基于ARM的凝析天然气流量计量单元研制

【摘要】：在对凝析天然气流量计量系统功能分析的基础上,选用ARM-Linux开发平台,设计实现了基于ARM微处理器的流量计量单元以及Labview上位机监控界面,配合井口计量系统实现了凝析天然气流量参数的远程数据传输和数据监测。硬件设计中,选用ARM的S3C2440微处理器,应用Altium Designer设计软件实现了ARM核心板电路、人机交互电路、流量数据采集电路和串行接口电路的绘制、焊接和调试。选用核心板加底板的设计方法,对流量计量单元PCB电路板进行设计,完成计量单元的硬件平台的搭建。软件设计中,以Linux2.6.32操作系统为开发平台,以arm-linux-gcc-4.4.3交叉编译器编译了计量单元的底层驱动程序和应用程序。完成了交叉编译环境的搭建、Linux内核的裁剪及移植、键盘驱动程序设计、ADS8344E模数转换驱动程序设计和GPRS通信模块的驱动程序设计等工作。监控中心上位机界面选用Labview软件编程。实现了人机交互界面的编写、现场流量数据的实时显示、数据存储和数据分析、超限报警等功能。计量单元工作于客户端模式,上位机工作在服务器模式,计量单元通过固定IP地址和服务器建立连接,完成数据传输和故障诊断等功能。 【关键词】：ARM-Linux 凝析天然气 ADS8344E GPRS 流量计量
【学位授予单位】：中国石油大学(华东)
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TH814
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-14
• 1.1 课题背景9
• 1.2 国内外研究现状9-11
• 1.2.1 凝析天然气计量研究现状9-10
• 1.2.2 凝析天然气流量计量单元的开发基础10-11
• 1.3 嵌入式ARM发展现状11-12
• 1.3.1 嵌入式ARM特点及发展前景11-12
• 1.3.2 嵌入式ARM的实际应用12
• 1.4 课题研究的主要内容12-14
• 1.4.1 研究目的12-13
• 1.4.2 主要工作13
• 1.4.3 预期结果13-14
• 第2章 双槽式孔板计量原理及样机设计方案14-21
• 2.1 双槽式孔板计量原理14-15
• 2.2 气液两相流基本参数15-17
• 2.3 计量系统总体设计17-18
• 2.4 凝析天然气流量计量单元设计18-20
• 2.4.1 计量单元的硬件设计18-19
• 2.4.2 计量单元的软件设计19-20
• 2.5 上位机Labview软件设计20-21
• 第3章 凝析天然气计量单元硬件设计21-33
• 3.1 ARM微处理器核心板电路21-25
• 3.1.1 S3C2440功能结构图21-22
• 3.1.2 电源模块设计22-23
• 3.1.3 Flash存储模块设计23-24
• 3.1.4 JTAG接口设计24-25
• 3.2 人机交互电路设计25-26
• 3.2.1 键盘电路设计25
• 3.2.2 显示电路设计25-26
• 3.3 流量数据采集电路设计26-27
• 3.3.1 ADS8344E简介26
• 3.3.2 SPI总线简介26
• 3.3.3 模数转换接口电路设计26-27
• 3.4 串行接口电路设计27-30
• 3.4.1 USB接口电路设计27
• 3.4.2 GPRS通信简介27-28
• 3.4.3 GTM900B简介28
• 3.4.4 GPRS模块电路设计28-30
• 3.5 计量单元系统30-31
• 3.6 二代样机31-32
• 3.7 本章小结32-33
• 第4章 凝析天然气计量单元软件设计33-52
• 4.1 嵌入式Linux操作系统33
• 4.2 嵌入式Linux系统的构建33-36
• 4.2.1 Linux内核介绍34-35
• 4.2.2 Linux内核裁剪及移植35-36
• 4.2.3 Linux根文件系统的构建36
• 4.3 Linux设备驱动程序开发36-49
• 4.3.1 设备驱动程序简介37
• 4.3.2 设备驱动功能37-38
• 4.3.3 设备驱动的函数结构38-40
• 4.3.4 键盘驱动程序设计40-41
• 4.3.5 模数转换驱动程序设计41-46
• 4.3.6 GPRS驱动模块设计46-49
• 4.4 凝析天然气流量计量程序设计49-51
• 4.4.1 流量信号采集49
• 4.4.2 流量计量程序设计49-51
• 4.5 计量单元软件抗干扰设计51
• 4.6 本章小结51-52
• 第5章 上位机软件设计52-59
• 5.1 Labview软件简介52
• 5.2 TCP/IP协议简介52-54
• 5.3 Labview人机交互界面设计54-56
• 5.4 软件测试56-58
• 5.5 本章小结58-59
• 总结与展望59-61
• 参考文献61-65
• 攻读硕士学位期间取得的学术成果65-66
• 致谢66

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