AES是美國于2000年10月份確立的高級(jí)加密標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)的反饋鏈路模式AESCBC加密算法，用于在IPSec中替代DESCBC和3DESCBC。 加密是安全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，要保證在公眾網(wǎng)上傳輸?shù)男畔⒉槐桓`取和偷聽，必須對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行加密。在不影響網(wǎng)絡(luò)性能的前提下，快速實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)加密/解密，對(duì)于開發(fā)高性能的安全路由器、安全網(wǎng)關(guān)等對(duì)數(shù)據(jù)處理速度要求高的通信設(shè)備具有重要的意義。 在目前可查詢的基于FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)AESCBC的設(shè)計(jì)中，最快的加/解密速度達(dá)到700Mbps/400MHZ。商用CPU奔騰4主頻3.06，用匯編語言編寫程序，全部資源用于加密解密，最快的加密解密速度可以達(dá)到1.4Gbps。但根據(jù)國外測(cè)試結(jié)果表明，即使開發(fā)的路由器本身就基于高性能的雙64位MIPS網(wǎng)絡(luò)處理器，軟件加密解決方案僅能達(dá)到路由器所要求的最低吞吐速率600Mbps。 本文首先研究分析了目前幾種實(shí)現(xiàn)AESCBC的方法有缺點(diǎn)的情況下，在深入研究影響硬件快速實(shí)現(xiàn)AESCBC難點(diǎn)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)出一種適應(yīng)于報(bào)文加密解密的硬件快速實(shí)現(xiàn)AESCBC的方案，在設(shè)計(jì)中采用加密解密和密鑰展開并行工作，實(shí)現(xiàn)了在線提供子密鑰。在解密中采用了雙隊(duì)列技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了報(bào)文解密和子密鑰展開協(xié)調(diào)工作，提高了解密速度。 本文在quartus全面仿真設(shè)計(jì)方案的基礎(chǔ)上，全面驗(yàn)證了硬件實(shí)現(xiàn)AESCBC方案的正確性，全面分析了本設(shè)計(jì)加密解密的性能。并且針對(duì)設(shè)計(jì)中的流水線效率低的問題，提出改善流水線性能的方案，設(shè)計(jì)出報(bào)文級(jí)并行加密解密方案，并且給出了硬件實(shí)現(xiàn)VPN的初步方案。實(shí)現(xiàn)了單一模塊加密速度達(dá)到1.16Gbps，單一模塊解密速度達(dá)到900Mbps，多個(gè)模塊并行工作加密解密速度達(dá)到6.4Gbps。 論文最后給出了總結(jié)與展望。目前實(shí)現(xiàn)的AESCBC算法，只能通過仿真驗(yàn)證其功能的正確性，還需要下載到芯片上做進(jìn)一步的驗(yàn)證。要用硬件實(shí)現(xiàn)整個(gè)IPSec，還要進(jìn)一步開發(fā)基于FPGA的技術(shù)。總之，為了適應(yīng)路由器發(fā)展的需求，還有很多技術(shù)需要研究。
標(biāo)簽： AES_CBC FPGA 性能 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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《CPLD_FPGA的數(shù)字通信系統(tǒng)建模與設(shè)計(jì)》，運(yùn)用VHDL語言詳細(xì)介紹了數(shù)字通信系統(tǒng)的建模與設(shè)計(jì)，如HDB3碼的編寫
標(biāo)簽： CPLD_FPGA 數(shù)字通信 系統(tǒng)建模
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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該文利用FPGA技術(shù),設(shè)計(jì)了全概率寬帶數(shù)字接收機(jī)的實(shí)驗(yàn)平臺(tái),并在其上提出了數(shù)字接收機(jī)實(shí)現(xiàn)的可行性方法,以及對(duì)這些方法的驗(yàn)證.該文的主要貢獻(xiàn)和創(chuàng)新有以下幾個(gè)方面.提出了并行結(jié)構(gòu)算法的工程實(shí)現(xiàn),討論了解決前端采樣的高速數(shù)據(jù)流遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過后端DSP處理能力問題的可行性方法.利用多相濾波下變頻的并行結(jié)構(gòu)特點(diǎn),使濾波器能夠以高效的形式實(shí)現(xiàn),也使得后端的混頻能夠工作在一個(gè)較低的速率上.