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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近年來，隨著現代社會對軍用和民用設備需求的不斷擴大及要求的不斷提高，運動目標的識別和跟蹤技術已經迅速發展成為現代信息處理領域中一項非常重要的技術，并在許多領域內發揮著不可替代的作用，但是在面向應用的目標跟蹤系統卻不盡如人意，不能很好的滿足應用的要求。 本文簡述了傳統的基于桌面PC機的目標跟蹤系統實現方法。目標跟蹤具有兩個突出的特點，一是計算數據量大，一是對處理速度要求高。傳統上，運動目標跟蹤系統的實現是基于桌面PC機，但工業應用的快速發展使傳統的目標跟蹤系統越來越不能滿足應用的需要。 本文提出了一種基于ARM嵌入式平臺的目標跟蹤解決方案。研究了如何將嵌入式平臺和目標跟蹤結合起來，并對系統的設計思想和設計方法進行了詳述。首先進行了功能分析和總體設計，分析了將嵌入式平臺作為目標跟蹤解決方案的關鍵性問題，包括采用ARM嵌入式平臺的必要性，系統框架的設計，對于嵌入式處理器和操作系統的選擇：然后在總體設計的基礎上完成了系統的設計，包括軟硬件平臺的設計，完成了BootLoader的設計，Linux內核的定制，USB攝像頭驅動程序的設計和OpenCV視覺庫的建立；最后分析了目標跟蹤的過程，利用背景差法實現了運動的檢測，提取了行人的特征，利用Mean-Shift算法實現了對運動目標的跟蹤。 本文提出的基于嵌入式平臺的目標跟蹤系統的應用潛力巨大，有待進一步的研究和探索。在論文最后對研究進行了總結和展望，提出了未來的研究方向。
上傳時間： 2013-05-27
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隨著計算機網絡的廣泛應用以及嵌入式技術、圖像技術的不斷進步，視頻監控領域進入了一個快速發展的時期。基于嵌入式技術的視頻監控技術作為一種先進的、廉價的視頻監控技術，為視頻監控設備的開發提供了一種全新解決方案。近年來，采用無線網絡技術的視頻監控系統由于其更低廉的價格、更靈活的部署方式受到廣大視頻監控用戶的青睞，逐漸成為視頻監控技術的發展方向之一。 運動目標檢測算法是一種在視頻圖像檢測中經常使用的算法，主要用來發現視頻中的運動物體。在視頻監控系統中引入運動目標檢測算法可使監控系統具備簡單的智能功能，即在有運動物體進入監控區域時才傳輸視頻并錄像。常用的運動目標檢測算法包括幀間差分法和背景差法等。 論文在融合嵌入式技術、運動目標檢測技術的基礎上，結合視頻監控系統在室內及小型辦公場所應用的實際需求，提出了一種基于嵌入式技術的無線智能視頻監控系統解決方案。該方案的視頻監控端采用三星公司基于ARM體系結構的芯片S3C2440A作為處理器，在使用該處理器的硬件板上構建了嵌入式Linux操作系統作為應用程序開發的平臺。在視頻監控系統的視頻監控端應用程序開發中，論文分析了幀間差分法和背景差法的優缺點，并在此基礎上實現了兩種算法的融合，完成了在視頻采集的同時實現對運動物體的檢測。系統的PC視頻接收端應用程序使用C＃語言編寫，程序開發中使用了網絡編程技術，在Windows操作系統下實現了視頻接收、錄像及錄像播放功能。 實驗結果表明，論文設計圓滿地完成了功能要求，對基于嵌入式平臺的監控系統設計具有很大的參考價值。
上傳時間： 2013-06-11
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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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生物電阻抗法測量脂肪是目前廣泛使用的方法。但現有的人體脂肪儀所使用的測量模型都是把人體軀干部看成整體，不能反映軀干部脂肪的分布情況。而且大部分脂肪儀基于單片機，系統軟硬件功能的可擴展性、數據存儲能力受到很大的限制，數據分析功能較弱。 針對上述問題，本文建立了一種人體阻抗模型，該模型把人體軀干部劃分成四部分，并對分段阻抗的計算公式進行推導，在此基礎上設計并實現了一種基于ARM處理器和嵌入式LINUX操作系統的人體脂肪測量儀。最后通過實驗驗證該模型的正確性和儀器測量的準確性。 本文的主要工作有： (1)在現有理論的基礎上建立了人體阻抗模型，并利用八電極技術測量人體的分段阻抗。通過測量人體阻抗及體重、身高等參數，在理論分析和實驗檢驗修正的基礎上得出了計算人體各部位脂肪含量的公式。 (2)研究基于ARM-LINUX的人體脂肪儀的軟硬件設計與實現。硬件部分包括阻抗測量電路、體重測量電路和身高測量電路以及嵌入式開發板與硬件電路之間的接口設計；軟件部分包括嵌入式LINUX操作系統、Qt/Embedded 環境的移植、驅動開發以及圖形用戶接口應用程序編程。 (3)利用本儀器、歐姆龍人體脂肪儀、水下稱重法對多名志愿者進行測量，給出了比較數據，并對測量數據進行統計分析。
標簽： ARMLINUX
上傳時間： 2013-08-05
