隨著Internet和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)呈現(xiàn)巨大的市場需求，成為當今IT產(chǎn)業(yè)的焦點之一，其應(yīng)用領(lǐng)域涉及通信、自動化、信息家電、軍事等各個方面。但同時大量的嵌入式應(yīng)用也對嵌入式設(shè)備的性能提出了更高的要求。基于32位RISC處理器的嵌入式技術(shù)更能滿足嵌入式設(shè)備的網(wǎng)絡(luò)功能需求。 網(wǎng)絡(luò)的不斷發(fā)展給人們的生活和工作提供了越來越多的便利，家庭網(wǎng)絡(luò)、辦公網(wǎng)絡(luò)、實驗室等小型局域網(wǎng)越來越多，而且隨著信息社會的不斷發(fā)展，各種智能設(shè)備都有接入網(wǎng)絡(luò)的需求。本文就是基于設(shè)計一種具有較高性價比的小型路由器來滿足小型辦公場所或家庭中多臺設(shè)備上網(wǎng)這樣一個思路而提出的。 ARM(Advanced RISC Machines)系列32位RISC微處理器，具有許多優(yōu)異性能，已成為移動通信、手持設(shè)備等嵌入式應(yīng)用領(lǐng)域市場占有率最高的嵌入式CPU。Linux是一種開放源碼的操作系統(tǒng)，可應(yīng)用十多種硬件平臺，具有對網(wǎng)絡(luò)的良好支持、高度模塊化和微內(nèi)核等優(yōu)點非常適合做嵌入式操作系統(tǒng)。 本文具體工作歸納如下：介紹了嵌入式系統(tǒng)的概念和課題背景，包括嵌入式系統(tǒng)組成、特點及其發(fā)展；闡述了嵌入式Linux的開發(fā)優(yōu)勢和ARM922T內(nèi)核開發(fā)板的架構(gòu)及其特點；在構(gòu)建的ARM硬件平臺上成功進行了boot loader和嵌入式Linux操作系統(tǒng)的移植；在嵌入式系統(tǒng)開發(fā)平臺上，構(gòu)建了路由器，初步實現(xiàn)了IP地址共享、防火墻、web服務(wù)器，代理服務(wù)等基本功能。
上傳時間： 2013-06-24
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目前運動控制主要有兩種實現(xiàn)方式,一是使用PLC加運動控制模塊來實現(xiàn)：二是使用PC加運動控制卡來實現(xiàn)。兩者各有優(yōu)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(xiàn)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(yīng)用。二是它們的設(shè)計只是把運動控制部件當作系統(tǒng)的一個部分,如果要完成一個機械設(shè)備的完整控制,還需要輔助有其他的數(shù)字量/模擬量控制設(shè)備。這樣在提高了系統(tǒng)成本的同時,也降低了系統(tǒng)的可靠性。 論文設(shè)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(huán)控制,輔助以NXP的32位ARM7TDMI處理器LPC231X來實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)劃,使得運動控制精度更高、速度更快、運動更加平穩(wěn)；同時為系統(tǒng)擴展了常規(guī)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(tǒng)具有24點數(shù)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(shè)備就可以完成4軸運動控制和設(shè)備上其它開關(guān)量控制。 系統(tǒng)采用可移植的軟、硬件設(shè)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(yù)留的資源上擴展出數(shù)字輸入,數(shù)字輸出,AD輸入,DA輸出等常用功能模塊。系統(tǒng)軟件構(gòu)架如下：在最上層,系統(tǒng)采用μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)來完成系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；在底層,將底層設(shè)備的操作打包編寫成底層驅(qū)動的形式,可直接供用戶程序調(diào)用；在中間層,可根據(jù)不同的用戶要求編寫用戶程序,再將其傳遞給μC/OS-Ⅱ來調(diào)度該用戶程序。 將該運動控制器應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用中的套標機,在對套標機進行運動分解之后,結(jié)合套標機的電氣特性,很好的實現(xiàn)了運動控制器在套標機上的二次開發(fā),滿足了套標機在現(xiàn)場中的應(yīng)用。
上傳時間： 2013-04-24