經(jīng)過多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)量上都有大幅減少,達(dá)到了現(xiàn)有通用DSP器件的處理能力的要求.針對(duì)多相濾波下變頻與短數(shù)據(jù)快速測(cè)頻算法的特點(diǎn),用FPGA搭建了其實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ?并利用微機(jī)EPP接口,對(duì)實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)板進(jìn)行控制并與其進(jìn)行數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活對(duì)各種實(shí)現(xiàn)方法加以驗(yàn)證、比較.同時(shí)也給調(diào)試帶來了方便,可以每個(gè)模塊單獨(dú)調(diào)試而不用改變硬件結(jié)構(gòu),使調(diào)試效率大大提高.該平臺(tái)也可用來對(duì)其他數(shù)字處理算法進(jìn)行實(shí)現(xiàn)性分析與實(shí)驗(yàn).參考軟件無線電設(shè)計(jì)的概念和國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),提出了多項(xiàng)濾波下變頻結(jié)構(gòu)的FPGA實(shí)現(xiàn).傳統(tǒng)的DDC通過數(shù)字混頻、濾波、抽取實(shí)現(xiàn)數(shù)字下變頻,在高速A/D和電子偵察環(huán)境條件下商用DDC不能使用.該文采用濾波器多相分解方法,按數(shù)字混頻序列劃分調(diào)諧信道,使用先抽取,后低通濾波,再混頻的數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu),高效實(shí)現(xiàn)了變載頻帶通信號(hào)數(shù)字下變頻.結(jié)合多相濾波下變頻結(jié)構(gòu)、算法對(duì)測(cè)頻精度及速度的要求,提出了短數(shù)據(jù)快速測(cè)頻算法的具體實(shí)現(xiàn),使用流水線的設(shè)計(jì)方法,提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率,在盡可能短的時(shí)間內(nèi)提供多相濾波下變頻所需的載頻位置信息.以上兩部分的FPGA實(shí)現(xiàn)除了純粹的算法模塊外,還包括測(cè)試用的外圍模塊,以及運(yùn)行于實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上的控制模塊、緩存、數(shù)據(jù)控制等.這些模塊也用FPGA來實(shí)現(xiàn).
標(biāo)簽： FPGA 寬帶 實(shí)驗(yàn) 射頻
上傳時(shí)間： 2013-06-22
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機(jī)械手是自動(dòng)裝配生產(chǎn)線上必不可少的設(shè)備，它可以模擬人手臂的部分動(dòng)作，按預(yù)定的程序、軌跡和要求，實(shí)現(xiàn)抓取、搬運(yùn)和裝配等工作。在減輕人的勞動(dòng)強(qiáng)度、提高裝配質(zhì)量和提高裝配效率等方面，起到了積極的作用。本文基于ARM和FPGA嵌入式系統(tǒng)，開展了機(jī)械手控制系統(tǒng)的研發(fā)工作，實(shí)現(xiàn)了機(jī)械手的自動(dòng)控制。 嵌入式ARM處理器，具有運(yùn)行速度快、功耗低、程序設(shè)計(jì)靈活、外圍硬件資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，但其普通輸入輸出口的高低電平變化周期最快只能到1微妙左右，不適合高速輸入輸出；FPGA芯片高速輸入輸出數(shù)據(jù)，時(shí)間可縮短至幾十納秒。通過ARM處理器和FPGA技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)，使系統(tǒng)具有程序設(shè)計(jì)靈活、以太網(wǎng)通信、大容量存儲(chǔ)、高速數(shù)據(jù)輸山、低成本等特點(diǎn)，滿足高速機(jī)械手自動(dòng)控制的要求。 本文分析了ARM和FPGA系統(tǒng)，以及機(jī)械手控制系統(tǒng)的功能要求；設(shè)計(jì)硬件模塊、接口電路；闡述了系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)過程，包括啟動(dòng)代碼U—BOOT、操作系統(tǒng)μCLinux的移植；并介紹了如何利用便件描述語言VHDL來實(shí)現(xiàn)機(jī)械手邏輯控制。
