基于ARM Cortex-M3嵌入式汽车车身电子测量系统设计

摘要

汽车的车身结构是保证车辆性能和行驶安全的关键要素，交通事故中的碰撞以及恶劣的路况会导致车身结构的变形。我国大多数汽修单位仍然使用传统的手工测量工具对汽车车身关键尺寸进行测量。本文研究了一种用于汽车车身关键尺寸测量的电子系统，该电子系统与测量机机械结构共同组成一个完整的测量设备。系统内部集成汽车车身关键尺寸数据库，可以与测量结果比较；并且具有保存测量结果的功能；可大大提高汽车车身结构关键尺寸的测量效率。　　本文主要从测量机运动学建模、系统硬件设计、系统软件设计、系统调试和验证四个方面进行阐述。首先，根据测量机机械结构及角度编码器的安装位置，采用D-H和MDH方法建立测量机运动学模型。系统硬件电路采用基于ARMCortex-M3核心的微处理器；角度编码器选择基于光学编码器原理的高分辨力产品；选择SD卡作为数据存储媒介；具备USART、USB和蓝牙通讯接口，方便与外部设备进行通讯；使用触摸屏作为输入输出设备。系统的软件设计是本文的另一个重点，软件部分抛弃了传统的嵌入式软件设计方法，引入嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ。将系统功能划分为若干运行于操作系统之上的任务，多个任务并行的方式完成系统功能。系统软件可以采用在应用编程方式进行更新。　　最后对系统各项功能进行了调试、分析和验证，并进行了测量实验。通过对实验数据进行分析，该系统的测量精度符合设计要求。

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第一章 绪 论

1.1 课题来源、背景及意义

1.2 本课题国内外研究现状

1.3 课题研究的主要内容

第二章 系统总体设计方案

2.1 测量机结构和数学模型建立

2.2 系统硬件总体方案设计

2.3 系统软件总体方案设计

2.3.1 嵌入式操作系统概述

2.3.2 μC/OS-Ⅱ操作系统简介

第三章 车身电子测量系统硬件

3.1 STM32F103RBT6芯片介绍

3.2 角度编码器及其接口电路设计

3.3 触摸屏及其接口

3.4 SD卡接口电路

3.5 通讯电路设计

3.5.1 串行通讯接口

3.5.2 USB通讯接口

3.5.3 蓝牙标准及蓝牙模块介绍

3.6 温度测量电路

3.7 其他外围电路

3.7.1 启动模式配置

3.7.2 系统时钟电路

3.7.3 系统调试及程序下载接口

3.7.4 电源电路

3.7.5 用户按钮、复位键和信号指示LED电路

第四章 车身电子测量系统软件

4.1 μC/OS-Ⅱ操作系统的移植

4.2 FatFs文件系统的移植

4.2.1 FAT32分区格式

4.2.2 FatFs文件系统及其移植

4.2.3 SD卡底层驱动

4.3 μLC/OS-Ⅱ中任务的基本概念

4.3.1 任务的结构和状态

4.3.2 中断与临界段的概念

4.4 系统任务及中断服务程序设计

4.5 角度编码器驱动程序设计

4.6 温度传感器驱动程序设计

4.7 触摸屏控制程序设计

4.8 系统固件升级方案实现

第五章 系统验证及调试

5.1 系统设置功能实验

5.2 SD卡数据读取功能验证

5.3 系统测试结果验证

第六章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

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