地鐵信號設備中輸入輸出設備是信號邏輯和現場設備之間的接口，有著四高（高安全，高可靠，高可維護，高可用）要求，目前信號系統廠家的傳統做法是整個信號系統產品由一家公司來完成，可是隨著技算機技術的快速發展，邏輯部份目前已可以采用通用COTS產品，而輸入輸出部分還是需要各個信號廠家自己設計和生產，因此設計出一款通用型的輸入輸出控制器已成地鐵行業的發展方向。 為了滿足以上要求，本文從實際應用角度出發，使信號系統的產品更加的開放透明，設計出基于ARM的地鐵用安全型的智能I/O，從而使信號系統設計可以方便地和現場信號設備接口。 在硬件上采用冗余設計，以ARM為主處理器，整個系統無單點硬件故障，采集部分采用動態異或輸入設計，驅動部分采用安全驅動設計。 基于ARM的地鐵用安全智能I/O嚴格遵循歐洲鐵路信號產品的標準，使系統的安全性，可靠性，可用性和可維護性有了充分的保障。 本文主要介紹了地鐵用安全型智能I/O控制器的設計和實現，包括設計思想，具體實施，硬件和軟件的設計等。
上傳時間： 2013-06-12
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視頻監控以其直觀方便、準確、信息內容豐富而廣泛應用于許多場合，已經滲透到交通、城市治安、國防等多種領域，甚至家庭安防，在人們的日常生活中扮演著越來越重要的作用。 由于傳統的視頻監控系統存在著結構復雜、穩定性可靠性不高、價格昂貴而且傳輸距離明顯受限的缺點。近年來，隨著計算機、網絡、電子與通信、圖像處理等技術的飛速發展，嵌入式網絡視頻監控技術應用而生。 本文針對視頻監控系統的實際需求，結合嵌入式技術、圖像處理技術和網絡技術，設計并實現了一種實時性好、可靠性高、成本低的嵌入式網絡視頻監控系統。該系統以ARM9微處理器作為硬件平臺，以具有開發資源豐富、免費等優勢的Linux操作系統作為軟件開發平臺。該系統采用以太網作為網絡傳輸介質，并使用TCP/IP網絡協議。視頻數據的傳輸協議選擇了支持組播技術的RTP/RTCP傳輸協議，客戶端在Linux下實現了基于SDL庫視頻顯示。 論文首先描述了嵌入式系統與視頻監控技術的發展及相關技術，分析了國內外視頻監控系統的現狀和發展趨勢，對視頻監控系統研究的背景和意義進行了闡述，并討論了幾種常見的視頻監控解決方案，對幾種目前流行的視頻壓縮算法進行了對比；然后，提出了嵌入式視頻監控系統的軟、硬件總體架構，并逐步對硬件平臺和軟件模塊設計進行了選擇和細化。其中，硬件平臺根據視頻數據采集以及處理需要選擇了攝像頭和存儲器；軟件設計中，首先完成了嵌入式系統的交叉開發環境搭建，針對ARM-Linux特性，完成了在開發板上操作系統和文件系統等移植，最后完成了Linux下V4L視頻采集、JPEG圖像壓縮、RTP/RTCP網絡傳輸、SDL庫視頻顯示以及avi格式視頻文件保存等。 此外，對系統構建過程中所用到的某些關鍵技木進行了較為詳盡的探討和研究，這對于從事相關科研工作的同仁們具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著科學技術的進步以及人民生活水平的日益提高，人均壽命日益延長，社會將進入老齡化，老人的醫療護理需求將很大。一方面老年病人更愿意接受家庭環境下的護理，另一方面從長遠來看，對人體生理參數指標的監測與記錄對現代人身體變化狀況的研究具有深遠意義。因此，本文設計了基于ARM人體生理參數監測系統終端和與之配套的專業醫療機構服務系統。 終端通過以太網接入到INTERNET，利用TCP/IP協議進行傳輸，實現生理參數信號的遠程采集與傳輸。在醫療端給出針對不同終端客戶的醫療建檔和服務。 1．文章介紹了人體生理參數(改參數包括血壓，脈搏波，體溫)的生物信號轉為電信號的醫理模型，然后根據醫理模型得到數學模型和物理模型。 2．給出終端硬件設計的實現。文章對終端采用的三星公司的S3C2440微處理器進行了介紹，并且實現了對終端系統中的AD數據采集、LCD液晶屏和觸摸屏的搭建、儲器的擴張、源系統的設計、網絡連接電路的硬件開發。