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心血管系統疾病是現今世界上發病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作為一種非穩態的心電變異性現象，是指心電T波段振幅、形態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系，已成為一種無創獨立性預測指標。隨著數字信號處理技術和計算機技術的迅速發展，微伏級的TWA已經可以被檢出，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波交替檢測技術原理性樣機的硬件及軟件，實現實時監護的目的。 在TWA檢測研究中，需要對心電信號進行預處理，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信號，根據三種主要噪聲的不同能量分布，采用自適應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波交替的產生機理及研究進展，分別從臨床應用和檢測方法上展現了目前TWA的發展進程，并利用了譜分析法、相關分析法和移動平均修正算法分別從時域和頻域對一些樣本數據進行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，無法檢測非穩態TWA信號，而相關分析法受呼吸、噪聲影響較大，數據要求較高，因此可以在譜分析檢測為陽性TWA基礎上，再對信號進行相關分析，從而克服自身算法缺陷，確定交替幅度和時間段。最后對影響檢測結果的因素進行討論研究，從而降低檢測誤差。 文章還設計了T波交替檢測技術原理性樣機的關鍵部分電路和軟件框架。硬件部分圍繞ARM核的Samsung S3C44BOX為核心，設計了該樣機的關鍵電路，包括采集模塊、數據處理模塊(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轉換電路保證了信號量化的高精度。利用USB接口芯片和刪內部異步串行通訊實現系統與外界聯系。系統軟件中首先介紹了系統的軟件開發環境，然后給出了心電信號分析及處理程序設計流程圖及實現，使它們共同完成系統的軟件監護功能。
上傳時間： 2013-07-27
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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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風速是氣象測量的一個重要要素，利用超聲波進行風速測量現如今得到廣泛的應用，技術已經很成熟。當超聲波在空氣中傳播時，受到風速的影響，順風和逆風情況下存在一個時間差，基于這個原理制成的時差法超聲波風速測量儀表，具有精度高、可靠性強、集成度高等優勢，并可以與雨量、濕度等測量儀表構成完整的移動氣象站，與傳統的機械式儀表、電磁式儀表相比，具有較強的優勢，其關鍵參數是系統的測量精度。 ARM作為32位的微處理器，具有豐富的片上資源，高達60M的處理能力，而且功耗很小，適合作為智能儀表的核心處理器。本文給出了基于LPC2132的風速測量系統，可以實現風速的測量、顯示、精度調節以及與上位機之間的通信等功能。系統硬件電路包括ARM7處理器以及外圍的模擬、數字電路，并采用模塊化進行設計。這種思想大大簡化了系統硬件電路設計的復雜性，增強了系統的穩定性與可靠性。軟件部分根據超聲波信號的特點，選用新型的構造包絡的方法，在準確判斷超聲波到達時間的問題上有所改進。 文章共分六個部分。第一章緒論介紹了超聲波風速測量儀表的發展現狀、本篇論文選題的目的和意義、所做的工作以及創新點。第二章介紹了超聲波風速測量的基本原理。第三章是介紹基于ARM的超聲波風速測量的系統的硬件設計。第四章是系統的軟件設計。第五章是系統的誤差分析。第六章是全文的總結以及就下一步的工作提出一些設想。
上傳時間： 2013-06-04
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超聲波流量計以非接觸、精度高、使用方便等優點，在氣象、石油、化工、醫藥、水資源管理等領域獲得了廣泛的應用。近年來，隨著數字處理技術和微處理器技術的發展，超聲波流量計作為一種測量儀表也得到了長足進步。本課題將ARM微控制器用于流量測量儀表的研制，拓展了儀表的開發空間，符合嵌入式技術的發展方向。 本文詳細介紹了超聲波時差法流量測量原理及基于LPC2214的超聲波流量計系統設計方案和軟硬件實現方法，并對測時算法進行了詳細討論。通過分析和借鑒國外超聲波流量測量的先進技術和方法，得出了改進的時差法測量方案。系統硬件設計了超聲波發射、接收及放大電路，采用高速模數轉換器數字化接收信號，并對ARM系統電路中的電源電路，存儲器電路，通信接口電路等進行了詳細介紹。系統軟件詳細分析了嵌入式操作系統uClinux的移植方法，給出構建ARM-uClinux平臺的步驟，并基于此平臺，完成了系統軟件設計。測時算法運用數字濾波技術提高信號信噪比，采用方差比檢驗方法和插值算法，提高測時定位精度。 系統設計良好的人機交互界面和通信調試接口，提高了ARM系統的軟件開發調試效率；在保證流量計系統功能的同時，盡量簡化硬件電路設計，降低研制成本，使設計更具合理性。
上傳時間： 2013-04-24
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作為交流異步電機控制的一種方式，矢量控制技術已成為高性能變頻調速系統的首選方案。矢量控制系統中，磁鏈的觀測精度直接影響到系統控制性能的好壞。在轉子磁鏈定向的矢量控制系統中，轉矩電流和勵磁電流能得到完全解耦[1]。一般而言，轉子磁鏈觀測有兩種方法:電流模型法和電壓模型法。磁鏈的電流模型觀測法中需要電機轉子時間常數，而轉子時間常數易受溫度和磁飽和影響。為克服這些缺點，需要對電機的轉子參數進行實時觀測，但這樣將使得系統更加的復雜。磁鏈的電壓模型觀測法中不含轉子參數，受電機參數變化的影響較小。矢量控制計算量大，要求具有一定的實時性，從而對控制芯片的運算速度提出了更高的要求。 本文介紹了一種異步電機矢量控制系統的設計方法，采用了電壓模型觀測器[2]對轉子磁鏈進行估計，針對積分環節的誤差積累和直流漂移問題，采用了一種帶飽和反饋環節的積分器[3]來代替電壓模型觀測器中的純積分環節。整個算法在tms320f2812 dsp芯片上實現，運算速度快，保證了系統具有很好的實時性。
上傳時間： 2013-04-24
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