本論文研究了基于ARM+Linux的嵌入式測控系統。論文闡述了嵌入式測控系統的特點。結合目前比較流行的SOC硬件技術，嵌入式軟件技術，以及目前較前沿的無線傳感器網絡技術，對構建一個既能進行本地多傳感器信息采集又能進行數據處理以及具有人機交互界的嵌入式測控系統進行了架構設計，即采用ARM+Linux架構。 論文詳細介紹了系統的硬件設計，包括核心板設計和應用底板設計。其中核心板又包括微處理器的設計和存儲器的設計；對于應用板，介紹了基于CS8900A的網絡模塊的設計，基于RS232和RS485的串行總線設計，以及基于ZigBee的無線模塊設計。同時，本論文詳細的介紹了系統的軟件設計。結合本系統所采用的U-Boot介紹了嵌入式Bootloader設計，并針對本系統的板級硬件對U-Boot進行了移植。結合本系統采用的Linux操作系統介紹了嵌入式操作系統的概念，并對Linux進行了板級移植。在分析研究嵌入式文件系統的特點的基礎上，確定Cramfs作為本系統的根文件系統，并結合現有的開源軟件Busybox搭建了一個完整的根文件系統命令集。 在本系統硬、軟件平臺上，研究了終端應用層上的開發。并完成了在終端上的嵌入式圖形用戶界面QT的移植，并且為系統開發出相應的I/O和A/D設備驅動驅動程序。 論文在最后介紹了本系統的一個簡單應用，即利用QT圖形庫和多線程編程技術，在現有的硬件平臺上設計出了一個溫度和濕度的無線數據采集程序。顯示直觀，界面友好，體現了本平臺具有一定的應用前景。
上傳時間： 2013-07-06
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在特定的工業測控應用中對處理器的功耗有嚴格的要求，類似X86處理器芯片系列由于繼承了原有8086的構架，功耗很大，不能滿足要求。當前應用廣泛的ARM系列處理器有低功耗、高處理器能力的優點，非常適合于此類應用。由于ARM處理器并沒有對PC/104總線有支持，所以本設計使用CPLD可編程邏輯完成ARM本地總線與PC/104總線的轉換。文章完成了以下工作： 1.介紹了工業控制計算機的發展情況和當前使用廣泛的PC/104計算機，描述了嵌入式系統的發展歷史和軟硬件組成，分析了X86與ARM處理器構架的特點與優缺點； 2.從PC/104總線規范出發，對基于ARM處理器的PC/104工業控制嵌入式工控機進行了總體設計，軟硬件選型部分對當前流行的軟硬件系統進行了詳細地描寫，硬件處理器選用SAMSUNG公司的S3C2410，軟件系統采用嵌入式Linux操作系統； 3.對系統硬件各個部分實現細節進行了描寫，包括最小系統、CAN網絡、以太網絡和PC/104總線控制器；其中著重對PC/104總線控制器的實現方案進行了討論，分析了ARM本地總線時序和PC/104總線時序，最后使用VHDL語言實現了了總線控制器邏輯； 4.移植了嵌入式Linux操作系統，Linux操作系統移植分為配置、編譯和下載運行調試三個步驟；基于Linux操作系統編寫了PC/104總線驅動，驅動完成映射PC/104地址到系統虛擬地址和中斷綁定；編寫了基于PC/104的CAN總線驅動，分析了驅動初始化、中斷處理流程、數據緩沖區管理和文件操作接口，描寫了驅動的編譯和下載過程；最后給出了應用程序接口； 5.根據機車工業控制領域的具體要求，開發了實際系統，給出了系統主要參數指標；對系統的運算性能進行了測試，測試表明定點運算能力與X86相當，符合設計要求：系統通過鐵標高低溫測試和射頻干擾測試，并進行了為期3個月的裝車試運行，試運行過程中系統工作正常，完全能夠滿足設計要求。
上傳時間： 2013-07-10