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核能譜儀中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，集核探測技術(shù)、電子技術(shù)、計算機技術(shù)為一體，以多道脈沖幅度分析器為核心部件，能夠快速、準確地提取出核素的相關(guān)信息及參數(shù)?，F(xiàn)已于勘探、建材放射性檢測及環(huán)境放射性監(jiān)測等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，以32位ARM為核心的微控制器已被引入進來，提高了數(shù)據(jù)采集的速度和精度，同時嵌入式操作系統(tǒng)的引入也為功能擴展、系統(tǒng)集成提供了高效的開發(fā)平臺。 本論文介紹的核數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)即以ARM微控制器LPC2148和實時操作系統(tǒng)μC/OS-II為平臺，譜數(shù)據(jù)采集為基本功能，在此基礎(chǔ)上擴展GPS和GPRS模塊，可實現(xiàn)GPS信息和核信號的實時、同步接收，保存和顯示，并可將采集的數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)及時傳到采集中心進行譜數(shù)據(jù)處理和GPS差分定位，為野外多點測量及遠程監(jiān)測提供了有效的手段。 課題以教育部的高等學校博士學科點專項科研基金項目“基于3GS技術(shù)的便攜式核地球物理數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)研究(項目編號：20040616014)”為依托，本人在已有研究成果的基礎(chǔ)上，進行了相關(guān)改進和系統(tǒng)集成： (1)選用軌對軌運算放大器，改進了峰值檢測電路，增大了脈沖峰值的測量精度。 (2)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)以32位ARM微控制器LPC2148為核心，外圍電路帶有LCD顯示，系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價比等特點。 (3)實現(xiàn)了核數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)對GPS、GPRS的集成。 (4)完成嵌入式μC/OS-II操作系統(tǒng)在LPC2148上的移植、操作系統(tǒng)的搭建，及各功能模塊的設(shè)計與集成。
標簽： ARM COS 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著半導(dǎo)體工藝的飛速發(fā)展和芯片設(shè)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(tǒng)以其獨有的優(yōu)勢，己經(jīng)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(jié)合蓋革一彌勒計數(shù)管對Time-To-Count輻射測量方法進行研究。ARM結(jié)構(gòu)是基于精簡指令集計算機(RISC)原理而設(shè)計的，其指令集和相關(guān)的譯碼機制比復(fù)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(xiàn)很高的指令吞吐量和實時的中斷響應(yīng)?；贏RM7TDMI-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(shù)是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定時/計數(shù)器引腳捕獲功能，可以直接讀取TC中的計數(shù)值，也就是說不再需要調(diào)用中斷函數(shù)讀取TC值，從而大大降低了計數(shù)前雜質(zhì)時間。本文是在我?guī)熜謪诬姷摹禩ime-To-Count測量方法初步研究》基礎(chǔ)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(tǒng)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(shù)器的測量范圍與測量精度。 首先，討論了傳統(tǒng)的蓋革-彌勒計數(shù)管探測射線強度的方法，并指出傳統(tǒng)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(chǔ)進行分析。指出Time-To-Count方法與傳統(tǒng)的脈沖計數(shù)方法的區(qū)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(shè)計及相關(guān)程序的編制。 最后得出結(jié)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(shù)據(jù)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(zhì)時間以及如何提高計數(shù)前時間的測量精度，是決定Time-To-Count輻射測量儀性能的關(guān)鍵因素。