本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模的可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合器件）數(shù)字圖像的實(shí)時采集及預(yù)處理。基于對實(shí)時圖像處理系統(tǒng)的研究與設(shè)計(jì)，本文主要研究工作及成果如下： 1.本論文詳細(xì)的介紹了圖像采集卡的結(jié)構(gòu)和基本工作原理。同時，針對高分辨率的CCD攝像機(jī)，探討了有關(guān)點(diǎn)目標(biāo)與CCD像元一一對應(yīng)的圖像采集及其硬件和軟件設(shè)計(jì)方法。 2.本文分析了星圖中弱小目標(biāo)、噪聲以及背景的特點(diǎn)，給出了點(diǎn)目標(biāo)的場景圖像的數(shù)學(xué)模型及復(fù)雜背景下點(diǎn)目標(biāo)檢測的預(yù)處理方法。針對星圖灰度分布的特點(diǎn)，采用高斯低通濾波算法和高通濾波算法對星圖進(jìn)行預(yù)處理，同時還對圖像掃描聚類算法進(jìn)行了研究與分析。 3.數(shù)字信號處理器常常因?yàn)樵趶?fù)雜性、運(yùn)算速度等方面的限制，難以實(shí)時的實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的檢測算法。本文采用FPGA技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜背景下弱點(diǎn)目標(biāo)的預(yù)處理算法，解決了計(jì)算、數(shù)據(jù)緩沖和存儲操作協(xié)調(diào)一致的問題，同時采用并行高密度加法器和流水線的工作方式，使整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大的提高，合理的解決了資源和速度之間的相互制約問題，并在實(shí)際中取得滿意的結(jié)果。
上傳時間： 2013-07-03
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本論文利用FPGA可編程邏輯器件和硬件描述語言Verilog，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，開發(fā)了一款基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡。本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采用PLX公司生產(chǎn)的PLX9080作為PCI總線接口芯片。用4片每片容量為8MB的SDRAM作為數(shù)據(jù)采集的前端和PCI總線的數(shù)據(jù)緩沖。用ALTERA公司生產(chǎn)的Cyclone系列FPGA實(shí)現(xiàn)PCI接口芯片PLX9080的時序邏輯、對數(shù)據(jù)采集通道的前端控制以及對SDRAM的讀寫控制。 在本論文將重點(diǎn)放在了用硬件描述語言Verilog進(jìn)行FPGA硬件邏輯編程上。本論文按照自頂向下的設(shè)計(jì)方法，詳細(xì)論述了PCI接口轉(zhuǎn)化電路模塊、SDRAM存儲片子讀寫控制電路模塊、FPGA內(nèi)部寄存器讀寫控制電路模塊以及用于RF端的自動增益控制電路AGC模塊的設(shè)計(jì)。
上傳時間： 2013-04-24
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在圖像處理、航空航天、遙感測量、現(xiàn)代電子測試等很多領(lǐng)域，要求測試儀器設(shè)備能及時保存原始測試數(shù)據(jù)，用于事后數(shù)據(jù)分析和處理。同時前端探測器性能的提高，對于各種系統(tǒng)存儲容量、體積、造價、穩(wěn)定性等都提出了更高的要求。因此研制性能可靠、體積小、低成本的數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)是十分必要的。 本文提出基于ARM嵌入式處理器+FPGA結(jié)構(gòu)的高速信號采集與存儲系統(tǒng)解決方案。進(jìn)行了信號采集與存儲系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其特點(diǎn)是高性能、低成本、體積小。 文中利用了ARM處理器和FPGA可編程邏輯器件的特點(diǎn)，進(jìn)行了基于本方案的硬件設(shè)計(jì)，：FPGA軟件設(shè)計(jì)。敘述了PCB設(shè)計(jì)以及調(diào)試過程中需注意的問題。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以ARM和FPGA為平臺，ARM處理器采用了Samsung公司的S3C2410，F(xiàn)PGA采用Altera公司的EP2C8。硬件設(shè)計(jì)圍繞著核心芯片，進(jìn)行了電源設(shè)計(jì)和ARM和FPGA外圍電路設(shè)計(jì)。 ARM處理器實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的控制；FPGA作為協(xié)處理器實(shí)現(xiàn)了FIFO，一些接口、時序控制等，協(xié)助ARM采集數(shù)據(jù)。在FPGA中實(shí)現(xiàn)硬件電路簡化了外圍電路，使得設(shè)計(jì)靈活，開發(fā)調(diào)試方便，也提高了系統(tǒng)的可靠性。 系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)采用的是Linux，基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的特點(diǎn)，分析了系統(tǒng)的實(shí)時性。接著進(jìn)行了Linux平臺上基于Qt的用戶界面應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。 最后分析了系統(tǒng)測試結(jié)果，并指出存在的問題和改進(jìn)方法。