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隨著半導體工藝的飛速發展和芯片設計水平的不斷進步，ARM微處理器的性能得到大幅度地提高，同時其芯片的價格也在不斷下降，嵌入式系統以其獨有的優勢，己經廣泛地滲透到科學研究和日常生活的各個方面。 本文以ARM7 LPC2132處理器為核心，結合蓋革一彌勒計數管對Time-To-Count輻射測量方法進行研究。ARM結構是基于精簡指令集計算機(RISC)原理而設計的，其指令集和相關的譯碼機制比復雜指令集計算機要簡單得多，使用一個小的、廉價的ARM微處理器就可實現很高的指令吞吐量和實時的中斷響應。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微處理器，其工作頻率可達到60MHz，這對于Time-To-Count技術是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定時/計數器引腳捕獲功能，可以直接讀取TC中的計數值，也就是說不再需要調用中斷函數讀取TC值，從而大大降低了計數前雜質時間。本文是在我師兄呂軍的《Time-To-Count測量方法初步研究》基礎上，使用了高速的ARM芯片，對基于MCS-51的Time-To-Count輻射測量系統進行了改進，進一步論證了采用高速ARM處理器芯片可以極大的提高G-M計數器的測量范圍與測量精度。 首先，討論了傳統的蓋革-彌勒計數管探測射線強度的方法，并指出傳統的脈沖測量方法的不足。然后討論了什么是Time-To-Count測量方法，對Time-To-Count測量方法的理論基礎進行分析。指出Time-To-Count方法與傳統的脈沖計數方法的區別，以及采用Time-To-Count方法進行輻射測量的可行性。 接著，詳細論述基于ARM7 LPC2132處理器的Time-To-Count輻射測量儀的原理、功能、特點以及輻射測量儀的各部分接口電路設計及相關程序的編制。 最后得出結論，通過高速32位ARM處理器的使用，Time-To-Count輻射測量儀的精度和量程均得到很大的提高，對于Y射線總量測量，使用了ARM處理器的Time-To-Count輻射測量儀的量程約為20 u R/h到1R/h，數據線性程度也比以前的Time-To-CotJnt輻射測量儀要好。所以在使用Time-To-Count方法進行的輻射測量時，如何減少雜質時間以及如何提高計數前時間的測量精度，是決定Time-To-Count輻射測量儀性能的關鍵因素。實驗用三只相同型號的J33G-M計數管分別作為探測元件，在100U R/h到lR/h的輻射場中進行試驗.每個測量點測量5次取平均，得出隨著照射量率的增大，輻射強度R的測量值偏小且與輻射真實值之間的誤差也隨之增大。如果將測量誤差限定在10％的范圍內，則此儀器的量程范圍為20 u R/h至1R/h，量程跨度近六個數量級。而用J33型G-M計數管作常規的脈沖測量，量程范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，充分體現了運用Time-To-Count方法測量輻射強度的優越性，也從另一個角度反應了隨著計數前時間的逐漸減小，雜質時間在其中的比重越來越大，對測量結果的影響也就越來越嚴重，盡可能的減小雜質時間在Time-To-Count方法輻射測量特別是測量高強度輻射中是關鍵的。筆者用示波器測出此輻射儀器的雜質時間約為6.5 u S，所以在計算定時器值的時候減去這個雜質時間，可以增加計數前時間的精確度。通過實驗得出，在標定儀器的K值時，應該在照射量率較低的條件下行，而測得的計數前時間是否精確則需要在照射量率較高的條件下通過儀器標定來檢驗。這是因為在照射量率較低時，計數前時間較大，雜質時間對測量結果的影響不明顯，數據線斜率較穩定，適宜于確定標定系數K值，而在照射量率較高時，計數前時間很小，雜質時間對測量結果的影響較大，可以明顯的在數據線上反映出來，從而可以很好的反應出儀器的性能與量程。實驗證明了Time-To-Count測量方法中最為關鍵的環節就是如何對計數前時間進行精確測量。經過對大量實驗數據的分析，得到計數前時間中的雜質時間可分為硬件雜質時間和軟件雜質時間，并以軟件雜質時間為主，通過對程序進行合理優化，軟件雜質時間可以通過程序的改進而減少，甚至可以用數學補償的方法來抵消，從而可以得到比較精確的計數前時間，以此得到較精確的輻射強度值。對于本輻射儀，用戶可以選擇不同的工作模式來進行測量，當輻射場較弱時，通常采用規定次數測量的方式，在輻射場較強時，應該選用定時測量的方式。因為，當輻射場較弱時，如果用規定次數測量的方式，會浪費很多時間來采集足夠的脈沖信號。