自1887年美國奧梯斯公司制造出世界上第一臺電梯以來，電梯作為一種垂直運動的升降設備，已日益成為人們生活中一項不可缺少的生活工具。隨著經濟的發展，高層建筑的不斷涌現，電梯的功能與種類也隨之而多樣化，同時也對電梯的穩定性、安全性、舒適性、運行效率提出了更高的要求。 電梯控制系統是電梯技術的核心，它將電梯的各機械部件有機的組合起來，實現了電梯復雜的功能與穩定有效的運行。隨著電子技術日新月異的發展，電梯控制系統經歷了繼電器控制、可編程邏輯控制(PLC)、智能微機控制的發展歷程。本文在總結了當前電梯控制系統的基礎上，設計了一套基于ARM技術與工業現場總線CAN(控制器局域網)的嵌入式集選型電梯控制系統。該控制系統采用變頻變壓調速方式，可與多款變頻器相結合，并可匹配有齒輪曳引機和無齒輪永磁同步曳引機，適用于最高樓層為64層、4m/s以下電梯控制。該控制系統目前已成功應用在某電梯生廠家的國內、南非等電梯項目中。 論文闡述了本電梯控制系統的控制策略，詳細介紹了以ARM7芯片LPC2378為核心的電梯主控制器的硬件結構及其軟件設計。曳引機的速度控制是電梯控制技術的關鍵，因此為提高電梯運行時的舒適感與運行效率，文中建立了電梯運行速度曲線的數學模型，提出了根據設定時間參數與樓層間距自動生成速度曲線的計算方法。為優化電梯起動時的舒適感，論文還討論了模糊控制技術在負載補償中的應用。此外，本文在深入闡述CANOPEN協議原理的基礎上，完成了基于CANOPEN的應用層協議設計，實現了電梯控制系統各控制器(主控制器、樓層控制器、轎廂控制器)之間實時、可靠的通信。
上傳時間： 2013-07-20
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隨著微處理器技術與信息技術的不斷發展，嵌入式系統的應用也進入到國防、工業、能源、交通以及日常生活中的各個領域。嵌入式系統的軟件核心是嵌入式操作系統。然而，國內在嵌入式系統軟件開發上有很多困難，主要有：國外成熟的RTOS大都價格昂貴并且不公開源代碼，用好這些操作系統需對計算機體系結構有深刻理解。針對以上問題，免費公開源代碼的嵌入式操作系統就倍受矚目了，μC/OS-II就是其中之一。μC/OS-II是面向中小型應用的、基于優先級的可剝奪嵌入式實時內核，其特點是小巧、性能穩定、可免費獲得源代碼。 本文在深入研究μC/OS-II內核基礎上，將其運用于實際課題，完成了基于ARM架構的μC/OS-II移植及實時同步交流采樣的誤差補償研究。本文主要工作內容和研究成果如下： 1.剖析了μC/OS-II操作系統內核，重點研究了μC/OS-II內核的任務管理與調度算法機理，得出了μC/OS-II內核優點：任務調度算法簡潔、高效、實時性較好(與Linux相比)。 2.介紹了ARM9體系架構，重點講敘了MMU(存儲管理單元)功能。為了提高交流采樣系統的取指令和讀數據速度，成功將MMU功能應用于本嵌入式系統中。 3.完成了μC/OS-II操作系統在目標板上的移植，主要用匯編語言編寫了啟動代碼、開關中斷、任務切換和首次任務切換等函數。 4.針對國內外提出的同步交流采樣誤差補償算法的局限性，本文從理論上對同步交流采樣的準確誤差進行了研究，并嘗試根據被測信號周期的首尾過零點的三角形相似法，求出誤差參數并對誤差進行補償。此外，考慮到采樣周期△T不均勻，經多次采樣后會產生累積誤差，本文也給出了采樣周期△T的優化算法。 5.完成了系統硬件設計，并根據補償算法和△T優化法則，編寫了相應采樣驅動和串口驅動。最后對實驗數據進行了分析和比較，得出重要結論：該補償算法實現簡單，計算機工作量小，精度較高。
上傳時間： 2013-04-24
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嵌入式系統發展到今天，應用越來越復雜，功能越來越強大，這就使得我們在嵌入式開發中必須加入對操作系統的支持，由此，產生了Bootloader的應用。作為嵌入式系統中的啟動模塊，Bootloader的作用就是引導和加載操作系統內核鏡像。Bootloader的設計與移植工作已經成為嵌入式系統開發中的重要環節。 在實際的嵌入式系統開發項目中，人們經常選擇移植通用Bootloader，例如U-Boot到自己的目標板。U-Boot雖然支持多種嵌入式操作系統和處理器架構，功能設置高度靈活，設備驅動豐富，但U-Boot代碼組織結構過于龐大，啟動流程機理和文件間的依賴關系復雜，這使得采用U-Boot進行Bootloader的開發往往會不得要領；另一方面，嵌入式系統是資源受限的，為了更好的適應市場，嵌入式產品的開發極其重視成本。