46400字硕士毕业论文嵌入式系统中外围设备驱动技术分析

论文类型：硕士毕业论文

论文字数：46400字

论点：温度,电解质,驱动

论文概述：

本文介绍了嵌入式系统，在线式初晶温度检测系统，外围设备FPGA和温度传感器TMP275的驱动相关技术的研究，并从硬件和软件两个层面分别详细介绍了相关驱动程序的实现过程。通过验证可知，

论文正文：

简介

1.1

课题研究的背景和意义随着社会和经济的不断发展，铝已广泛应用于国民经济和生活中。铝在日常生活、交通、航空空航空等餐具、通讯工具和消费电子产品等各个领域发挥着非常重要的作用。世界对铝的需求逐年增加。同时，各行业也对铝的生产和质量提出了更高的要求。众所周知，电解铝企业消耗大量电力。国家“十二五”规划提出以节能减排为重点，加快建设资源节约型、环境友好型生产消费模式，增强可持续发展能力。这些目标在生产、技术和工艺方面给国内电解铝企业带来了严峻的挑战和难得的机遇。
在电解铝生产中，电解槽中电解质的温度通常在910℃-980℃之间，电能的消耗主要体现在电流效率上。大量数据表明，如果电解液温度能够合理降低，电能消耗将会大大降低，从而降低电解铝行业的生产成本。初始晶体温度是电解质在高温下缓慢冷却时第一晶粒开始出现的温度。它通常也被称为电解质的初始结晶点。电解质温度高于其主晶点称为过热，这将导致电解效率降低、能量浪费和生产成本增加。通常过热控制在100℃。当其他条件相同时，电解温度每降低10C，电流效率将增加0.18%。因此，准确测量初始晶体温度、控制电解液温度、将过热度调节到最佳状态是电解铝行业实现节能降耗的简单有效的实用手段。先进的计算机自动控制系统广泛应用于大型铝电解厂，包括自适应、分布式控制、专家系统等先进的控制技术已经应用于铝电解生产控制
在线原晶温度检测系统，可以实时采集电解槽内铝电解质的温度，通过嵌入式应用程序绘制温度和时间图，计算出短时间内的原晶温度，及时调整电解质温度。该系统采用嵌入式技术，具有便携性、低功耗、高可靠性和强特异性的特点。为了实现该系统的功能，嵌入式控制板增加了现场可编程门阵列、温度传感器等外围设备，因此有必要为嵌入式系统中新增加的硬件提供驱动支持。本课题是基于此的嵌入式系统外围设备驱动技术的解决方案。[/BR/]本系统的温度检测范围为8000℃-9990℃，检测误差不超过20℃，检测时间不超过3分钟，工作环境温度为0℃-80℃，系统由肯电池供电，充满电后可使用约7小时，设备自重小于1 SKg，携带方便。实际应用证明，该系统能够更好地应用于铝电解初始结晶温度的检测，对铝电解行业具有非常显著的经济效益和社会效益。

1.2国内外研究现状

初始结晶温度、电解质温度和过热都是铝电解生产过程中的重要技术参数，三者之间的变化关系对电流效率和功耗有很大影响。目前，我国主要铝电解企业在电解铝生产过程中，一般只检测电解槽的瞬时电解温度，无法定量获得电解槽的初始晶体温度和过热度，因此无法准确判断电解槽的电能消耗是否合理，也无法实现良好的节能减排。
关于初始晶体温度的检测，国外一款名为“电子骑士”(Electric Knight)的便携式初始晶体温度检测装置应用效果很好，但使用成本太高，一个电解池一次测试初始晶体温度需要十多美元。我国一些初级晶体温度测试设备需要几个小时才能完成测试，不能满足电解铝厂数百个电解槽的实际需要。
目前，测量初始晶体温度常用的方法包括:1)根据化学分析结果计算初始晶体点。这种方法利用电解质化学成分的分析结果，如氧化铝、氟化镁等。通过大量分析数据建立的初始晶体温度经验公式计算电解质的初始晶体温度。国内外对这种方法的研究已连续报道差热分析(DTA) UO-W。这种方法是在程序控制下测量物质与参比物质之间的温差和温度关系的技术。样品和参比样品之间的温差随温度或时间变化的曲线称为差热分析曲线(DTA curve)。报道了用微分热曲线方程测量初始晶体温度的多步冷却曲线法。该方法将铝电解质样品加热到高于熔化温度。

3系统硬件分析……19-27
3.1系统总体结构……19-20
3.2 OMAP 3530处理器……20-22
3.3硬件接口分析……22-27
3.3.1……22-24
3.3.2现场可编程门阵列与ARM和ARM之间的温度传感器……24-27
4视窗嵌入式CE 6.0驱动程序……27-51
4.1 Windows嵌入式CE 6.0驱动器……27-31 [/BR/] 4.1.1单层驱动器和分层驱动器……27-29 [/BR/] 4.1.2内置驱动器和数据流……29-30 [/BR/] 4.1.3用户和内核模式……30-31 [/BR/] 4.2 Windows嵌入式CE 6.0驱动器……31-38 [/BR/] 4.2.1中断处理……32-37 [/BR/] 4.2.2中断服务程序……37
4.2.3中断服务线程……37-38
4.3现场可编程门阵列驱动设计……38-46
4.3.1流量接口驱动程序……38[/比尔/] 4.3.2现场可编程门阵列驱动器……38-46 [/BR/] 4.4温度传感器驱动器设计……46-51 [/BR/] 4.4.1 I2C PDD层驱动器……46-48 [/BR/] 4.4.2 TMP 275 MDD层驱动器……48-51 [/BR/] 5数据接口验证……51-54 [/BR/] 5.1视觉工作室开发……51[/比尔/] 5.2接口验证和结果……51-54

结论
介绍了嵌入式系统、在线初始晶体温度检测系统、外围可编程门阵列和温度传感器TMP275驱动技术的研究，并从硬件和软件两个方面详细介绍了相关驱动程序的实现过程。通过验证，可以看出本课题实现的驱动程序能够满足在线初级晶体温度检测系统对数据实时性和正确性的要求。
在研究过程中，取得了以下成果:
1。通过实验和连续调试，最终利用中断处理机制和流接口驱动架构实现了FPGA和OMAP3530处理器之间的数据通信。
2。通过对I2C总线协议和温度传感器芯片TMP275的研究，实现了TMP275的MDD层驱动器和I2C的PDD层驱动器。

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