當輻射場較強時，由于輻射粒子很多，產生脈沖的頻率就很高，規定次數的測量會加大測量誤差，當選用定時測量的方式時，由于時間的相對加長，所以記錄的粒子數就相對的增加，從而提高儀器的測量精度。通過調研國內外先進核輻射測量儀器的發展現狀，了解到了目前最新的核輻射總量測量技術一Time-To-Count理論及其應用情況。論證了該新技術的理論原理，根據此原理，結合高速處理器ARM7 LPC2132，對以G-計數管為探測元件的Time-To-Count輻射測量儀進行設計。論文以實驗的方法論證了Time-To-Count原理測量核輻射方法的科學性，該輻射儀的量程和精度均優于以前以脈沖計數為基礎理論的MCS-51核輻射測量儀。該輻射儀具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等優點。用戶可以定期的對儀器的標定，來減小由于電子元件的老化對低儀器性能參數造成的影響，通過Time-To-Count測量方法的使用，可以極大拓寬G-M計數管的量程。就儀器中使用的J33型G-M計數管而言，G-M計數管廠家參考線性測量范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，而用了Time-To-Count測量方法后，結合高速微處理器ARM7 LPC2132，此核輻射測量儀的量程為20 u R/h至1R/h。在允許的誤差范圍內，核輻射儀的量程比以前基于MCS-51的輻射儀提高了近200倍，而且精度也比傳統的脈沖計數方法要高，測量結果的線性程度也比傳統的方法要好。G-M計數管的使用壽命被大大延長。 綜上所述，本文取得了如下成果：對國內外Time-To-Count方法的研究現狀進行分析，指出了Time-To-Count測量方法的基本原理，并對Time-T0-Count方法理論進行了分析，推導出了計數前時間和兩個相鄰輻射粒子時間間隔之間的關系，從數學的角度論證了Time-To-Count方法的科學性。詳細說明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count輻射測量儀的硬件設計、軟件編程的過程，通過高速微處理芯片LPC2132的使用，成功完成了對基于MCS-51單片機的Time-To-Count測量儀的改進。改進后的輻射儀器具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等特點。本論文根據實驗結果總結出了Time-To-Count技術中的幾點關鍵因素，如：處理器的頻率、計數前時間、雜質時間、采樣次數和測量時間等，重點分析了雜質時間的組成以及引入雜質時間的主要因素等，對國內核輻射測量儀的研究具有一定的指導意義。
標簽： TimeToCount ARM 輻射測量儀
上傳時間： 2013-06-24
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基于MCS-51的嵌入式C語言程序設計（源代碼）
上傳時間： 2013-07-28
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超聲波電機是一種全新原理的直接驅動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發的超聲振動作為驅動力，通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統的電磁電機相比，它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作相應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續運動領域、精密控制領域要比傳統的電磁電機性能優越得多。超聲波電機在工業控制系統、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景，近年來倍受科技界和工業界的重視，成為當前機電控制領域的一個研究熱點。 本文主要研究了行波型超聲波電機的嵌入式驅動控制系統設計。系統是基于ARM嵌入式微控芯片設計的。全文共分為6部分。第一章主要介紹了國內外超聲波電機驅動控制技術在國內外的發展狀況，ARM芯片的結構原理以及本課題的選題意義。第二章在前人的研究基礎上做了系統仿真，為系統的硬件設計提供設計指導。第三章提出了基于ARM的超聲波電機嵌入式驅動控制系統設計方案，并介紹了系統各個模塊的設計與調試的過程和結果。第四章介紹了uC/OS-Ⅱ操作系統在ARM上的移植，以及基于該操作系統的電機控制系統軟件設計流程。第五章介紹了系統各子程序的設計，速度控制與定位控制的算法設計，以及系統調試的結果。第六章總結了本論文的主要貢獻、存在問題以及后續課題的研究方向。