以U-Boot-1．1．4來說，其源代碼大小就有38．4M，移植后生成的可執行bin文件一般也要500K以上，這對于寶貴的Flash資源來說無疑是種浪費。 論文以ARM內核處理器應用為切入點，設計了一種小型ARMBootloader-MicroBootloader。在理論上，通過對Bootloader的分析，總結了其主要功能、啟動過程，提出了Bootloader設計的典型框架，并按照這一典型框架對MicroBootloader進行了總體設計。在實現上，采用模塊化設計原則組織源文件，使得整個MicroBootloader組織結構清晰簡潔，便于維護與擴展，方便針對不同硬件平臺的移植進行修改。 論文的創新點在于做到了代碼量大小與功能的平衡。整個文件組織只有37個文件，代碼總計為208K，生成的可執行bin文件僅35K。通過實驗驗證，MicroBootloader完全能夠完成Bootloader的基本功能，其擴展功能也能實現下載操作系統鏡像，并讓其在目標板上成功運行，具有一定的現實意義和后續應用開發價值。
標簽： Bootloader ARM 內核
上傳時間： 2013-04-24
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進入二十一世紀以來，隨著我國經濟、社會、文化各方面快速發展，人民生活節奏日益加快，遠程互動交流要求不斷提高。網絡化生活方式真正進入到平常百姓家。為適應社會的持續高速發展，必須廣泛開發應用網絡化、信息化的工作生活產品，滿足社會市場需求。本課題就是面向當前網絡迅速普及形勢下的家庭遠程監控市場，采用高集成度、微功耗、低成本的設計思路，構建實時性、網絡化、數字化嵌入式家用遠程監控系統，以適應普通家庭遠程安全維護需求，提高中低收入群體的生活質量和生活安全性。 嵌入式網絡視頻監控系統是建立在ARM9和WindowsCE平臺上的一套完整視頻處理傳輸系統。它主要由S3C2410嵌入式硬件平臺、WindowsCE5．0嵌入式操作系統、攝像頭驅動采集模塊、網絡收發模塊和編解碼模塊五大部分組成。本文首先對嵌入式網絡監控系統進行了總體設計，根據成本和市場需求，完成功能元件和軟件平臺選型。在硬件選擇上使用了市場上得到廣泛認可的S3C2410、CS8900A網絡控制器、SDRAM、NANDFASH存儲器、攝像頭芯片，即滿足功能需求又控制成本，同時保證相互兼容和工作穩定性；軟件平臺選擇兼顧市場認同度和軟件兼容性，同時考慮到開發的復雜程度，選擇了同屬微軟旗下、類似WindowsXP的WindowsCE軟件環境。這樣主要軟件開發工作便可以使用WindowsXP下的開發工具完成。這一選擇符合市場主流用戶對微軟的認同，也節約了學習和建立Linux交叉編譯環境的精力和時間。 硬件平臺搭建后使用ADS1．2進行調試，操作系統使用PlatformBuilder進行定制，驅動、采集、編碼及發送模塊在EVC4．0下開發，接收、解碼和顯示模塊用VC++6．0開發。為保證軟硬件兼容性，軟件調試很少使用Emulator虛擬機，而使用JTAG、串口、USB口、交叉線建立硬件連接后進行實機調試。針對本課題主要軟件模塊WindowsXP下開發、WindowsCE下調試的情況，由于兩操作系統不能直接兼容，需建立平臺間同步和交互。實驗中使用了MSASYNC．exe等外圍軟件以及VGA控制器、USB擴展等外圍硬件模塊以實現快速實驗，由此也造成實驗設備和過程比最終產品復雜很多的情況。最終產品將把軟硬件環境剪裁到滿足功能的最小規模，僅預留排線接口用于升級，以實現低成本、微功耗、高集成度的設計要求。 系統的軟硬件測試表明：該系統安裝使用方便，運行穩定可靠，普通網絡情況下可提供家用實時性，達到了預期設計目的和要求。為下一步的改進和完善建立起基礎平臺，并提供了主要功能。
上傳時間： 2013-07-08