實驗用三只相同型號的J33G-M計數(shù)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(nèi)，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(shù)量級。而用J33型G-M計數(shù)管作常規(guī)的脈沖測量，量程范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，充分體現(xiàn)了運用Time-To-Count方法測量輻射強度的優(yōu)越性，也從另一個角度反應(yīng)了隨著計數(shù)前時間的逐漸減小，雜質(zhì)時間在其中的比重越來越大，對測量結(jié)果的影響也就越來越嚴重，盡可能的減小雜質(zhì)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(guān)鍵的。筆者用示波器測出此輻射儀器的雜質(zhì)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(zhì)時間，可以增加計數(shù)前時間的精確度。通過實驗得出，在標定儀器的K值時，應(yīng)該在照射量率較低的條件下行，而測得的計數(shù)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(shù)前時間較大，雜質(zhì)時間對測量結(jié)果的影響不明顯，數(shù)據(jù)線斜率較穩(wěn)定，適宜于確定標定系數(shù)K值，而在照射量率較高時，計數(shù)前時間很小，雜質(zhì)時間對測量結(jié)果的影響較大，可以明顯的在數(shù)據(jù)線上反映出來，從而可以很好的反應(yīng)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(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是如何對計數(shù)前時間進行精確測量。經(jīng)過對大量實驗數(shù)據(jù)的分析，得到計數(shù)前時間中的雜質(zhì)時間可分為硬件雜質(zhì)時間和軟件雜質(zhì)時間，并以軟件雜質(zhì)時間為主，通過對程序進行合理優(yōu)化，軟件雜質(zhì)時間可以通過程序的改進而減少，甚至可以用數(shù)學補償?shù)姆椒▉淼窒?，從而可以得到比較精確的計數(shù)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(guī)定次數(shù)測量的方式，在輻射場較強時，應(yīng)該選用定時測量的方式。因為，當輻射場較弱時，如果用規(guī)定次數(shù)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(chǎn)生脈沖的頻率就很高，規(guī)定次數(shù)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(shù)就相對的增加，從而提高儀器的測量精度。通過調(diào)研國內(nèi)外先進核輻射測量儀器的發(fā)展現(xiàn)狀，了解到了目前最新的核輻射總量測量技術(shù)一Time-To-Count理論及其應(yīng)用情況。論證了該新技術(shù)的理論原理，根據(jù)此原理，結(jié)合高速處理器ARM7 LPC2132，對以G-計數(shù)管為探測元件的Time-To-Count輻射測量儀進行設(shè)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(yōu)于以前以脈沖計數(shù)為基礎(chǔ)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(yōu)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(shù)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(shù)管的量程。就儀器中使用的J33型G-M計數(shù)管而言，G-M計數(shù)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(jié)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(nèi)，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(tǒng)的脈沖計數(shù)方法要高，測量結(jié)果的線性程度也比傳統(tǒng)的方法要好。G-M計數(shù)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(nèi)外Time-To-Count方法的研究現(xiàn)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(dǎo)出了計數(shù)前時間和兩個相鄰輻射粒子時間間隔之間的關(guān)系，從數(shù)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(shè)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(jù)實驗結(jié)果總結(jié)出了Time-To-Count技術(shù)中的幾點關(guān)鍵因素，如：處理器的頻率、計數(shù)前時間、雜質(zhì)時間、采樣次數(shù)和測量時間等，重點分析了雜質(zhì)時間的組成以及引入雜質(zhì)時間的主要因素等，對國內(nèi)核輻射測量儀的研究具有一定的指導(dǎo)意義。