上傳時間： 2013-07-10
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本文研究基于ARM與FPGA的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)。論文完成了ARM+FPGA結(jié)構(gòu)的共享存儲器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了ARMLinux系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包括觸摸屏控制、LCD顯示、正弦插值算法設(shè)計(jì)以及各種顯示算法設(shè)計(jì)等。同時進(jìn)行了信號的高速采集和處理的實(shí)際測試，對實(shí)驗(yàn)測試數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。 論文分別從軟件和硬件兩方面入手，闡述了基于ARM處理器和FPGA芯片的高速數(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，以及基于ARMLinux操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。 硬件方面，在FPGA平臺上，我們首先利用乒乓操作的方式將一路高速數(shù)據(jù)信號轉(zhuǎn)換成頻率為原來頻率1/4的4路低速數(shù)據(jù)信號，再將這四路數(shù)據(jù)分別存儲到4個FIFO中，然后再對這4個FIFO中的數(shù)據(jù)拼接并存儲在FPGA片上的雙端口雙時鐘RAM中，最后將FPGA的雙端口雙時鐘RAM掛載到ARM系統(tǒng)的總線上，實(shí)現(xiàn)了ARM和FPGA共享存儲器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使ARM處理器可以直接讀取這個雙端口雙時鐘的RAM中的數(shù)據(jù)，從而大大提高了數(shù)據(jù)采集與處理的效率。在采樣頻率控制電路設(shè)計(jì)方面，我們通過使FIFO的數(shù)據(jù)存儲時鐘降低為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的1/n實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集頻率降為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的1/n，從而實(shí)現(xiàn)了由FPGA控制的可變頻率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 軟件方面，為了更有效地管理和拓展系統(tǒng)功能，我們移植了ARMLinux操作系統(tǒng)，并在S3C2410平臺上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于Linux操作系統(tǒng)的觸摸屏驅(qū)動程序設(shè)計(jì)、LCD驅(qū)動程序移植、自定義的FPGA模塊驅(qū)動程序設(shè)計(jì)、LCD顯示程序設(shè)計(jì)、多線程的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。應(yīng)用程序能夠控制FPGA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作。 在前端采樣頻率為125MHz情況下，系統(tǒng)可以正常工作。能夠?qū)崿F(xiàn)對頻率在5MHz以下的信號波形的直接顯示；對5MHz至40MHz的信號，使用正弦插值算法進(jìn)行處理，顯示效果良好。同時這種硬件結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性強(qiáng)，可以在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)8路甚至16路緩沖的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以使系統(tǒng)支持更高的采樣頻率。
標(biāo)簽： FPGA ARM 高速數(shù)據(jù) 采集
上傳時間： 2013-07-04