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在現代電網中，隨著超高壓、大容量、遠距離輸電線路的不斷增多，對電力系統的安全穩定運行提出了更高、更嚴格的要求。距離保護作為線路保護的基本組成部分，其工作特性對電力系統的安全穩定運行有著直接和重要的影響。為了適應現代超高壓電網穩定運行的要求，微機保護裝置在硬件和軟件上都提出了越來越高的要求。 高速數字信號處理芯片（DSP）技術的發展，為開發一種速度快、處理能力強的微機保護系統奠定了基礎。在這樣的背景下，我們采用DSP芯片和ARM處理器，設計了一個并列式雙處理器微機保護系統。該系統采用一個DSP芯片負責控制數據采集、采樣數據處理，實現保護功能。ARM微處理器承擔人機接口管理，通過串行通信方式實現與DSP端口之間的數據通信，豐富的通訊接口，使得與上位機的通訊、下載程序定值靈活方便。新的微機保護裝置不斷推出，投入運行的微機保護裝置不允許用來進行試驗、培訓，該裝置還可作為試驗教學系統，供學生學習認識微機保護裝置的內部結構，并可自行設計保護算法、編制程序，通過上位機下載到實驗裝置，完成相應保護功能的測試。 本文實現了微機保護方案的整體軟硬件設計，內容包括DSP2812微處理器芯片，ARM7微處理器LPC2220芯片，開關量輸入／輸出電路、數據采集電路、通訊和網絡接口電路、人機界面的顯示板電路，文中對各部分電路的功能、特點以及器件的選擇、引腳連接進行了詳細介紹。系統采用模塊化設計，采用雙CPU并行處理模式，針對基于LPC2220微處理器的監控管理系統，完成了最小系統設計，詳細完成了啟動電路的設計。 本文初步設計了人機操作界面，給出了軟件設計的流程圖，將實時操作系統μC/OS-Ⅱ與模塊化硬件設計相結合，共同構成一個可以重復利用的軟硬件數字系統平臺，除了可以最大限度地提高開發的效率、減少資源的浪費外，還可以通過長期對于該平臺的研究，逐步優化平臺軟硬件資源，提高其性能，并滿足日益復雜的應用需求。
上傳時間： 2013-04-24
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汽車行駛記錄儀(文中也簡稱為記錄儀)，亦稱“汽車黑匣子”，是安裝在車輛上，對車輛行駛速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其它狀態信息進行監控、記錄、存儲并可通過接口實現數據輸出的數字式電子記錄裝置。為分析和判斷汽車駕駛狀態和處理交通事故提供了可靠準確的科學依據。本課題的來源是國家信息產業部下達的電子發展基金項目，與同類產品相比，增加了音/視頻功能，目前已通過信產部驗收。 本文主要分析和設計了一種具有低成本高擴展性的基于ARM與ARMLinux的汽車行駛記錄儀方案，該系統作為信產部項目中的主控模塊實現了記錄儀的標準功能。硬件方面分析了汽車行駛記錄儀的標準功能對應ARM片內外圍電路與外部器件的設計。軟件方面分析了基于YAFFS文件系統與Linux 2.6的軟件平臺在嵌入式應用方面的高可用性，主要描述YAFFS的特點與基本原理，Linux中線程的實現機制與Linux Kernel 2.6在響應時間上的改進。并給出了該記錄儀基于Liinux的多線程結構應用程序的設計要點、流程圖和主要的數據結構。 作為擴展，為記錄儀增加了采集和處理音/視頻信號的DSP模塊。DSP采用TI公司的專用于數字媒體應用的高性能DSP DM642。DSP模塊同時采集3路視頻并進行壓縮，壓縮算法可以采用MPEG-2、MPEG-4、H．263、H．264等。論述了實現音/視頻功能的基本原理、DSP模塊的存儲器結構、ARM與DSP的通信及一些實用性的考慮。
上傳時間： 2013-07-02
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無線傳感器網絡是一項融合計算機技術、半導體技術、通信技術、傳感器技術等的新興技術，它在軍事、工業、農業、建筑、醫療、交通等各個領域均有廣闊的應用前景。無線傳感器網絡中包含眾多關鍵技術，因此需要一種功能強大的節點支持網絡的正常運行，為用戶提供多功能的服務。 目前無線傳感器網絡節點的硬件平臺絕大部分是基于單片機實現的，它們具有有限的存儲和處理能力，只能完成簡單的傳感器數據采集、處理和轉發功能。有少部分硬件平臺采用32位的處理器，但是這些平臺的價格昂貴或者靈活性較差，不利于無線傳感器網絡的實驗研究及應用的拓展。 基于上述研究現狀，本文設計并實現一個基于32位ARM處理器和Linux操作系統的無線傳感器網絡節點。該節點具有強大的存儲、處理能力，而且成本和功耗較低，能夠配合不同類型的傳感器節點使用，便于二次開發，對于無線傳感器網絡各種理論和算法的驗證及實現各種應用有重大意義。論文主要分為三部分： 1、無線傳感器網絡節點硬件設計：在分析現有硬件平臺缺點的基礎上，設計本文的無線傳感器網絡節點硬件結構，進行硬件選型并分析各個模塊的結構和硬件原理，搭建好硬件平臺。 2、無線傳感器網絡節點軟件實現：根據設計的無線傳感器網絡節點硬件結構分析軟件應包含的內容及層次結構。由于Linux支持多種體系結構、開源等優點，因此本文選擇其作為無線傳感器網絡節點的操作系統，并分層次地實現基于Linux的整個軟件系統，包括引導程序、內核、根文件系統、驅動程序。 3、無線傳感器網絡節點的應用：在1、2部分完成的基本功能上需要擴充具體的應用程序才能將該節點應用到實際環境中。這部分首先分析本文所實現的節點的幾種典型應用場景，然后在該節點上實現幾種常用的服務程序，最后設計并實現質心定位應用案例，展示了在此節點上可方便地實現功能擴充和特定應用開發，同時也說明了該節點強大的功能。