標簽： TimeToCount ARM 輻射測量儀
上傳時間： 2013-06-24
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心血管系統(tǒng)疾病是現(xiàn)今世界上發(fā)病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作為一種非穩(wěn)態(tài)的心電變異性現(xiàn)象，是指心電T波段振幅、形態(tài)甚至極性逐拍交替變化。大量研究表明，TWA與室性心律失常、心臟性猝死等有直接密切的關(guān)系，已成為一種無創(chuàng)獨立性預(yù)測指標。隨著數(shù)字信號處理技術(shù)和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，微伏級的TWA已經(jīng)可以被檢出，并且精度越來越高。本文以T波交替檢測為中心，基于ARM給出了T波交替檢測技術(shù)原理性樣機的硬件及軟件，實現(xiàn)實時監(jiān)護的目的。 在TWA檢測研究中，需要對心電信號進行預(yù)處理，即信號去噪和特征點檢測。小波分析以其多分辨率的特性和表征時頻兩域信號局部特征的能力成為我們選取的心電信號自動分析手段。文中采用小波變換將原始心電信號分解為不同頻段的細節(jié)信號，根據(jù)三種主要噪聲的不同能量分布，采用自適應(yīng)閾值和軟硬閾值折衷處理策略用閾值濾波方法對原始信號進行去噪處理：同時基于心電信號的特征點R峰對應(yīng)于Mexican-hat小波變換的極值點，因此我們使用Mexican-hat小波檢測R峰，通過附加檢測方案確保了位置的準確性，并根據(jù)需要提出了T波矩陣提取方法。 隨后文章介紹了T波交替的產(chǎn)生機理及研究進展，分別從臨床應(yīng)用和檢測方法上展現(xiàn)了目前TWA的發(fā)展進程，并利用了譜分析法、相關(guān)分析法和移動平均修正算法分別從時域和頻域?qū)σ恍颖緮?shù)據(jù)進行T波交替檢測。在檢測中譜分析法抗噪能力較強，但作為一種頻域檢測方法，無法檢測非穩(wěn)態(tài)TWA信號，而相關(guān)分析法受呼吸、噪聲影響較大，數(shù)據(jù)要求較高，因此可以在譜分析檢測為陽性TWA基礎(chǔ)上，再對信號進行相關(guān)分析，從而克服自身算法缺陷，確定交替幅度和時間段。最后對影響檢測結(jié)果的因素進行討論研究，從而降低檢測誤差。 文章還設(shè)計了T波交替檢測技術(shù)原理性樣機的關(guān)鍵部分電路和軟件框架。硬件部分圍繞ARM核的Samsung S3C44BOX為核心，設(shè)計了該樣機的關(guān)鍵電路，包括采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊(外部存儲電路、通信接口電路等)。其中在采集模塊中針對心電信號是微弱信號并且干擾大的特點，采用了具有高共模抑制比和高輸入阻抗的分級放大電路，有效的提取了信號分量：A/D轉(zhuǎn)換電路保證了信號量化的高精度。利用USB接口芯片和刪內(nèi)部異步串行通訊實現(xiàn)系統(tǒng)與外界聯(lián)系。系統(tǒng)軟件中首先介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境，然后給出了心電信號分析及處理程序設(shè)計流程圖及實現(xiàn)，使它們共同完成系統(tǒng)的軟件監(jiān)護功能。
上傳時間： 2013-07-27
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隨著生產(chǎn)自動化要求的不斷提高，控制技術(shù)和微型計算機技術(shù)的不斷發(fā)展，智能記錄儀已日益廣泛地應(yīng)用在工業(yè)過程領(lǐng)域，并占據(jù)了越來越高的地位。近年來，新的應(yīng)用也對智能記錄儀的設(shè)計提出了更高的要求。 嵌入式系統(tǒng)因其體積小、性能好、功耗低、可靠性高等優(yōu)點，其已經(jīng)在各種記錄儀表的開發(fā)與設(shè)計等領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。為了改善工業(yè)現(xiàn)場傳統(tǒng)獲取數(shù)據(jù)費時、費力且數(shù)據(jù)不夠及時準確的缺點，本課題基于嵌入式的技術(shù)，構(gòu)建了一個由32位的嵌入式微處理器S3C24lO和實時操作系統(tǒng)IAnux組成的平臺，并對其進行了開發(fā)研究，設(shè)計并實現(xiàn)了針對工業(yè)過程數(shù)據(jù)處理的一種新型的記錄系統(tǒng)。 