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分类号：TN431.2单位代码：10110学号：s20110301中北大学硕士学位论文基于STM32的数据采集存储系统的设计与实现硕士研究生赵圣飞指导教师李永红教授学科专业测试计量技术及仪器2014年5月23日基于STM32的数据采集存储系统的设计与实现赵圣飞中北大学华北图书分类号TN431.2密级非密UDC硕士学位论文基于STM32的数据采集存储系统的设计与实现赵圣飞指导教师(姓名、职称)李永红教授申请学位级别工学硕士专业名称测试计量技术及仪器论文提交日期年月日论文答辩日期年月日学位授予日期年月日论文评阅人答辩委员会主席年月日原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容(保密学位论文在解密后遵守此规定)。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文基于STM32的数据采集存储系统的设计与实现摘要各类飞行器、武器系统从最初的系统方案论证，到各个阶段的研制过程及最后的定型试验，需要对飞行试验过程中的振动、过载、转速、各个系统模块的电源参数、状态参数、控制和位置图像信息等进行采集存储，通过对这些信息进行综合分析来评测系统采用的制导策略的正确性和系统性能的优劣性，以完成系统方案的不断设计改进。而这些工作，往往通过在飞行器和武器系统上安装能够采集存储飞行试验过程多种数据的采集存储系统来完成的。本文在数据采集存储理论研究和工程系统设计原则基础上，针对某型号飞行测量系统的相关设计指标要求，设计了基于STM32微处理器平台的数据采集存储系统，其选用三星K9F1G08U0CNANDFlash作为存储单元，采用USB接口方式实现与PC上位机之间的数据传输，实现了16路模拟信号采集存储、4路RS422串口信号、1路TTL串口数据的接收存储及对试验过程中采集存储数据的回读、解包分析和图形化显示等功能。本文首先分析讨论了该数据采集存储系统的总体设计方案、关键技术及其解决方案，详细阐述了硬件部分各组成模块的设计方法，并从模拟通道信号采集、串口数字量转换接收、电源转换、主控单元、Flash存储、触发判断和工作模式选择、程序调试与下载和USB接口通信模块等几个方面给出了相应的电路设计和详细说明；其次，对系统软件部分的设计进行了详细的论述，包括系统的时序控制、多串口和不定长度串口数据的接收、对有特殊要求的数据编码存储的实现、DMA方式传输、乒乓缓存接收存储和USB通信程序设计等，对上位机数据读取与分析软件也进行了介绍；最后对该系统模拟通道信号的标定、功能测试方法和实际飞行试验情况也作了一定的说明。本文设计的基于STM32的数据采集存储系统具有体积小、功耗低、高可靠性、抗高过载、抗干扰能力强等特点。目前，已经在某型号飞行测量系统中得以应用，通过对相关靶场试验数据的综合分析，表明该数据采集存储系统基本满足设计的指标和高可靠性要求。关键词：STM32，数据采集，数据存储，USB通信，可靠性中北大学学位论文DesignandRealizationofDataAcquisitionandStorageSystembasedonSTM32AbstractFromtheinitialsystemschemedemonstrationtothedevelopmentofeachstageandfinalqualificationtest,forvarioustypesofaircraftsandweaponsystems,thereistheneedforacquiringandstoringalotofdatainformation,whichincludingvibrationduringflighttesting,overload,speedandotherparameters,thepowerparametersofeachsystemmodule,stateparameters,controlandtheimageposition.Throughacomprehensiveanalysisofthisinformation,itprovidesawaytoevaluatethecorrectnessoftheguidancestrategyandthemeritsofthesystemperformance,thuscompletingconstantimprovementofthesystemscheme.Andtoobtainsuchtarget,theacquisitionandstoragesystemthatcouldrecorddataparametersduringtheflighttestprocedureshouldbemountedontheseaircraftsandweaponsystems.Onthebasisoftheoryresearchfordataacquisitionandstoragesystemanddesignprinciplesforengineeringsystem,andfortechnicalspecificationsofacertainkindofflightmeasurementsystem,thisthesisisintendedforadataacquisitionandstoragesystembasedonSTM32,whichusesSamsungK9F1G08U0CNANDFlashasthemediumforstorage,USBinterfacetorealizethecommunicationbetweenthehardwareandPC.Itachievestheacquisitionandstoragefor16channelanalogysignals,4channelRS422digitalsignalsand1TTLsignal.Anditalsoaccomplishesthedata-reading,unpackedanalysisandgraphicaldisplayaftertheflighttest.Thisthesisfirstanalyzestheoveralldesignschemeofthedataacquisitionandstoragesystem,keytechnologyanditssolution.Anditelaboratesthedesignmethodofconstituentmodulesforhardwareindetailandoutputsthecircuitdesignanddetaildescriptionfromtheaspectoftheacquisitionofanalogysignalchannel,digitalsignalconversionandreceiving,powersupplyconversion,maincontrol,Flashstorage,triggerjudgmentandworkingmode中北大学学位论文selection,programdebugginganddownloadingandUSBinterfacecommunicationmodule.Thenthesoftwaredesignisdiscussedindetail,whichincludingthetimingcontrolofsystem,receivingofmultipleanduncertain-lengthserialportdata,therealizationofspecialrequirementsfordataencodingandstorage,DMAtransfer,Ping-pangreceivingandstorageandUSBcommunicationprocedure.ThePCdatareadingandanalysissoftwareisalsointroduced.Finally,theanalogchannelsignalcalibration,functionaltestingmethodandactualflighttestsituationofthesystemarealsoillustrated.Thedataacquisitionandstoragesystemdesignedinthisthesishavebeenpromotedinacertainkindofflightmeasurementsystem.Aftertheanalysisoftherelevantliveshelltestresult,itismanifestedthatthesystemdesignedbasicallylivesuptothedemandsofrelatedindex,whichisfeaturedwithsmallsize,lowpowerconsumption,highreliability,overloadresistantandhighinterferenceresistant.Keywords:STM32,Dataacquisition,Datastorage,USBCommunication,Reliability中北大学学位论文I目录1绪论........................................................................................................................................11.1课题来源、研究目的及意义...........................................................................................11.2国内外研究现状...............................................................................................................21.2.1国外研究现状........................................................................................................21.2.2国内研究现状........................................................................................................41.2.3发展趋势................................................................................................................51.3主要研究内容及章节安排...............................................................................................62系统设计方案及关键技术研究.......