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隨著微電子技術(shù)和電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，運(yùn)動控制系統(tǒng)正朝著通用化、智能化、微型化的方向發(fā)展。目前，以數(shù)字信號處理器（DSP）和現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）為核心的運(yùn)動控制卡已成為運(yùn)動控制器的發(fā)展主流。它可方便地以插卡形式嵌入PC機(jī)，將PC機(jī)強(qiáng)大的信息處理能力和開放式特點(diǎn)與運(yùn)動控制卡的運(yùn)動控制能力相結(jié)合，具有信息處理能力強(qiáng)、開放程度高、運(yùn)動控制方便、通用性好的特點(diǎn)。因此，本文通過對運(yùn)動控制技術(shù)的深入研究，開發(fā)了一款以DSP和FPGA為主控單元、基于PCI總線的運(yùn)動控制卡。 首先，設(shè)計(jì)了運(yùn)動控制卡硬件電路，對控制卡的DSP和FPGA外圍電路、PCI總線接口電路、模擬量輸出電路、編碼器信號采集電路、通用I/O接口電路等實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了詳細(xì)討論。 為提高控制卡的硬件集成度和可靠性，通過對FPGA的編程設(shè)計(jì)，在FPGA中實(shí)現(xiàn)了PCI總線目標(biāo)設(shè)備接口控制器、雙端口RAM、DDA精插補(bǔ)電路、DAC接口電路、編碼器信號處理電路和數(shù)字I/O信號處理電路。 基于改進(jìn)的數(shù)字PID控制器和前饋控制，設(shè)計(jì)開發(fā)了運(yùn)動控制卡的位置閉環(huán)伺服控制器，并整定了控制器參數(shù)，獲得良好的伺服控制特性。 最后，采用WinDriver開發(fā)了控制卡的驅(qū)動程序，并詳細(xì)介紹了驅(qū)動程序的開發(fā)流程。
標(biāo)簽： FPGA DSP 運(yùn)動控制卡
上傳時間： 2013-08-01
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基于單片機(jī)的多路數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)論文 本文介紹了基于單片機(jī)的數(shù)據(jù)采集的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是模擬域與數(shù)字域之間必不可少的紐帶，它的存在具有著非常重要的作用。
標(biāo)簽： 多路數(shù)據(jù)采集
上傳時間： 2013-04-24
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本文研制的數(shù)據(jù)采集器，用于采集導(dǎo)彈過載模擬試車臺的各種參數(shù),來評價導(dǎo)彈在飛行過程中的性能，由于試車臺是高速旋轉(zhuǎn)體，其工作環(huán)境惡劣，受電磁干擾大，而且設(shè)備要求高，如果遇到設(shè)備故障或設(shè)備事故，其損失相當(dāng)巨大，保證設(shè)備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數(shù)字通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，選用了基于現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調(diào)制(PCM)通信實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是FPGA技術(shù)在數(shù)據(jù)采集器中可以進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，增加了系統(tǒng)的抗干擾性、靈活性和適應(yīng)性，并且可以將整個PCM通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可編程序系統(tǒng)，用戶只要稍加變更程序，則系統(tǒng)的被測路數(shù)、幀結(jié)構(gòu)、碼速率、標(biāo)度等均可改變以適應(yīng)任何場合。并且采用合理的糾錯和加密編碼能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點(diǎn)研究，研制了一套集采集與傳輸?shù)南到y(tǒng)。文章給出了各個模塊的具體建模與設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用的是FPGA技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和信號處理，采用VHDL實(shí)現(xiàn)了數(shù)字復(fù)接器和分接器、編解碼器、調(diào)制與解調(diào)模塊的建模與設(shè)計(jì)。采用基于NiosII實(shí)現(xiàn)串口通訊，構(gòu)建了實(shí)時性和準(zhǔn)確性通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集。 測試數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，采用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)PCM信號的編碼、傳輸、解碼，能夠有較強(qiáng)的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯可控、易加密、易與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合，并且誤碼率較低，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。
標(biāo)簽： FPGA PCM 通信實(shí)現(xiàn) 多路
上傳時間： 2013-04-24