本文研究了無紙記錄儀通用開發(fā)方法，設(shè)計了系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、功能和性能設(shè)計指標。該系統(tǒng)以三星公司生產(chǎn)的S3C2410(ARM)微控制器為核心，配置大容量Flash存貯器、實時時鐘等，通過8個信號輸入通道，可配接熱電偶、熱電阻以及標準的電壓/電流信號，經(jīng)16位采樣送ARM處理后，按設(shè)定要求完成信號監(jiān)測、數(shù)據(jù)記錄和柱狀圖、曲線顯示、異常數(shù)據(jù)報警等無紙記錄儀的功能，以及通過RS232通信接口與其它系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)通信；在系統(tǒng)軟件設(shè)計方面，采用結(jié)構(gòu)化、模塊化方法，結(jié)合硬件配置設(shè)計了數(shù)據(jù)采集、檢測信號處理、數(shù)據(jù)存取、鍵盤操作功能模塊以及柱狀圖、曲線等圖形顯示功能函數(shù)，從而使具有了模塊化擴展功能。試驗表明了該系統(tǒng)對數(shù)據(jù)進行了準確、可靠的的采集與處理，較好地滿足了工業(yè)現(xiàn)場的需求。 本課題是數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)在工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集、處理領(lǐng)域中的一次成功嘗試。在實際應(yīng)用中，該系統(tǒng)凸顯出強大的功能、良好的靈活性。實踐證明本系統(tǒng)是一種優(yōu)秀的解決方案，能夠高效的實現(xiàn)各種測控任務(wù)。
標簽： ARM 工業(yè)過程 數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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直流電動機由于具有良好的調(diào)速特性，寬廣的調(diào)速范圍，在某些要求調(diào)速的地方，特別是對調(diào)速性能指標要求較高的場合，如軋鋼機、龍門刨床、高精度機床、電動汽車等中，得到了廣泛地應(yīng)用。國外這類調(diào)速系統(tǒng)的價格高，而國內(nèi)的同類產(chǎn)品性能指標不夠穩(wěn)定，因此設(shè)計一個性能價格比較高的直流調(diào)速系統(tǒng)，對工業(yè)生產(chǎn)具有重要的現(xiàn)實意義。 本文采用ARM S3C2410為控制芯片，以模糊PID為智能控制方法，設(shè)計了基于實時嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的直流電機調(diào)速系統(tǒng)。首先對模糊控制及嵌入式系統(tǒng)作了簡單介紹，構(gòu)建了模糊PID控制的直流電機調(diào)速系統(tǒng)模型，并在MATLAB環(huán)境下，對設(shè)計模型進行了仿真，在仿真的基礎(chǔ)上設(shè)計了控制系統(tǒng)硬、軟件，主要包括MOSFET驅(qū)動、光電隔離、鍵盤顯示、轉(zhuǎn)速測量、H橋可逆控制部分等，并將嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ移植到該系統(tǒng)中，實現(xiàn)了對直流電機的良好調(diào)速性能。 控制系統(tǒng)硬件實現(xiàn)模塊化設(shè)計，線路簡單，可靠性高。軟件設(shè)計采用可讀性強的C語言，自底層向上層的原則設(shè)計，程序邏輯性強、易于修改維護。以ARM為核心的控制系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，抗干擾能力強，性價比高。仿真和試驗表明：基于模糊PID智能控制的直流電機調(diào)速方法是可行的，有很好的應(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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嵌入式系統(tǒng)中的模擬設(shè)計（英文版） 嵌入式系統(tǒng)中的模擬設(shè)計（英文版）
標簽： 嵌入式系統(tǒng) 模擬設(shè)計 英文
上傳時間： 2013-07-06
上傳用戶：zhyiroy
