基于AM335X的RTU設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).pdf

1、隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，遠(yuǎn)程控制技術(shù)在自動化控制領(lǐng)域得到了跨越式發(fā)展。自動化控制技術(shù)的提高，使得很多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)h(yuǎn)程控制提出了更高的要求。尤其在石油行業(yè)，人們不滿足于在一些無人值守的野外工作地點(diǎn)實(shí)行人員巡檢，再加上石油資源嚴(yán)重短缺，開采利用率也亟待提高，這促進(jìn)了油田開采的數(shù)字化進(jìn)程。因此，本課題的研發(fā)目標(biāo)是設(shè)計(jì)開發(fā)一款能在無人值守的野外環(huán)境中長期穩(wěn)定工作的RTU設(shè)備，以完成數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)傳輸和遠(yuǎn)程控制等功能。<

2、br>　　本文所設(shè)計(jì)的RTU設(shè)備，由于其需要長期在野外穩(wěn)定工作，并且需要實(shí)現(xiàn)多種模擬、數(shù)字信息的采集接口，實(shí)現(xiàn)雙路千兆以太網(wǎng)連接，同時設(shè)備成本敏感，因此，選用TI公司的高性價比的AM335X芯片為核心處理單元。為了實(shí)現(xiàn)對多種設(shè)備狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測，本文所設(shè)計(jì)的RTU搭載8路數(shù)字量輸入輸出模塊、8路模擬量輸入模塊、6路RS485模塊和2路RS232模塊，為了滿足油田中溫度、氣壓、有害氣體的高精度實(shí)時測量，8路模擬輸入接口設(shè)計(jì)為16bit分辨率

3、，高達(dá)500k的采樣率。為了實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速上傳與設(shè)備間的自由組網(wǎng)，該RTU搭載了雙路千兆以太網(wǎng)模塊。為了提高設(shè)備的穩(wěn)定性，本文選用專用電源芯片，同時對模擬地和數(shù)字地分離設(shè)計(jì)，對各個模塊進(jìn)行隔離保護(hù)設(shè)計(jì)，增加防雷擊模塊，從而使系統(tǒng)平均無故障時間達(dá)到3年，滿足油田設(shè)備對穩(wěn)定性的要求。
　　在軟件設(shè)計(jì)方面，本文開發(fā)過程中選用的操作系統(tǒng)是嵌入式Linux操作系統(tǒng)，它具有移植性強(qiáng)、源代碼開放和支持多種平臺等優(yōu)點(diǎn)。主要工作如下：主要分析和研究

4、了嵌入式 Linux操作系統(tǒng)，并在此基礎(chǔ)上研究了交叉編譯環(huán)境的構(gòu)建、U-boot分析及移植和Linux內(nèi)核分析與移植；基于開發(fā)板，研究并進(jìn)行根文件系統(tǒng)的制作。模塊驅(qū)動方面主要分析和研究了串口驅(qū)動程序和以太網(wǎng)驅(qū)動程序，對其驅(qū)動過程和驅(qū)動程序的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)及接口函數(shù)進(jìn)行深入分析，并在此基礎(chǔ)上進(jìn)行驅(qū)動程序的移植并編寫相應(yīng)的測試程序，分別利用串口文件傳輸協(xié)議 kermit和串口通信工具minicom對串口的數(shù)據(jù)傳輸功能進(jìn)行測試，并研究和分析了網(wǎng)絡(luò)編