標(biāo)簽： FPGA ARM 機(jī)械手 自動(dòng)控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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CAN-bus(Corltroller Area Network)即控制器局域網(wǎng)，是國際上應(yīng)用最廣泛的現(xiàn)場(chǎng)總線之一。它是一種多主方式的串行通訊總線，在工業(yè)控制通訊方面擁有高位速率，高抗電磁干擾性，而且能夠檢測(cè)出產(chǎn)生的任何錯(cuò)誤。作為一種靈活，可靠的通訊系統(tǒng)，CAN總線已被廣泛運(yùn)用于各個(gè)工業(yè)控制現(xiàn)場(chǎng)。 基于FPGA+DSP的CAN總線通訊系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要目標(biāo)是完成CAN總線的多節(jié)點(diǎn)可靠高速性傳輸，通過各節(jié)點(diǎn)之間的數(shù)據(jù)通信以及結(jié)點(diǎn)處理單元內(nèi)部對(duì)數(shù)據(jù)的處理實(shí)現(xiàn)整個(gè)通信系統(tǒng)間各個(gè)單元的協(xié)同工作。 本論文中的 CAN 總線通訊系統(tǒng)是完成紅外目標(biāo)探測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)與圖像處理系統(tǒng)的實(shí)時(shí)通信，其硬件部分采用 DSP+FPGA 作為核心通訊處理單元，通過對(duì) DSP硬件編程和FPGA邏輯模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了在處理單元外部CAN總線多節(jié)點(diǎn)之間的信息可靠性傳輸以及處理單元內(nèi)部DSP和FPGA基于SPI的串行通信，從而完成了在FPGA中對(duì)CAN總線數(shù)據(jù)的處理和運(yùn)用。
標(biāo)簽： DSPFPGA CAN 總線 數(shù)據(jù)通信系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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在比較常用串口通信實(shí)現(xiàn)形式的利弊基礎(chǔ)上，針對(duì)某廠輪胎里程試驗(yàn)機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了串口通信動(dòng)態(tài)鏈接庫(DLL)，詳細(xì)介紹了多線程理論、重疊I/O方式，給出了程序流程圖，對(duì)一些關(guān)鍵代碼進(jìn)行了說明
上傳時(shí)間： 2013-07-19
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有線通信方式由于具有保密性高、抗干擾能力強(qiáng)在軍事通信中倍受青睞,因此,對(duì)軍用有線通信設(shè)備的研究和設(shè)計(jì)具有十分重要的戰(zhàn)略意義.TBJ-204型野戰(zhàn)20線程控交換機(jī)是一種小型背負(fù)式模擬空分程控用戶交換機(jī),用于裝備全軍各兵種的作戰(zhàn)、演習(xí)和緊急搶險(xiǎn)等行動(dòng).該項(xiàng)目以該交換機(jī)為研究對(duì)象,在詳細(xì)分析原設(shè)備的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能實(shí)現(xiàn)方式的基礎(chǔ)上,指出該機(jī)型在使用過程中存在技術(shù)相對(duì)陳舊、分立元件過多、可靠性和保密性不夠、體積大、重量大、維修困難等問題,同時(shí)結(jié)合系統(tǒng)的低功耗需求和優(yōu)化人機(jī)接口設(shè)計(jì),本文提出基于"單片機(jī)+CPLD/FPGA體系結(jié)構(gòu)"的集成化設(shè)計(jì)方案:①在CPLD中實(shí)現(xiàn)信號(hào)音分頻和計(jì)時(shí)頻率生成電路、20路用戶LED狀態(tài)控制電路;②CPLD與單片機(jī)以總線接口方式實(shí)現(xiàn)譯碼、數(shù)據(jù)和控制信號(hào)鎖存功能的VHDL設(shè)計(jì);③基于低功耗設(shè)計(jì)的器件選型方案和單片機(jī)待機(jī)模式設(shè)計(jì);④人機(jī)接口的LCD菜單操作方式.該文詳細(xì)介紹了改型設(shè)備的研制過程,包括CPLD片內(nèi)功能設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、主控制板和用戶板各功能模塊工作原理和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)、各硬件模塊功能測(cè)試等,最后給出了局內(nèi)呼叫處理功能和話務(wù)員服務(wù)功能的軟件實(shí)現(xiàn)流程.文章結(jié)尾介紹了改型設(shè)備的系統(tǒng)性能,它將實(shí)現(xiàn)更高的可靠性、保密性和抗干擾能力,同時(shí)具備低功耗和小型化的優(yōu)點(diǎn).最后,該文總結(jié)了項(xiàng)目設(shè)計(jì)中使用的關(guān)鍵技術(shù),指出了設(shè)計(jì)的創(chuàng)新意義和將來的工作.
