手持嵌入式设备虚拟示波器系统设计.pdf

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1、·76·工业仪表与自动化装置2013年第2期手持嵌入式设备虚拟示波器系统设计熊菡(武汉科技大学计算机科学与技术学院，武汉430081)摘要：为了增强嵌入式虚拟示波器应用程序的可移植性，该文基于嵌入式Linux系统平台和$3C2440微处理器设计了一种虚拟示波器。为了验证系统的有效性，在2种不同的手持嵌入式设备进行了仿真实验，结果表明该方案具有较好可移植性。关键词：虚拟示波器；设备驱动；Qt；虚拟面板中图分类号：TP311文献标志码：A文章编号：1000—0682(2013)02—0076—04Thedesignofv

2、irtualoscilloscopesystembasedonembeddedhand--holddeviceXIONGHan(Dept．ofComputerScienceandTechnology，WuhanUniversityofScienceandTechnology，Wuhan430081，China)Abstract：Adesignofvirtualoscilloscopeispresentedtoenhanceportabilityofapplicationprogram，basedonembeddedL

3、inuxplatformand$3C2440microprocessor．Aninputsinewavesimulationexperi—menthasbeenconductedontwodifferenthand—-heldembeddeddevicesanditachievestheportabilityofthesystem．Keywords：virtualoscilloscope；devicedriver；Qt；virtualpanel适合嵌入式平台的Linux操作系统，包括使用boot—0引言loader进

4、行初始化，使用Linux内核作为操作系统的虚拟示波器是虚拟仪器领域中十分重要的一个核心，使用根文件系统作为与用户交互的主要工研究方向。传统的虚拟示波器是使用下位机采集现具J。设备驱动程序主要是指A／D驱动程序，以完场信号，通过接口电路将数据传输到计算机，再使用成应用软件对硬件设备的调用。应用程序即嵌入式上位机操作面板，实现信号的采集、显示和分析。这虚拟示波器程序，它与用户直接交互，提供了显示波类虚拟示波器人机界面友好，功能性较强，并且易于形、调整频率、幅度等功能。扩展，但便携性差，可移植性不够理想。该文设计的●⋯⋯⋯

5、⋯⋯⋯⋯⋯’。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯1一种嵌入式虚拟示波器是虚拟示波器在手持设备上垂圈到的应用，它通过A／D转换器将模拟信号转换成数字i硬件平台i嵌入式Linux操作系统i信号，数据经过处理器处理后实时显示在手持设备的屏幕上。基于Linux操作系统的良好移植性和手持嵌入式设备的便携性，选择嵌入式Linux操作系2硬件平台统和以$3C2440为处理器手持设备作为实验平台。系统选用SumSung公司的$3C2440微处理器。1系统结构$3C2440采用ARM920t的内核，0．13m的CMOS系统结构如图1所示。硬件平台以$3

6、C2440处标准宏单元和存储单元。这款微处理器有着低价理器为CPU，使用256M的Flash存放操作系统，32格、低功耗、高性能的特点，符合软件设计的硬件M的SDRAM存放运行的程序。使用经过精简后的条件。$3C2440内部集成了l0位CMOS的A／D转换器，它共有8个通道进行模拟信号的输入，输出10收稿13期：2012—09—21作者简介：熊菡(1989)，女，湖北武汉人，硕士研究生，主要从事位的数字编码。如图2所示，模拟信号从XP，XM，虚拟仪器技术、智能机器人控制的研究。YP，YM，AIN[3：0]8个通道中的

7、任意一个通道输2013年第2期工业仪表与自动化装置·77·入，然后设定寄存器中预分频器的值来确定A／D转CDAT的数据可以通过中断或查询的方式来访问。换的频率，最后通过ADC将模拟信号转换为数字信其最大转换率在2．5MHz的转换时钟下可以达到号，保存到数字寄存器0(ADCDAT0)中。其中AD．500kSPS。输人的模拟电压的范围是0～3．3V。咖A∞AⅢ删A图2ADC接口结构图通过调用A／D中断处理函数，读取数据寄存器AD．3系统软件设计．CDAT0的低10位来得到转换后的结果。系统采用Linux操作系统，原因在于

8、Linux内核4)使用exit函数释放中断，释放虚拟地址的映支持多达几十种处理器体系结构，可以通过修改其射空间，屏蔽时钟，注销Misc设备。内核的各个模块来满足嵌入式系统平台的需求。系统流程如图3所示。系统的软件开发主要分为驱动程序的设计和嵌人式虚拟示波器应用程序的设计。前者使用Linux下的c语言编程实现，后者使用Qt4开发。3．1A／D驱动