目前在各行各業中應用種類繁多的測量儀器隨著儀器性能指標要求的逐漸提升以及功能的不斷拓展，對儀器控制系統的實時性和集成化程度等性能的要求也越來越高。目前發展的趨勢是開放式、集成度向芯片級靠攏的高實時性儀器。針對目前傳統的系統設計存在著功能簡單、速度慢、實時性差、對數據的再加工處理能力極為有限等問題，本文根據課題需要提出了一種基于ARM+FPGA架構的高速實時數據采集嵌入式系統方案，應用在小功率半導體測量儀器上。方案采用三星S3C2410的ARM處理器進行管理控制，處理數據，界面顯示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用來進行高速數據采集，提高了系統的實時性和集成化程度。 本文首先給出了ARM+FPGA架構的總體設計。硬件方面，簡要討論了ARM處理器的特點和優勢，FPGA在高速采集和并行性上的優勢，給出了硬件的總體結構和主要部件及相關接口。軟件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系統的構建和BootLoader的啟動以及內核和根文件系統的結構，構建了嵌入式Linux系統包括建立交叉開發環境，修改移植BootLoader和裁減移植Linux內核，并且根據課題實際需要精簡建立了根文件系統。 為了滿足測量儀器的實時性，設計了ARM與FPGA的高速數據采集接口。進行了FPGA內部與ARM接口相關部分的硬件電路設計；通過分析ARM與FPGA內部時序的差異，針對ARM與FPGA內部FIFO時序不匹配的問題，解決了測量儀器中高速數據采集與處理速度不匹配的問題。接著，通過研究Linux設備驅動基本原理和驅動程序的開發過程，設計了Linux下的FPGA數據采集接口驅動程序，并且實現了中斷傳輸。使得FPGA芯片通過高效可靠的驅動程序可以很好的與ARM進行通訊。 最后為了方便用戶操作，進行了人機交互系統的設計。為了降低成本和提高實用性利用FPGA芯片剩余的資源實現了對PS/2鍵盤鼠標接口的控制，應用到系統中，大大提高了人機交互能力；通過比較分析目前比較流行的幾種嵌入式GUI圖形設計工具的優缺點，結合課題的實際情況選擇了MiniGUI作為課題圖形界面的開發。根據具體要求設計了適合測量儀器方面上使用的人機交互界面，并且移植到了ARM平臺上，給測量儀器的使用提供了更好的交互操作。 本課題完成了嵌入式Linux開發環境的建立，針對課題實際硬件電路設計修改移植了bootloader，裁減移植了內核以及根文件系統的建立；設計了FPGA內部硬件電路，解決了接口中ARM與FPGA時序不匹配的問題，實現了ARM與FPGA之間的高速數據采集；設計了高速采集接口在嵌入式Linux下的驅動程序以及中斷傳輸和應用程序；合理設計了適合測量儀器使用的人機交互界面，并巧妙設計了PS/2鍵盤鼠標接口，進一步提高了交互操作。
上傳時間： 2013-06-21
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隨著信息技術的迅速發展，計算機產業的發展已經到了所謂的后PC時代。在傳統的視頻采集中，系統一般由CCD攝像頭，采集卡組成，功能齊全，但價格高，體積大。嵌入式系統在各行業的應用，特別是工業現場、信息家電、機頂盒等方面的廣泛使用，使嵌入式系統的研究開發成為計算機領域的一個熱點。嵌入式圖像采集則彌補了上述的缺點，并且可以復雜環境下的圖像采集嵌入式Linux操作系統是從Linux衍生出來的一種操作系統，它支持眾多嵌入式處理器，并具有Unix的很多優點，而成為當前主流的嵌入式操作系統。本文選擇三星系列的嵌入式處理器S3C2440，高速清晰攝像頭和一塊觸摸LCD組成，軟件則用嵌入式Linux為操作系統，在嵌入式開發板上先進行Linux的移植后完成，其次對攝像頭在ARM下的驅動進行修改和更新使其適應所采用的ARM開發板，再者完成驅動的加載和交叉編譯應用程序來完成對圖像的采集，最后從濾波算法和優化所采集的圖片，使圖片完成各種場合實驗的要求。本系統體積小，占用內存低，模塊化的系統通過協調的工作，形成了一套完整的圖像采集系統，本文所用的ARM9系列的開發板完全是從底層開發開始，成本低，加上Linux并不是商業的軟件，以至有很好的擴展空間和廣泛的前景。