上傳時間： 2013-04-24
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傳統的家電采用各自獨立的工作模式，不同家電之間無法通信，這樣就不能有效地安排各種家電協同工作，容易造成浪費。同時它們無法自動獲取外界的信息，人們無法對其進行遠程操作，難以滿足現代生活的需求。所以開發智能化的家電及其控制系統己成為當前的研究熱點。 傳統的電話只能進行語音通信，它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺點。近年來，以ARM為代表的高性能專用微處理器的出現，以及Linux、Windows CE等操作系統的完善，使嵌入式技術迅速發展，這為智能IP電話的研發提供了軟硬件基礎。 現階段家庭網關接入互聯網的方式主要為有線接入，因為這種方式網絡性能比無線隱定，延時性相對要小，用它來遠程控制智能家電比無線網要安全可靠。要實現智能家電的網絡化，如果采用PC機進行直接進行控制，或者讓每臺家電接入網絡，這樣成本很高，不利于一般家庭的普及。 為此，筆者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系統的IP電話作為家電的控制中心，智能家電采用ARM9芯片和linux2.4操作系統。各個智能家電與IP電話采用串口進行通信，IP電話采用網口與因特網通信。這樣可以大量的降低成本，而且通信方式比PLC和藍牙通訊技術更安全可靠。 本文以IP電話與智能家電互聯為切入點，結合ARM、嵌入式Linux和網絡技術，設計出一種較為完善的IP電話與智能家電的控制系統。采用這種方式，使智能家電集電腦、電信和消費類電子產品的特征于一體，讓家電具有信息的獲取、加工、傳遞等功能，提供全方位的信息交換，幫助家電與外部保持信息交流暢通，這樣可以優化人們的生活方式，節約能源費用資金。 筆者完成了系統硬件和軟件設計，并進行了調試，驗證了所設計系統的有效性和實用性。并力爭將其拓展成為完善的智能家電控制系統。
上傳時間： 2013-04-24
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作為世界上最優秀的操作系統之一，Linux不僅在服務器領域有著不可撼動的地位，而且正在嵌入式領域發揮著越來越重要的作用。有專家預測，Linux將是未來最主要的嵌入式操作系統之一，將廣泛應用在各種消費電子和通信設備中。因此，產生并逐漸形成了嵌入式Linux這項技術。然而，面對嵌入式系統多樣化的硬件平臺以及多樣化的應用，如何更快更好地建立基于Linux的軟件平臺成為一個必須解決的問題。 本文正是針對這個問題，以Linux相關的基礎軟件為主要研究對象，在深入分析引導加載程序、Linux與處理器相關的代碼、文件系統以及設備驅動的基礎上，對基于ARM的Linux軟件平臺進行了創新性和探索性的研究。主要內容為：在理解ARM體系結構的基礎上，通過分析uboot源碼，詳細研究ARM處理器在上電后的啟動過程和加載引導Iinux的過程；分析并總結Linux與處理器相關的接口，以中斷控制器、定時器以及串口為主，提出了移植Linux到新型處理器的思路和方法；研究Iinux文件系統的內容、制作和使用；分析Linux的設備驅動體系結構以及設備驅動的調用方式；在學習和研究的基礎之上，針對STMP36xx這款處理器，設計并實現引導加載程序，完成Linux的移植、配置、編譯，解決Linux啟動過程遇到的問題，然后通過制作根文件系統和實現NandFlash、LCD的驅動，完整地搭建起以Linux為核心的軟件平臺，并進行了應用驗證。 在實際應用中，嵌入式系統會使用很多不同類型的處理器，因此迫切希望能夠找到一個準則解決移植帶來的問題。本文最重要的成果就是為Linux在新型處理器上的移植提出了一個準則，根據該準則可以更加快速、更加準確地將Linux應用到不同的處理器上，因此具有重要的現實意義。同時，本文將項目實踐貫穿于理論研究之中，涉及到Linux平臺關鍵技術的分析、相關工具的使用以及開發經驗的分享，對學習嵌入式Linux和設計嵌入式Linux系統具有較高的參考和指導價值。此外，成功移植的STMP36xx已經初具規模，可以通過二次開發以形成完善的嵌入式產品。
