelectronicmeasuringinstrumentbeginstoshiftfromthewaywhichisfocusedonthehardwaretogivingpriorityt

8、osoftwarebasedonacommonhardwareplatform.Thisdissertationpresentsaninstrumenthardwa