上傳時間： 2013-06-29
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USB接口的數據采集卡原理圖,USB接口的數據采集卡電路圖
上傳時間： 2013-08-02
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隨著21世紀的到來,計算機技術,信息處理技術,半導體技術和網絡技術不斷發展,人類社會進入了信息化時代。與此同時,無線視頻傳感器網絡也得到了突飛猛進的發展,成為當今國際上備受關注的熱點研究領域。無線視頻傳感器網絡有著很多的優點和十分廣泛的應用前景。在軍事,工業,城市管理和監控系統等重要領域都有潛在的使用價值。 無線視頻傳感器網絡有著顯著的特征,例如：網絡節點能源有限；網絡帶寬有限；對處理速度要求較高等。由此可見,傳統的視頻編碼標準無法應用于無線視頻傳感器網絡。MPEG-4,H.263,H.264等視頻編碼標準,全是基于運動估計補償實現的,計算量十分巨大,在能量,存儲空間和處理能力均有限的節點難以實現這類高復雜度的編碼算法。 本文針對無線視頻傳感器網絡對視頻編碼算法的具體需求,提出一種基于運動檢測的低復雜度視頻編碼算法。該算法只對當前編碼幀中的運動對象進行編碼,并且以面向對象的結構輸出碼流。實驗結果表明,與H.264全I幀編碼相比,本文提出的算法編碼速度提高了約3倍,編碼性能提高了約2dB。與H.264基本檔次相比,雖然編碼性能略有下降,但是編碼速度平均提高了8倍左右。因此,本文提出的算法可以在編碼效率和編碼速度之間獲得很好的折衷,在一定程度上可以滿足無線視頻傳感器網絡的需求。 本文選用ALDVK_270作為硬件實驗平臺。在分析算法結構的同時,結合嵌入式系統的特點,從算法,內存,高級語言和匯編語言等幾個方面提出優化方案,最終在ARM嵌入式平臺下實現了面向無線視頻傳感器網絡的低復雜度視頻編碼算法。測試結果表明,與優化前相比,優化后的編碼速度有了很大的提高,對于CIF格式的監控視頻序列能夠滿足實時處理的要求。
上傳時間： 2013-07-26
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目前運動控制主要有兩種實現方式,一是使用PLC加運動控制模塊來實現：二是使用PC加運動控制卡來實現。兩者各有優缺點,但兩者有以下共同的缺點：一是由于它們兒乎都是采用通用微控制器(MCU和DSP)來實現電機控制,由于受CPU速度的限制,以及CPU的多個進程同時處理,故無法在控制精度和控制速度比較高的場合中應用。二是它們的設計只是把運動控制部件當作系統的一個部分,如果要完成一個機械設備的完整控制,還需要輔助有其他的數字量/模擬量控制設備。這樣在提高了系統成本的同時,也降低了系統的可靠性。 論文設計了一種基于ARM+CPLD的高速運動控制器,該控制器采用高速的CPLD處理器來完成電機的閉環控制,輔助以NXP的32位ARM7TDMI處理器LPC231X來實現復雜的運動規劃,使得運動控制精度更高、速度更快、運動更加平穩；同時為系統擴展了常規運動控制卡不具備的通用I/O接口,除開4軸運動控制所需要的8點高速脈沖輸入和8點高速脈沖輸出外,系統具有24點數字量輸入(可選共陰或共陽),25點繼電器輸出,僅一臺這樣的專用設備就可以完成4軸運動控制和設備上其它開關量控制。 系統采用可移植的軟、硬件設計。硬件上以運動控制部件為核心,可以方便的在ARM處理器預留的資源上擴展出數字輸入,數字輸出,AD輸入,DA輸出等常用功能模塊。系統軟件構架如下：在最上層,系統采用μC/OS-Ⅱ操作系統來完成系統任務調度；在底層,將底層設備的操作打包編寫成底層驅動的形式,可直接供用戶程序調用；在中間層,可根據不同的用戶要求編寫用戶程序,再將其傳遞給μC/OS-Ⅱ來調度該用戶程序。 