基于arm嵌入式长时间高精度的定时器的设计

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1、分类号学校代码：10255UDC学号：2131420东华大学硕士学位论文基于ARM嵌入式长时间高精度的定时器的设计LongTimeandHighPrecisionDesignoftheTimerBasedonARM学院：理学院专业：光学工程姓名：代路伟指导教师：罗家融研究员2015年12月答辩委员会主席东华大学学位论文原创性声明本人郑重声明：我恪守学术道德,崇尚严谨学风。所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已明确注明和引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写

2、过的作品及成果的内容。论文为本人亲自撰写,我对所写的内容负责,并完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名：日期：年月日东华大学学位论文版权使用授权书学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅或借阅。本人授权东华大学可以将本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和汇编本学位论文。保密□，在年解密后适用本版权书。本学位论文属于不保密□。学位论文作者签名：指导教师签名：日期：

3、年月日日期：年月日基于ARM嵌入式高精度长时间定时器的设计基于ARM嵌入式长时间高精度的定时器的设计摘要随着磁约束核聚变研究和工程技术的发展，目前EAST托卡马克装置已经实现了长达数百秒的稳定运行。积分器设备作为各类磁场信号的前端处理环节，其是否能实现长时间低漂移的积分功能，对信号的后续正确处理至关重要。而积分器功能的实现，精确的时间信号提供，是首要的前提和基础。本文结合EAST托卡马克中央定时系统的时间参数等因素，在分析积分器设备所需的功能基础上，确定了定时器系统的架构设计方案，并依此进行了元器件的选型，搭建了基

4、于ARM处理器的硬件平台。系统软件部分，在对当前嵌入式系统充分调研的基础上，综合考虑通讯和信息安全等因素，确定了以Linux作为系统软件的方案，并完成了Linux内核的裁剪和移植。针对定时任务的实时性要求，分析了处理器的中断流程，结合Linux系统调度的机制，提出了任务实时化的概念，设计出了一种在弱实时系统平台上，进行強实时任务处理的实现机制，在弥补Linux系统弱实时性的方面进行有有效的研究。为了精确定时功能的实现，本文针对系统内部定时和外接计数器定时两种方式进行分析研究。通过理论分析和实验分析相结合，确定了定时

5、精度和长度扩展的实现方式，并提出了计数器串接模式下，确定计数器预值的通用算法。通过MFC编程，设计了本系统的上位机人机交互界面，通过串口通信的方式实现了上位机对定时器系统的操作。在测试部分利用高性能时间间隔测量设备SR620，测试了三路定时通道之间，启动的时差，确定了本文所设计系统的精度参数和时间长度参数。测试结果表明，本文设计的嵌入式高精度长时间定时器，定时精度可达40ns，定时时长最大为20990s。该设计方案便于扩展，有效解决了定时器的精度以及时长的问题。对EAST托卡马克装置的前端信号处理设备——积分器的性

6、能的提升有显著的作用。关键词：嵌入式Linux定时器长时间高精度实时I基于ARM嵌入式高精度长时间定时器的设计LongTimeandHighPrecisionDesignoftheTimerBasedonARMABSTRACTAlongwiththedevelopmentofmagneticconfinementfusionresearchandengineeringtechnology,theEASTTokamakhasachievedastableoperationforhundredsofseconds.In

7、tegratorequipmentasafrontendtothevariouskindsofmagneticfieldsignalprocessinglink,whetheritcanrealizelongtimelowdriftofintegralfunction,thesignalsubsequentpropertreatmentisessential.Theintegratorfunction,accuratetimesignal,isthepremiseandfoundationoftheprimary.

8、Inthispaper,thecentraltimingsystemoftheEASTTokamaktimeparameters,intheanalysisoftheintegratorequipmentrequiredtofunctiononthebasistodeterminethetimersystemarchitecturedesign,andacc