數(shù)控機床是現(xiàn)代制造系統(tǒng)的基礎(chǔ)和核心，而先進的數(shù)控技術(shù)是解決機床制造業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。隨著嵌入式系統(tǒng)、微計算機技術(shù)和集成電路的迅速發(fā)展，高性能的32位CUP開始普及。它執(zhí)行速度快、功能強大，在中、低檔數(shù)控系統(tǒng)中已經(jīng)完全可以替代PC機及8位單片機，獲得更大的價格和技術(shù)優(yōu)勢。本文旨在打破傳統(tǒng)基于PC機及8位單片機的數(shù)控系統(tǒng)，研究并設(shè)計一種基于ARM的32位嵌入式機床數(shù)控系統(tǒng)。 本文設(shè)計了基于ARM內(nèi)核的嵌入式機床數(shù)控系統(tǒng)，并給出了硬件設(shè)計方案、軟件程序設(shè)計思想及相應(yīng)設(shè)計。硬件部分選用是日本NOVA電子有限公司研制的DSP運動控制專用芯片MCX314AL，作為數(shù)控裝置電機的驅(qū)動芯片，其性能優(yōu)良、接口簡單、編程方便、工作可靠，給運動控制帶來極大方便。采用ARM微處理器STR710負責控制MCX314AL、外圍邏輯電路的管理及后臺任務(wù)的實現(xiàn)。系統(tǒng)軟件平臺采用源代碼公開的嵌入式實時操作系統(tǒng)uC/OS-Ⅱ，對數(shù)控系統(tǒng)軟件模塊的任務(wù)進行劃分，并根據(jù)其實時性要求賦予不同優(yōu)先級，采用基于優(yōu)先級的搶占式調(diào)度算法，設(shè)計了任務(wù)間的通信方式及中斷事件的響應(yīng)，使該數(shù)控系統(tǒng)具有良好的實時性和穩(wěn)定性，可以滿足高精度加工的要求，同時也具有良好的人機界面和網(wǎng)絡(luò)支持。
標簽： ARM 嵌入式 機床 數(shù)控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-25
上傳用戶：mylinden
隨著國內(nèi)工業(yè)化、數(shù)字化的迅速發(fā)展，嵌入式開發(fā)在IT行業(yè)中的重要性越來越顯著。嵌入式開發(fā)領(lǐng)域?qū)Ξa(chǎn)品的功能性、穩(wěn)定性、實時性等方面的要求也越來越高。 采用嵌入式實時操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，以高性能的嵌入式處理器為工業(yè)控制等領(lǐng)域的主控制器可以有效地提高系統(tǒng)的可靠性、實時性、和軟件編程的靈活性。在嵌入式處理器方面，ARM構(gòu)架已經(jīng)在高性能、低功耗、低成本的嵌入式領(lǐng)域里占領(lǐng)先地位。而在嵌入式操作系統(tǒng)方面，適合國內(nèi)發(fā)展方向的解決方案以及系統(tǒng)基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)方面并不理想。首先，國外成熟的嵌入式實時操作系統(tǒng)大都成本高、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不適合強實時應(yīng)用；其次，因大部分實時操作系統(tǒng)不公開源碼，使開發(fā)的產(chǎn)品存在安全隱患。而類似μC/OS-II的小型強實時嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核雖然具有低成本、易控制、小規(guī)模、高性能等特性，但這類系統(tǒng)的基礎(chǔ)較為薄弱，面臨產(chǎn)品化和商業(yè)化還有一定的距離。 本文針對這種情況，結(jié)合現(xiàn)有的操作系統(tǒng)內(nèi)核理論及嵌入式強實時系統(tǒng)的特殊需求，特別是對μC/OS-Ⅱ的研究分析基礎(chǔ)上，面向強實時應(yīng)用，設(shè)計、構(gòu)造了一種適合在32位ARM處理器環(huán)境下使用的內(nèi)核。這樣做的目的是為了提供一個基礎(chǔ)牢固、值得信賴的基本平臺。 本文研究工作主要集中在以下幾個方面： 針對嵌入式環(huán)境中高效、簡潔、易擴展、易剪裁的要求，對內(nèi)核體系結(jié)構(gòu)框架進行了設(shè)計。內(nèi)核整體上采用分層結(jié)構(gòu)，在各層中采用功能相對獨立的模塊：在最底層借鑒微核的原理，只提供最基本的功能模塊。 針對系統(tǒng)快速和穩(wěn)定的實時響應(yīng)能力需求，為IRQ中斷建立了統(tǒng)一的中斷入口，采用合理的半嵌套工作方式；保留FIQ為不可屏蔽中斷，在快速反應(yīng)場合使用；引入中斷分段處理機制解決中斷和任務(wù)的ITC機制共享，需要硬保護機制相互協(xié)調(diào)所引起的硬保護機制被隱性地泛濫使用問題。 針對應(yīng)用提出的系統(tǒng)行為的可預(yù)測性需求，在調(diào)度算法方面采用基于優(yōu)先級位圖的搶占閾值調(diào)度算法，提高了處理器的利用率和任務(wù)集合的可調(diào)度性，減少了內(nèi)核存儲開銷；在共享資源訪問控制方面，以優(yōu)先級天花板協(xié)議為依據(jù)，使用互斥事件解決優(yōu)先級反轉(zhuǎn)和死鎖問題的發(fā)生。 為了保障系統(tǒng)的強實時性能，本文還對內(nèi)核的時鐘管理、內(nèi)存管理等方面進行了設(shè)計。最后，通過實時性能測試，結(jié)果表明該實時內(nèi)核有很好的強實時特性。
標簽： ARM 嵌入式 內(nèi)核設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：alia
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