將該運動控制器應用于工業應用中的套標機,在對套標機進行運動分解之后,結合套標機的電氣特性,很好的實現了運動控制器在套標機上的二次開發,滿足了套標機在現場中的應用。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，監控系統從鮮為人知的幕后走進了前臺、走進了人們的生活，監控技術己從第一代全模擬系統發展到第三代完全數字化的階段。目前，隨著微處理器技術和計算機網絡技術的進步，基于嵌入式Web的網絡視頻監控系統逐漸得到了人們的廣泛關注，以網絡為基礎的數字視頻監控系統已經發展成為視頻監控系統發展的主流。 本文在分析視頻監控的現狀和發展趨勢之后，針對當前視頻監控系統的不足，結合市場應用前景設計了一種較好的遠程視頻監控的應用方案。該方案是在當前非常流行的ARM微處理器上，利用強實時操作系統VxWorks與高性能開源的嵌入式Web服務器和嵌入式數據庫相結合，建立高效的、可及時響應的嵌入式視頻監控服務器，該系統支持USB攝像設備、文件存儲、數據庫管理，具有較高的性價比。 論文詳細闡述了視頻監控系統軟硬件的總體設計，主要致力于嵌入式操作系統在S3C2410開發板上的移植，深入研究了閃存文件系統TFFS、以太網卡的工作機制、VxWorks USB協議棧，并實現了硬件上對應的驅動程序。在嵌入式操作系統成功實現后，完成了嵌入式Web服務器GoAhead和嵌入式數據庫Berkeley DB的移植。同時，在軟件層次上設計和實現了基于Web視頻監控的前端服務CGI程序的功能模塊。 本系統是ARM技術、VxWorks操作系統、網絡技術在嵌入式領域的綜合應用，本系統可應用于交通控制、實時探測、安全檢查等領域，并對視頻監控在其他領域的應用有一定的參考價值。
標簽： ARMVxWorks Web 視頻監控系統
上傳時間： 2013-04-24
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設計出一個用計算機中的普通聲卡，而不是專業的環保設備對環境噪聲進行采集和分析的系統。它利用噪聲的時間特性、數據庫技術以及labVIEW平臺編寫程序，實現信號的采集和分析。能用離散傅立葉變換數據
上傳時間： 2013-05-20
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在當前的電子信息技術和網絡技術高速發展的后PC時代，嵌入式系統已經廣泛地滲透到科學研究、工程設計、軍事技術、商業文化藝術、娛樂業以及人們日常生活中的方方面面。與此同時，PDA因其小巧，功能強大，日益受到人們的青睞。因此，對嵌入式Linux的PDA研究具有非常重要的意義。 本文的研究主要是基于ARM和Linux的PDA軟硬件平臺的開發。硬件平臺的內核模塊采用ARM920T核的S3C2410X嵌入式處理器，外部包含64M的SDRAM和64M的NAND Flash，硬件平臺還集成了液晶、觸摸屏等人機接口和嵌入式GPS模塊，同時提供了USB主機、SD卡擴展接口。該平臺技術先進，結構合理，功能較完備，整體性、可擴充性強，還可以作為其他嵌入式系統硬件開發的良好平臺和有益借鑒。 在此硬件平臺的基礎上，本文深入探討和解決了Linux操作系統和嵌入式圖形用戶接口移植過程中所面臨的任務和難題。論文首先研究了硬件平臺下引導Linux啟動的Bootloader的設計方法和實現過程。然后，給出了Linux2.4內核和YAFFS文件系統的啟動分析和移植到硬件平臺的整個過程。并且，在Linux內核驅動模型的基礎上，實現了LCD幀緩沖顯示設備Framebuffer、觸摸屏、USB驅動程序的開發。最后，實現了圖形化用戶接口Qt/E在嵌入式Linux平臺上的移植。通過Linux操作系統和圖形化用戶接口Qt/E等軟件平臺的實現，為PDA平臺提供了良好的圖形化操作系統支持，從而大大減少了PDA產品的開發難度和開發周期。 另外，在開發實現的PDA軟硬件平臺的基礎上給出了—個地圖的顯示以及實現放大、縮小等功能的程序，為綜合應用了PDA平臺軟硬件資源提供了—個有用的實例。