這種基于ARM嵌入式處理器S3C2440及Linux操作系統的實現方案，經過實驗檢驗了其工作的可行性。 3．終端的嵌入式系統的軟件實現。實現了終端主要模塊中的液晶顯示屏、觸摸屏、AD、網絡芯片等在嵌入式linux環境下驅動的編寫。同時，本文對終端的應用程序的各個功能模塊的設計方法的進行了詳細介紹。 4．服務器端的軟件系統實現。對各個醫療模塊數據庫的構建也給出了詳細的介紹。 最后文章得到結論：基于以太網的人體生理參數采集系統能夠充分利用Internet的優勢，提高人們對自身身體變化的關注度，因而為遠程醫療、家庭保健、專家會診等新興的醫療技術提供良好的基礎支持。
上傳時間： 2013-04-24
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自“9.11”后，隨著人們對安防需求的升級，門禁控制系統得到日益廣泛的應用，不斷提高門禁系統的安全性成為研究的重要課題。第四代門禁系統結合了人體生物特征識別技術，利用人體本身具有的物理特征(如指紋、虹膜、臉型、掌紋等)或行為特征(如步態、簽名等)來確定人的身份，取代或加強傳統的身份識別方法。 論文采用掌形識別為控制方案，基于ARM920T內核的EP9315芯片為門禁系統CPU，設計和調試了系統的硬件平臺。 論文研究了掌形識別算法，進行了三方面的工作。 首先研究了掌形中的手形特征，提出了一種基于骨架特征的手形識別算法，很好的克服了手指旋轉給識別帶來的干擾。 然后研究了掌形中的掌紋特征，通過系列圖像處理，分離出手掌的三條主線，提取主線端點，并在主線上等間隔采樣，利用端點和采樣點進行匹配，擁有很高的識別率。 最后結合手形與掌紋特征，實現掌形識別。依據手形特征對掌形庫進行粗分類，利用掌紋特征進行匹配，算法擁有很快的識別速度與穩定較高的識別率。對分類規則提出了新思路與方法。 論文還提出了基于ARM的門禁系統方案。成功設計了以基于ARM920T內核的EP9315芯片為CPU的最小系統，設計PCB圖并制板，最后調試了系統的底層電路。 論文的研究設計工作，通過提高掌形識別算法的識別率，達到了提高門禁系統安全性的目的；ARM平臺的設計與調試，在工程實際中有參考價值。
上傳時間： 2013-04-24
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現代信息技術的迅猛發展，使得圖像處理方面的研究與應用，尤其是實時圖像處理引起了更廣泛的關注。近年來，隨著嵌入式和DSP技術的不斷發展，數字信號處理領域的理論研究成果被逐漸應用到實際系統中，從而推動了新理論的產生和應用，對圖像處理等領域的技術發展起到了十分重要的作用。可見，研究如何將ARM和DSP雙處理器結構應用于實時圖像處理系統的新方法有著非常重要的理論價值和應用價值。本文主要研究內容如下： 1.分析了實時圖像處理領域的最新發展，得出了以ARM和DSP分別作為實時圖像處理系統核心的優勢和劣勢，結合本課題實時性，高效性和便攜性的特點，設計一個以ARM+DSP雙處理器為核心的通用實時圖像處理系統，并通過增加或裁剪可以廣泛應用于圖像處理和圖像識別領域。 2.掌紋識別技術是繼指紋識別和虹膜識別后人體生物特征識別領域中最新的研究方向，正處在不斷的研究和探索階段。在論文中，介紹了以ARM+DSP雙處理器為核心的通用實時圖像處理系統和掌紋識別技術相融合的實例，構成最基本的脫機掌紋識別系統，給出了系統的組成和運行的基本流程，實現最基本的識別功能，降低成本，提升實時掌紋識別系統的性能。 3.具體設計中，在對兩種系統組成方案經過比較后，選擇了基于TI公司的TMS320VC5470雙核處理器為核心，根據TMS320VC5470芯片的特點，對系統平臺的硬件原理進行設計，擴充了進行研究所需的片外RAM，ROM(Flash)，人機接口電路，外圍接口電路，仿真接口JTAG等。隨后根據原理圖所需器件，選擇相對應的封裝形式，設計8層印刷電路板，對BGA封裝形式芯片的扇出方式，布線規則以及高速數字電路與高速PCB設計中涉及的信號完整性問題予以重點研究，較好解決了高密度BGA封裝集成電路的布線及其電磁兼容性問題。除此之外，在軟件設計方面，討論了針對TMS320VC5470系統脫離主機開發環境成為獨立系統時雙核Bootload的實現、雙核間通訊及程序固化到FLASH中的方法。 本文所做的創新工作是將ARM和DSP有效的相結合，使他們在實時圖像處理系統中發揮各自的優勢，克服自身的劣勢，提升了實時圖像處理系統的性能，縮小了體積，節約了成本；并基于上述研究成果，將該ARM+DSP實時圖像處理系統和最新的掌紋識別的原理相結合，構成了手持式掌紋識別系統，對于實時掌紋識別技術的研究有著非常重要意義。
