| 【中文题名】 | BESⅢ超导磁体数据采集系统的设计与实现 |
| 【英文题名】 | Design and Implementation of Data Acquisition System for BESⅢ Superconducting Magnet |
| 【学科专业】 | 电路与系统 |
| 【论文级别】 | 硕士论文 |
| 【投稿时间】 | 2006-7-18 |
| 【中关键词】 | BESIII超导磁体,CAN-bus,数据采集,嵌入式网关,, |
| 【英关键词】 | BESIII SSM,CAN-bus,data acquisition,Embedded Gateway, |
| 【分类导航】 | 工业技术>自动化技术、计算机技术>自动化技术及设备>自动化系统>数据处理、数据处理系统>数据收集和处理系统 |
| 【论文摘要】 | 本课题是在北京正负电子对撞机/北京谱仪升级改造国家重大科学项目的背景下,设计与实现BESIII超导磁体数据采集系统。该数据采集系统为BESIII超导磁体运行状态分析以及磁体失超分析提供数字接口,为超导磁体的安全运行提供有力保障。
本文在简要分析设计要求的基础上,提出了基于CAN-bus的分布式数据采集系统架构,设计出基于S3C44BOX微处理器和uClinux操作系统的CAN2Ethernet嵌入式网关,连接CAN-bus和以太网,并最终将采集的数据传到以太网上的控制计算机。根据BESIII超导磁体数据采集的特点和要求,制定了一套简单有效的CAN总线用户层协议。该协议从CAN节点规模和数据帧类型上来说都是可扩展的。
在硬件电路设计部分,首先介绍了超导线圈和电流引线电压信号以及拉力传感器信号、应力应变传感器信号、位移传感器信号的前端处理电路,然后介绍了基于SST89E564RD单片机的数据采集节点电路;在CAN2Ethernet网关电路设计中介绍了S3C44BOX微处理器的存储接口、以太网接口和CAN-bus接口,并描述了CAN总线控制器SJA1000控制逻辑的VHDL语言实现。
... |
| 【论文题纲】 |
|
中文摘要 |
4-5 |
|
Abstract |
5-8 |
|
第一章 绪论 |
8-15 |
|
1.1 课题背景 |
8-10 |
|
1.1.1 北京正负电子对撞机和北京谱仪 |
8 |
|
1.1.2 BESIII超导磁体 |
8-10 |
|
1.2 超导磁体运行过程中需要采集的信号及其要求 |
10-13 |
|
1.2.1 线圈和电流引线电压信号以及辅助电压信号 |
10-12 |
|
1.2.2 拉力和应力应变传感器 |
12-13 |
|
1.2.3 位移传感器 |
13 |
|
1.2.4 温度传感器 |
13 |
|
1.3 课题研究内容和论文结构 |
13-15 |
|
第二章 系统设计 |
15-24 |
|
2.1 系统运行需求分析 |
15-16 |
|
2.2 系统设计框架 |
16-17 |
|
2.3 CAN总线 |
17-20 |
|
2.3.1 CAN总线介绍 |
17-19 |
|
2.3.2 CAN总线和其它通信方案的比较 |
19-20 |
|
2.4 CAN总线与以太网的桥接 |
20 |
|
2.5 CAN总线用户层协议的制定 |
20-24 |
|
第三章 硬件电路设计 |
24-42 |
|
3.1 采集节点硬件设计 |
24-34 |
|
3.1.1 Coil %26 Lead Conditioning电路 |
24-28 |
|
3.1.2 Load Cell%26 Strain Gage Conditioning电路 |
28-29 |
|
3.1.3 Potentiometer Conditioning电路 |
29-30 |
|
3.1.4 数据采集电路 |
30-34 |
|
3.2 CAN2Ethernet网关的硬件设计 |
34-42 |
|
3.2.1 ARM7处理器S3C44B0X |
35 |
|
3.2.2 存储系统 |
35-37 |
|
3.2.3 以太网接口 |
37-39 |
|
3.2.4 控制逻辑的VHDL语言实现 |
39-42 |
|
第四章 软件设计 |
42-61 |
|
4.1 采集节点软件设计 |
42-47 |
|
4.1.1 磁体电压数据采集 |
42-46 |
|
4.1.2 LoadCell、StrainGage、Potentiometer及辅助电压信号采集 |
46-47 |
|
4.2 CAN2Ethernet软件系统设计 |
47-61 |
|
4.2.1 uClinux操作系统的移植 |
47-53 |
|
4.2.2 CAN-bus驱动程序设计 |
53-58 |
|
4.2.3 嵌入式网关应用程序设计 |
58-61 |
|
第五章 性能测试和总结 |
61-65 |
|
5.1 性能测试 |
61-63 |
|
5.2 总结与展望 |
63-65 |
|
参考文献 |
65-68 |
|
在校期间发表的论文 |
68-69 |
|
致谢 |
69 |
|
| 【DOI】 | LunWen.ID:2.2008.379187 |