上傳時間： 2013-04-24
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心臟疾病一直是威脅人類生命健康的主要疾病之一。研究無創的心電信號檢測設備來檢測與評價心臟功能的狀況，并研究心臟疾病的成因是生物醫學電子學的重要研究課題之一。動態心電記錄儀(Holter)是用于記錄24小時長時間心電圖的一種設備。研制高性能的動態心電記錄、監護系統對于心血管疾病的診斷和治療具有十分重要的意義。 Holter技術發展至今已有幾十年歷史，但目前的Holter仍存在許多不足之處：(1)許多Holter采用8位、16位單片機作為控制系統，運算能力有限，無法加入自動診斷功能：(2)數據存儲采用固定焊接在板上的存儲芯片，容量小，數據取出回放不方便；(3)大部分Holter還不能實現心電信號的實時遠程傳輸，心電數據的分析以及分析報告的獲取往往要滯后好幾天時間，不利于心臟疾病的及早診斷及治療。 針對這些不足，本文設計了一個基于ARM(一種32位嵌入式處理器)的動態心電記錄儀。該記錄儀具有運算功能強、能夠實現心電信號實時遠程網絡傳輸的特點。為確保信息不會因網絡傳輸故障而丟失，本系統同時還采用了便于攜帶的SD(Secure Digital Memory)閃存卡作為存儲媒介，具有大容量數據存儲的功能。本文設計的系統主要完成的任務有心電信號的采集、心電信號的放大濾波、心電信號的顯示和心電信號的存儲與傳輸。整個系統由一片ARM嵌入式微處理器控制，本系統中采用的嵌入式微處理器是三星的S3C44BOX。放大和濾波電路主要是對電極導聯傳來的心電信號進行放大和濾除干擾信號，以獲取合適的信號大小并保證采集的心電信號的正確性。心電信號的顯示是把心電信號實時地顯示在Holter的液晶屏上，能使患者直觀地觀察到自己的心電信號情況。心電信號的存儲采用了容量大、成本及功耗低并且體積小方便攜帶的SD卡來存儲心電數據。心電數據的傳輸是通過以太網實現的，以太網可以實現快速、高正確率的傳輸。傳輸的數據由醫院內的服務器接收，并且在服務器端對心電信號進行相應的顯示和處理。為實現上述功能編寫的系統軟件包括Holter的Bootloader的設計、uCLINUX操作系統的移植、A/D轉換程序、液晶屏的控制及菜單程序、SD卡FAT文件格式的數據存儲和服務器端數據接收、波形顯示程序。本系統經過一定的實驗證明符合設計要求，具有體積小、成本低、使用方便的特點。
上傳時間： 2013-07-10
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電力變壓器是電力系統的重要設備之一，其安全運行對于保障電力系統的安全可靠運行意義重大。對變壓器繞組進行狀態檢測和故障診斷，及時發現變壓器的事故隱患，避免事故的發生，對提高變壓器運行的安全可靠性，具有十分重要的意義。 本文分變壓器繞組變形檢測基礎、嵌入式系統設計基礎、硬件設計和軟件設計四個部分。前兩個部分主要介紹基礎的背景知識:首先簡要介紹了變壓器繞組變形的幾種測試方法與比較，重點介紹了頻響法的診斷原理與模型；然后介紹了嵌入式系統的概念與組成，特別是Linux在ARM上的相關移植。后面的兩個部分則在前面的理論基礎上分別從硬件和軟件介紹了如何實現基于嵌入式系統的變壓器繞組變形測試儀:在硬件部分中，利用S3C2410A自帶的USB控制器、LCD控制器、SD卡控制器，簡化了系統設計，并針對系統需要設計了掃頻信號發生器、數據高速采集與緩存等模塊；在軟件部分中，介紹了ARM基于Linux操作系統的I/O口、USB、LCD驅動的編寫，以及相關應用程序的編寫包括數據采集部分程序、LCD、串口通訊程序等，同時本文充分考慮了通訊環節可能引起的延遲問題以及提高系統資源利用效率等因素，提出了將系統設計成多進程的思路，并實現之。
上傳時間： 2013-04-24
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