上傳時間： 2013-07-31
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隨著金融行業的不斷發展，IC智能卡正在并已經融入當今信息技術的主流，人們已愈來愈多地開始接受和使用IC智能卡。根據應用環境的不同，傳統的IC卡讀寫機具可以分為兩種：座式IC卡讀寫器和IC卡手持POS機。無線局域網、嵌入式系統和生物鑒別三種技術相結合的IC卡手持POS機是一種很好的方式。因此我們提出了一種基于ARM+DSP協作架構的射頻IC卡無線手持POS機設計方案。 本文首先介紹了ARM+DSP嵌入式系統，指紋識別技術和無線數傳技術，提出了ARM+DSP協作架構的雙處理器連接方案。之后，給出了系統的總體結構圖，包括硬件部分和軟件部分。 硬件部分為ARM和DSP兩個子系統，分別以LPC2210和TMS320VC54025為核心，加上存儲器和各種外設。詳細說明了兩個CPU通過HPI主機方式進行通信、主機系統的主控處理器LPC2210外設的接口電路設計。 軟件部分包括嵌入式μ C/OS-Ⅱ移植要點，任務設計，驅動程序設計等。詳細說明了在嵌入式μ C/OS-Ⅱ平臺中，顯示任務，鍵盤任務和IC卡讀寫任務設計過程以及它們的驅動程序的代碼的編寫。 本課題的研究己取得階段性成果，能夠實現一些基本的功能。
上傳時間： 2013-06-07
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隨著圖像處理和模式識別技術的進步，基于生物特征的識別技術成為蓬勃發展的高技術之一，根據IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統計和預測，該領域的收入的年增長率30-50％，到2008年，全球總收入將達到46.39億美元。而基于指紋特征的識別技術由于其獨特的可靠性，穩定性，方便快捷的特點，恰好符合了市場的需求。目前指紋識別技術是生物識別領域中應用最廣泛的識別技術，也是研究與應用的一個熱點。 SOPC片上可編程系統和嵌入式系統是當前電子設計領域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發的一種采用流水線技術、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內部，與用戶自定義邏輯結合構成一個基于FPGA的片上系統。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識別系統對速度的要求。 本文對指紋識別技術中各個環節的算法進行了較為深入的研究，結合NiosⅡ嵌入式處理器的特點，對算法進行了合理的選擇與優化，形成了一套完整的指紋識別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識別系統硬件設計方案。 論文的內容主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預處理、后處理和匹配算法進行了改進，提高了算法的性能；設計了一種適用于快速匹配的指紋特征數據結構；提出了一套基于特征點匹配的指紋識別算法。實驗結果表明該算法速度快、誤識率較低、可靠性較高，可以滿足實用的要求。 