基于嵌入式ARM/DSP平臺的核能譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)設(shè)計與實(shí)現(xiàn)

【摘要】：針對傳統(tǒng)PC平臺的核能譜分析軟件成本高、體積大、使用范圍受限等問題,以及單核處理器譜儀在實(shí)時性、可控性等復(fù)雜譜數(shù)據(jù)處理中所面臨的技術(shù)瓶頸,論文設(shè)計實(shí)現(xiàn)了一種以ARM/DSP平臺為核心的核能譜數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)。系統(tǒng)以TI公司DM3730的Dev Kit8500D評估板為實(shí)驗(yàn)平臺,采用ARM-Linux操作系統(tǒng),DSP端處理核探測器采集的譜數(shù)據(jù),經(jīng)由DSP link機(jī)制向ARM端傳送處理數(shù)據(jù),借助體積小易移植的科學(xué)計算軟件Octave調(diào)用GNUplot函數(shù)庫加載處理核能譜數(shù)據(jù),并將能譜數(shù)據(jù)可視化顯示在TFT液晶屏上,供科學(xué)工作人員現(xiàn)場實(shí)時讀取、分析、處理。論文實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)平臺構(gòu)建,分為硬件平臺選型與軟件平臺設(shè)計。硬件平臺選型,核心在于處理器的選型;憑借Dev Kit8500D核心芯片DM3730強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力及良好的系統(tǒng)控制,在眾多嵌入式處理器中脫穎而出,非常適合需要實(shí)時控制與復(fù)雜數(shù)據(jù)處理的核能譜系統(tǒng)。嵌入式Linux軟件平臺設(shè)計,包括工具鏈設(shè)置,一級啟動代碼X-Loader,二級啟動代碼U-Boot,內(nèi)核u Image,文件系統(tǒng)Ramdisk和UBI的編譯、移植,以及文件系統(tǒng)制作、內(nèi)核定制。液晶顯示屏、觸摸屏驅(qū)動編寫實(shí)現(xiàn),靜態(tài)加載到系統(tǒng)內(nèi)核,系統(tǒng)更新后使得顯示觸摸屏運(yùn)行工作,提供友好界面與人機(jī)互動。DSP link通信解決,在TI公司提供DVSDK軟件體系結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上,實(shí)現(xiàn)DM3730中ARM與DSP異構(gòu)雙核數(shù)據(jù)傳輸,ARM借助DSP link軟件模塊可以直接訪問DSP片內(nèi)RAM數(shù)據(jù),二者協(xié)調(diào)工作,性能提升顯著。對于Octave的移植工作,添加并編譯必需依賴庫及頭文件,交叉編譯后的Octave,借助可被Linux識別的ext2格式MMC/SD卡將其移植到Dev Kit8500D平臺。最后,在搭建好的便攜式核能譜儀系統(tǒng)上對環(huán)境放射性本底實(shí)際測試,核能譜圖視覺效果直觀,能夠?qū)崟r讀取譜線上任一點(diǎn)的道址與計數(shù),供專業(yè)技術(shù)人員深入研究。核能譜數(shù)據(jù)測試結(jié)果表明,系統(tǒng)方案數(shù)據(jù)處理效率高、實(shí)時性好,異構(gòu)雙核協(xié)調(diào)工作是傳統(tǒng)單核核能譜系統(tǒng)效率的3-4倍,且系統(tǒng)具備良好穩(wěn)定性、便攜性,擁有很強(qiáng)的實(shí)用價值,應(yīng)用前景廣闊。 【關(guān)鍵詞】：ARM/DSP平臺 核能譜處理 DM3730 Octave/GNUplot 移植
【學(xué)位授予單位】：東華理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP311.52
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-16
• 1.1 選題依據(jù)及研究意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.2.1 核能譜系統(tǒng)發(fā)展與現(xiàn)狀11-12
• 1.2.2 開源軟件Octave使用現(xiàn)狀12-13
• 1.3 研究內(nèi)容與章節(jié)安排13-15
• 1.3.1 研究內(nèi)容13-14
• 1.3.2 章節(jié)安排14-15
• 1.4 論文創(chuàng)新性15
• 1.4.1 ARM/DSP異構(gòu)核能譜處理系統(tǒng)15
• 1.4.2 移植開源Octave軟件實(shí)現(xiàn)譜數(shù)據(jù)處理15
• 1.5 小結(jié)15-16
• 2 核能譜系統(tǒng)的平臺構(gòu)建16-30
• 2.1 核能譜系統(tǒng)硬件平臺16-17
• 2.1.1 硬件平臺總體框架16
• 2.1.2 DM3730處理器16-17
• 2.2 核能譜系統(tǒng)軟件平臺17-20
• 2.2.1 嵌入式系統(tǒng)選擇18
• 2.2.2 Linux軟件資源介紹18-19
• 2.2.3 Linux軟件特性19-20
• 2.3 嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)20-29
• 2.3.1 環(huán)境搭建20-22
• 2.3.2 BIOS生成22-23
• 2.3.3 內(nèi)核編譯與定制23-26
• 2.3.4 文件系統(tǒng)制作26-27
• 2.3.5 Linux系統(tǒng)移植27-29
• 2.4 小結(jié)29-30
• 3 核能譜系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動開發(fā)30-42
• 3.1 顯示屏驅(qū)動30-37
• 3.1.1 顯示子系統(tǒng)DSS31-32
• 3.1.2 frame Buffer32-33
• 3.1.3 LCD驅(qū)動的程序?qū)崿F(xiàn)33-36
• 3.1.4 LCD驅(qū)動加載內(nèi)核36-37
• 3.2 觸摸屏驅(qū)動37-41
• 3.2.1 觸摸屏原理37-38
• 3.2.2 觸摸屏驅(qū)動的程序?qū)崿F(xiàn)38-40
• 3.2.3 觸摸屏驅(qū)動加載內(nèi)核40-41
• 3.3 小結(jié)41-42
• 4 核能譜系統(tǒng)的雙核通信實(shí)現(xiàn)42-50
• 4.1 DVSDK軟件體系結(jié)構(gòu)42-43
• 4.2 DSP link通信機(jī)制43-44
• 4.3 ARM/DSP的雙核通信實(shí)現(xiàn)44-49
• 4.3.1 DVSDK安裝配置44-45
• 4.3.2 DVSDK編譯45-46
• 4.3.3 ARM調(diào)用DSP庫函數(shù)的實(shí)現(xiàn)46-49
• 4.4 小結(jié)49-50
• 5 核能譜系統(tǒng)的Octave編譯及移植50-58
• 5.1 搭建編譯環(huán)境50
• 5.2 依賴庫列表50-51
• 5.3 Octave編譯51-56
• 5.3.1 編譯準(zhǔn)備51
• 5.3.2 交叉編譯Octave51-54
• 5.3.3 依賴庫及頭文件編譯54-56
• 5.4 Octave移植56-57
• 5.4.1 移植實(shí)現(xiàn)56-57
• 5.4.2 移植難點(diǎn)57
• 5.5 小結(jié)57-58
• 6 核能譜系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理58-62
• 6.1 譜數(shù)據(jù)處理58-59
• 6.2 結(jié)果顯示59-61
• 6.3 性能分析61
• 6.4 小結(jié)61-62
• 7 結(jié)論與展望62-64
• 致謝64-66
• 參考文獻(xiàn)66-70
• 附錄 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表論文70

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