上傳時間： 2013-04-24
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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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隨著數字電視日益深入人心，高清概念越來越為人所熟知。帶有高清視頻功能的產品已經逐步走向人們的工作和生活，高清視頻處理已經從理論研究走向系統實際應用。毫無疑問，無論是從觀眾的視覺還是從產業的角度來看，高清視頻已經成為數字視頻技術發展的必然趨勢。本文研究了整個編解碼系統中ARM控制模塊的軟件設計，最終完成以PC機為終端控制平臺，經ARM控制模塊將命令發送給核心編解碼芯片MB86H51，使其完成相應的操作。、本文主要的工作有如下幾個方面： 1、根據ARM各型號芯片的特點，結合本系統的實際需求，最終選定Atmel公司的AT91SAM9261作為ARM控制板的核心處理芯片，并深入了解該芯片的工作原理和內部結構。 2、根據本系統中所選用的DataFlash型號及外圍電路連接情況等諸多因素，并結合Atmel公司所提供的AT91SAM9261一級BootLoader參考代碼，編寫調試符合本系統啟動運行的一級BootLoader引導程序，也稱為Bootstrap引導程序，最終成功實現引導U-Boot程序。 3、深入分析了U-Boot和Linux的體系結構和編譯過程，結合AT91SAM9261芯片的特點和實際外圍電路的連接情況，修改U-Boot和Linux中主要的編譯參數，并進行重新編譯，最終成功移植到系統板中。 4、在ITU-T提供的H.264標準的參考解碼程序JM8.6的基礎上，詳細研究了H.264視頻編碼標準以及具體的解碼器結構和解碼流程，并結合DirectX技術，開發了一款基于PC機的H.264解碼播放器，用于驗證存儲在PC機上的H.264壓縮碼流的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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現在，下一代嵌入式微處理器和軟件面臨著不斷減小的產品壽命。而由此產生的縮短的研發周期則要求設計者能夠在更短的時間內開發出更為復雜的處理器和軟件。為了解決這個問題，嵌入式系統的仿真逐漸成為在新的可編程結構的開發中必不可少的工具。對于嵌入式系統仿真核心的指令集仿真器，由于普遍使用的解釋型仿真器的性能較低，從十幾年前開始，人們就開始了對編譯型指令集仿真器的研究。但是，由于編譯技術的限制，它從來沒有能夠在商業產品中推廣。 ARM公司06年新推出的Cortex-M3系列芯片已經廣泛應用在無線傳感器網絡等領域。本文將針對基于ARM Cortex-M3的嵌入式系統設計出一個仿真平臺，以ARM Cortex-M3 所采用最新的Thumb-2 指令集作為目標指令集，設計了其仿真器，給出了一種優化的解釋型指令仿真機。 1.首先介紹了Thumb-2 指令集的編程模型，包括目標指令集支持的處理器的模式、寄存器和存儲器的組織。 2.其次建立了仿真平臺。在平臺的建立過程中，設計了結合編譯技術速度和解釋技術靈活性的仿真機；完成了Thumb-2 指令集體系結構的描述；實現了存儲器接口，從而可以滿足目標指令集對存儲器的訪問要求；介紹了ELF 文件格式，并設計了將ELF 文件中的指令和數據裝入存儲器的裝載程序。 3.最后以一個基于ARM Cortex-M3 處理器的機器小車嵌入式系統為例，對仿真平臺進行功能上的驗證。
上傳時間： 2013-07-19
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