2、本著增加系統集成度、減小系統體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時提升系統的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個單片嵌入式系統，然后以內嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設計了一個便攜式指紋識別系統，提出了一套基于FPGA的硬件設計方案。 3、利用NiosⅡ開發板對硬件設計方案進行了初步的驗證，實現了指紋采集芯片FPS200與FPGA的接口，并進行了算法的移植。 實驗結果表明本文所提出的系統設計方案是可行的。基于FPGA的自動指紋識別系統在速度、功耗、體積、擴展性方面有著獨特的優勢，具有廣闊的發展空間。最后提出了對這一設計繼續改進的思路和下一步研究的內容。
上傳時間： 2013-07-28
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隨著計算機與信息技術的發展，生物特征識別技術受到了廣泛的關注。指紋識別是生物特征識別中的一項重要內容，一直以來是國內外的研究熱點。 嵌入式自動指紋識別是指指紋識別技術在嵌入式系統上的應用。傳統的嵌入式自動指紋識別系統多采用單片DSP或MIPS處理器來完成算法，由于DSP或MIPS處理器只能根據程序順序執行，在指紋匹配過程中只能和整個庫中的指紋進行一一匹配，因此這類系統在處理較大指紋庫時下匹配時間相當長。為了克服這個缺點，本文構建了浮點DSP和FPGA協同處理構架的硬件平臺，充分利用DSP在計算上的精確度和FPGA并行處理的特點，由DSP和FPGA共同處理匹配算法。 本文的主要工作如下： 1．設計了一個硬件系統，包括DSP處理器、FPGA、指紋傳感器、人機交互接口和USB1.1接口。同時，還設計了各硬件模塊的驅動程序，為應用程序提供控制接口。由于系統中DSP工作頻率為300MHz，其中某些器件的工作頻率達到了100MHz，因此本文還給出了一些信號完整性分析和PCB設計經驗。 2．編寫了Verilog程序，在FPGA中實現了9路指紋的并行匹配。由于FPGA本身的局限性，實現原有匹配算法有很大困難。在簡化原有匹配算法的基礎上本文提出了便于FPGA實現“粗匹配”算法。此外，還設計了用于和DSP通信的接口模塊設計。 3．完成了系統應用程序設計。在使用uC/OS-Ⅱ實時操作系統的基礎上設計了各系統任務，通過調用驅動程序控制和協調各硬件模塊，實現了自動指紋識別功能。為了便于存放指紋特征信息，設計了指紋庫數據結構，實現了指紋庫添加、刪除、編輯的功能。 最終，本系統實現了高效、快速的進行指紋識別，各模塊工作穩定。同時，模塊化的軟硬件設計使本系統便于進行二次開發，快速應用于各種場合。
上傳時間： 2013-06-05
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在數字化推進速度加快的大背景下，全球農業也由傳統農業向現代農業方向轉變，而實現農業信息與數字化則是現代化農業的重要標志與核心技術。我國農業具有地域分散、對象多樣、生物自身變異大、環境因子不確定等特點，也是受環境影響最明顯的領域，因此對環境與生物信息的監測顯得十分重要。同時現代無線網絡信息技術和計算機應用等技術近幾年得到了長足的發展，廣泛的應用于工業的各個領域。因此，將這些最新的技術應用于相對發展較慢的農業各領域顯得迫在眉睫。 本文根據農業對象具有偏遠、分散、易變、多樣等特點，提出了一種針對農業環境信息遠程監測的系統設計方案，并從軟件和硬件二方面詳細介紹了系統方案的設計和實現方法。本研究通過采用μC/OS-Ⅱ系統的嵌入式技術，實現了數據采集系統底層網絡與信息發布上層網絡的無縫連接為建立基于WEB的農業環境遠程監測系統奠定了基礎，同時也為農業網絡通信“最后一公里”問題的解決提供了一種解決方案。 該系統的設計充分利用了網絡技術。通過INTERNET，用戶可以隨時了解農業環境的實時情況以采取措施。系統中嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ的應用提高了系統的實時性、可靠性和可擴展性：減少了對系統硬件的依賴，增加了系統安全性；降低了成本。