標(biāo)簽： CPLDFPGA 單片機(jī) 程控交換機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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嵌入式系統(tǒng)近年持續(xù)迅猛發(fā)展，已經(jīng)成為后PC技術(shù)時(shí)代信息化的中堅(jiān)力量。由于嵌入式系統(tǒng)具有體積小、性能強(qiáng)、功耗低、可靠性高及面向行業(yè)應(yīng)用的突出特點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)、消費(fèi)電子、國防軍事及自動(dòng)化控制等領(lǐng)域。 ARM(Advaneed RIS Cmachines)公司的32位RISC處理器，以其高速度、低功耗、低成本、功能強(qiáng)和特有的16/32位雙指令集等諸多優(yōu)異性能，已成為移動(dòng)通信、手持計(jì)算、多媒體數(shù)字消費(fèi)等嵌入式解決方案中的首選處理器。在眾多的ARM處理器中，Samsung公司的S3C44B0X處理器以其低價(jià)格、低功耗及強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)支持等優(yōu)點(diǎn)在市場(chǎng)上占有重要份額。 uClinux是從Linux衍生出來的優(yōu)秀嵌入式操作系統(tǒng)，專門針對(duì)沒有MMU的處理器設(shè)計(jì)，支持眾多嵌入式處理器類型。uClinux繼承了Linux的許多優(yōu)秀性能，有良好的網(wǎng)絡(luò)支持，完善的驅(qū)動(dòng)支持，高度的模塊化，開放的源碼。uClinux已成為許多嵌入式系統(tǒng)研究領(lǐng)域的首選操作系統(tǒng)之一。 本課題以嵌入式手持式電能質(zhì)量分析儀前期實(shí)驗(yàn)開發(fā)板為研究目標(biāo)，根據(jù)嵌入式體系結(jié)構(gòu)和嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理，構(gòu)建了基于Samsung公司S3C44B0X ARM7 TDMI處理器的硬件開發(fā)平臺(tái)，并根據(jù)該硬件平臺(tái)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)移植了uClinux操作系統(tǒng)，同時(shí)針對(duì)uClinux實(shí)時(shí)性能不高和嵌入式平臺(tái)硬件資源有限的缺點(diǎn)，結(jié)合uClinux多進(jìn)程和共享內(nèi)存機(jī)制設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)采集程序，實(shí)現(xiàn)了對(duì)三路0～2.5V模擬信號(hào)的高性能采集，增強(qiáng)了系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理的實(shí)時(shí)性，提高了工作效率，為后續(xù)開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。 論文從嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的角度出發(fā)，分析了嵌入式體系結(jié)構(gòu)、uClinux運(yùn)行機(jī)制和內(nèi)核特點(diǎn)；闡述了Bootloader設(shè)計(jì)及操作系統(tǒng)移植的要點(diǎn)；介紹了接口驅(qū)動(dòng)及上層應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)方法等問題。
標(biāo)簽： Clinux ARM 嵌入式 應(yīng)用研究
上傳時(shí)間： 2013-07-23
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基于ARM的嵌入式網(wǎng)絡(luò)電能計(jì)量系統(tǒng)的研究電力電子與電力傳動(dòng)專業(yè)隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平的日益提高，用電量也持續(xù)上升。電能的計(jì)量是否公平、公正已成為人們十分關(guān)心的問題。作為電能量的計(jì)量工具電能表已成為各行各業(yè)用電不可缺少且非常重要的儀表。由于傳統(tǒng)的電能表有計(jì)量不精確、人工抄表費(fèi)時(shí)費(fèi)力、統(tǒng)計(jì)繁瑣等缺點(diǎn)，因此，研究開發(fā)高精度、低功耗、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的電能表是明顯的趨勢(shì)。 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是近幾年電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域最為熱門的技術(shù)之一，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能交通、信息家電、公共服務(wù)等領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)正對(duì)人類的后PC時(shí)代產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響。 本文針對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)電式電能表的缺點(diǎn)和不足，結(jié)合當(dāng)前的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研究并設(shè)計(jì)了一套基于ARM處理器、CAN總線和以太網(wǎng)傳輸?shù)那度胧骄W(wǎng)絡(luò)電能表系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)中繼模塊和電能量采集終端兩部分組成。