上傳時間： 2013-06-01
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嵌入式操作系統是嵌入式系統應用的核心。完成簡單功能的嵌入式系統一般不需要操作系統，但是隨著所謂后PC時代的來臨，嵌入式系統設計日趨復雜，嵌入式操作系統就必不可少了。一般而言，嵌入式操作系統不同于一般意義的計算機操作系統，它有占用空間小、執行效率高、方便進行個性化定制和軟件要求固化存儲等特點。 本文在討論了嵌入式操作系統的基本理論之后，論述了MINIX 3操作系統的特點，指出了MINIX 3向嵌入式操作系統方面發展的意義和可行性。建立可移植代碼是操作系統移植的首要步驟和重要途徑，本文又論述了建立可移植代碼的一般方法和過程。而后深入分析了MINIX 3操作系統的內核結構及組成部分，重組了內核目錄樹，列出了移植MINIX 3內核需要重新編寫的內核接口。在MINIX 3已有代碼的基礎上，分離了一部分機器相關代碼和體系結構不相關代碼，建立了相應的可移植代碼。 提到嵌入式，就不能不提ARM，ARM體系結構是目前最流行的嵌入式微處理器體系結構。本文就是針對ARM處理器體系結構來展開的，文中簡單介紹了ARM處理器的情況，并且對應ARM體系結構修改了MINIX 3內核的部分代碼。最后在深入分析了MINIX3操作系統進程調度算法和代碼之后，結合軟實時操作系統進程調度特點和要求，改進了MINIX 3進程調度策略，使之適合軟實時操作系統的要求，并給出了修改后的相關源代碼。
上傳時間： 2013-06-24
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嵌入式系統中的模擬設計（英文版） 嵌入式系統中的模擬設計（英文版）
上傳時間： 2013-07-06
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嵌入式測控系統和測控裝置在工業生產過程控制、儀器儀表及自動化系統、智能樓宇監控等方面得到廣泛的應用。由于嵌入式測控系統監控對象的多樣性，因此通用性不是很強，傳統的設計方法都是從底層的硬件設計開始，再設計專用的軟件，導致設計周期長，重復工作多，成本增加。微電子技術和計算機技術的飛速發展，使得微處理器的性能和功能得到極大的提高，為通用型測控平臺的構建奠定了基礎。 本文提出了一種嵌入式測控平臺的設計思路。采用主板和擴展板相結合的模塊化設計，使嵌入式測控系統可以在一個標準化平臺上進行構建。平臺主板選用基于32位ARM7TDMI-S內核的微控制器LPC2292作為核心，加上以太網芯片、CPLD以及其它外圍電路，構成了一個維持系統正常運行的最小系統。擴展功能模塊包括ZigBee無線通信、USB、A/D、D/A、液晶觸摸屏等模塊，通過層疊式結構與主板連接。測控開發平臺在功能、電路、結構上實現了可裁剪、可擴展，能滿足大多數嵌入式測控系統的需求。 在實現嵌入式測控開發平臺硬件設計的基礎上，嵌入式測控平臺引入了Nucleus Plus實時操作系統來完成系統資源的管理和任務的調度。文中提出了啟動代碼模版的概念，簡化了移植操作系統的工作，提高了效率。 基于ARM的嵌入式測控開發平臺為開發各種智能化、小型化現代測控系統提供了可重用、高性能、圖形化、網絡化軟硬件基礎平臺和高效的開發模式。從而，大大縮短了軟、硬件開發的周期，具有十分重要的意義。 作為在測控開發平臺的基礎上構建測控系統的實例，研制了氣門彈簧負荷計算機自動分選系統的現場級控制器。
上傳時間： 2013-06-16
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