特別是自主開發的核心板卡，經連續的調試運行穩定、數據可靠。 本文首先介紹了高速實時數據采集系統的發展和現狀。由于傳統的設計方式的欠缺而考慮到將嵌入式操作系統引入到該系統中，很好的解決了多傳感器的接入，使得本系統具有巨大的靈活性和可擴展性。 本文以源碼開放的嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ為核心，以LPC2210微控制器為載體，充分利用GPRS無線網絡傳輸技術，實現了高速實時信息監測系統的關鍵設計。 考慮到該系統以后的可擴展性，在設計的過程中硬件部分預留了一部分接口電路以備后續開發使用；軟件的設計過程中應該注意的問題和實際操作中出現的一系列問題以及解決辦法在文中都有詳細的說明，并且軟件的基本構架在文章中也有所體現，文章結尾給出了一些系統經實驗后在WEB上發布顯示的數據。
上傳時間： 2013-05-17
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生物識別技術代表了未來身份驗證技術的發展方向，而指紋識別技術又是最可靠、最有效的生物識別技術之一。目前，指紋識別技術是優于其它生物識別技術的身份鑒別方法。這是因為人的指紋各不相同、終生基本不變的特點已經得到公認，特別是現有的指紋識別算法已達到識別迅速、準確可靠的水平，是完全可以商業化的生物識別技術。 傳統的指紋識別系統多是基于PC平臺，這種系統將指紋圖像處理和指紋匹配甚至指紋采集控制都放在PC平臺上，在獲得了較高速度和開發效率的同時，缺點也是顯而易見的，其體積龐大，成本較高。而已有的嵌入式指紋識別系統多是基于單片機和DSP的，不是在運算速度上受到硬件限制，就是在系統的擴展性、可維護性及用戶交互上有諸多不足。 近年來指紋識別應用的普及對自動指紋識別系統的便攜性和易用性提出了更高的要求，指紋識別技術正向著小型化和嵌入式的方向發展。在微電子領域，以ARM、DSP、FPGA為代表的嵌入式微處理器的性能飛速提高，為構建嵌入式系統提供了硬件保證。 ARM是當前最為流行的32位RISC處理器架構，目前ARM占RISC處理器市場的七成左右。三星公司的S3C2410是基于ARM920T內核的通用32位微處理器，它具有高性能和低功耗的特性，被設計用于手持設備和通用嵌入式系統。 嵌入式系統對操作系統和其上運行的軟件有特別的要求。針對本課題所采用的ARM硬件平臺，詳細介紹了嵌入式操作系統Arm-Linux的移植。分別說明了交叉編譯工具鏈的安裝、引導裝載器的移植和Linux內核的裁減和交叉編譯過程。為了運行應用程序，還介紹了文件系統的構建。 指紋識別系統需要指紋采集設備。FPS200是Veridicom公司推出的第三代半導體指紋傳感器，是一款專為嵌入式系統設計的高性能、低成本、低功耗的電容式固態指紋傳感器。本文詳細闡述了基于FPS200的USB接口指紋采集卡的設計與實現。 指紋圖像處理與匹配是整個系統的重要環節，論文介紹了圖像處理與匹配的一般概念，并提出了新的指紋匹配方法。指紋匹配是自動指紋識別中的一個難點。現有的指紋匹配方法大致可以歸結為圖形匹配和人工神經網絡匹配兩大類，本文提出的基于線段的特征點匹配算法屬于圖形匹配。 嵌入式系統需要完善的軟件支持。隨著嵌入式技術的飛速發展，用戶交互界面也由傳統的字符界面向圖形界面轉變，圖形用戶界面系統得到了長足的發展。MiniGUI 是一個非常適合于工業控制實時系統以及嵌入式系統的可定制的、小巧的圖形用戶界面支持系統。本文介紹了基于MiniGUI的可視化指紋識別軟件設計。 綜上所述，本文針對特定硬件條件，構建了定制的嵌入式操作系統；設計了支持USB數據傳輸的指紋采集卡；指紋圖像的濾波、提取特征和指紋特征匹配均針對嵌入式系統的實際情況進行了優化；利用MiniGUI圖形支持庫完成了界面美觀友好的可視化指紋識別程序。系統具有安全可靠、易于擴展、性價比高等優點。
上傳時間： 2013-08-02
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