網(wǎng)絡(luò)中繼模塊硬件采用了PHILIPS的LPC2290作為中央處理器。LPC2290是一款16/32位RISC微處理器，采用ARM公司的ARM7TDMI-S內(nèi)核，提供了兩路CAN總線和其它一些片上通用外設(shè)接口。采用L2C2290處理器，不但降低了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本，而且也大大減少了額外的接口電路。網(wǎng)絡(luò)中繼模塊軟件是通過μCLinux操作系統(tǒng)內(nèi)嵌的BOA實(shí)現(xiàn)嵌入式WEB服務(wù)器，并應(yīng)用CGI接口程序完成了動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁程序的編制。電能量采集終端采用專用電能芯片、單片機(jī)和CAN控制器實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)中繼模塊和電能量采集終端之間通過CAN總線進(jìn)行通信，保證了信息的可靠性。當(dāng)客戶端通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問WEB服務(wù)器時(shí)，CGI程序就將電能量采集終端所采集的電能量數(shù)據(jù)上傳給客戶端，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)抄表。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡(luò) 電能計(jì)量
上傳時(shí)間： 2013-06-23
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礦用隔爆饋電開關(guān)是煤礦井下配電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，作為配電開關(guān)，用于含有瓦斯或煤塵等爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的礦井中，控制和保護(hù)低壓供電網(wǎng)絡(luò)。其性能好壞直接影響著煤礦井下的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率，而目前國內(nèi)饋電開關(guān)普遍存在集成度低、可靠性差、智能監(jiān)控水平低等缺點(diǎn)。 本課題將嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用到饋電開關(guān)中，通過對(duì)礦山供電系統(tǒng)工作原理、真空饋電開關(guān)工作原理以及基于EasyARM2200(Philips LPC2210為處理器、ARM7為內(nèi)核)嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究，實(shí)現(xiàn)了總體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和智能饋電開關(guān)控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)；通過對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植、嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)和移植以及基于C/S模式下的套接字編程等的研究和分析，完成了監(jiān)控主機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的通信軟件和保護(hù)控制算法的應(yīng)用程序的編寫，從而實(shí)現(xiàn)了礦井地面監(jiān)控主機(jī)與井下嵌入式系統(tǒng)饋電開關(guān)的快速通信，解決了地面監(jiān)控主機(jī)對(duì)井下饋電回路及電氣開關(guān)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控的難題，最終設(shè)計(jì)出一套集實(shí)時(shí)保護(hù)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能于一身的智能型饋電開關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在嵌入式系統(tǒng)端的通信軟件和監(jiān)控主機(jī)端的通信軟件的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)與監(jiān)控主機(jī)的快速遠(yuǎn)程通信，通信速度快、可靠性高、可視化效果好，完全滿足了監(jiān)控系統(tǒng)的快速通信要求。 本課題的研究成果為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了一個(gè)開放式、全分布、可互操作性的通信控制平臺(tái)，為提高煤礦井下設(shè)備的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控水平和安全操控系數(shù)提供了新的解決方法，為地面監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模、更深層次地對(duì)井下電氣設(shè)備的集中控制、分散管理奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡(luò) 中的應(yīng)用 控制系統(tǒng)
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