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基于ARM的嵌入式網(wǎng)絡(luò)電能計(jì)量系統(tǒng)的研究電力電子與電力傳動專業(yè)隨著市場經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平的日益提高，用電量也持續(xù)上升。電能的計(jì)量是否公平、公正已成為人們十分關(guān)心的問題。作為電能量的計(jì)量工具電能表已成為各行各業(yè)用電不可缺少且非常重要的儀表。由于傳統(tǒng)的電能表有計(jì)量不精確、人工抄表費(fèi)時費(fèi)力、統(tǒng)計(jì)繁瑣等缺點(diǎn)，因此，研究開發(fā)高精度、低功耗、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的電能表是明顯的趨勢。 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是近幾年電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域最為熱門的技術(shù)之一，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能交通、信息家電、公共服務(wù)等領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)正對人類的后PC時代產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響。 本文針對傳統(tǒng)的機(jī)電式電能表的缺點(diǎn)和不足，結(jié)合當(dāng)前的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研究并設(shè)計(jì)了一套基于ARM處理器、CAN總線和以太網(wǎng)傳輸?shù)那度胧骄W(wǎng)絡(luò)電能表系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)中繼模塊和電能量采集終端兩部分組成。網(wǎng)絡(luò)中繼模塊硬件采用了PHILIPS的LPC2290作為中央處理器。LPC2290是一款16/32位RISC微處理器，采用ARM公司的ARM7TDMI-S內(nèi)核，提供了兩路CAN總線和其它一些片上通用外設(shè)接口。采用L2C2290處理器，不但降低了整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本，而且也大大減少了額外的接口電路。網(wǎng)絡(luò)中繼模塊軟件是通過μCLinux操作系統(tǒng)內(nèi)嵌的BOA實(shí)現(xiàn)嵌入式WEB服務(wù)器，并應(yīng)用CGI接口程序完成了動態(tài)網(wǎng)頁程序的編制。電能量采集終端采用專用電能芯片、單片機(jī)和CAN控制器實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)中繼模塊和電能量采集終端之間通過CAN總線進(jìn)行通信，保證了信息的可靠性。當(dāng)客戶端通過網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問WEB服務(wù)器時，CGI程序就將電能量采集終端所采集的電能量數(shù)據(jù)上傳給客戶端，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動抄表。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡(luò) 電能計(jì)量
上傳時間： 2013-06-23
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溫度的測量和控制在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，尤其在石油、化工、電力、冶金等工業(yè)領(lǐng)域中，對溫度的測量和監(jiān)控是非常重要的一個環(huán)節(jié)，溫度參數(shù)是工業(yè)控制中的一項(xiàng)重要的指標(biāo)。 本文主要研究了基于ARM9架構(gòu)的嵌入式Linux系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中各種爐溫控制場合中的應(yīng)用。目前控制方案主要是采用傳統(tǒng)的PLC和單片機(jī)進(jìn)行控制。PLC主要是針對單項(xiàng)工程或者重復(fù)數(shù)極少的項(xiàng)目，靈活性相對不足，并且體積大，成本相對較高；而單片機(jī)主要用于小型設(shè)備的控制，具有成本低，功耗低，效率高的特點(diǎn)，但可移植性較差。為了適應(yīng)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新技術(shù)革新以及產(chǎn)業(yè)的專業(yè)化現(xiàn)代化的發(fā)展，本文針對PLC和單片機(jī)控制的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場合提出了采用ARM9嵌入式微控制器AT91RM9200和Linux操作系統(tǒng)相結(jié)合的嵌入式溫度控制系統(tǒng)，具有系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性高、響應(yīng)速度快、體積小等特點(diǎn)，為用戶提供了一種新型的控制方案。 本文首先論述了嵌入式操作系統(tǒng)的組成，接著設(shè)計(jì)了溫度控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，主要包括CPU模塊、模擬電路模塊、存儲模塊和通信模塊四個部分：在對溫度控制系統(tǒng)的軟件部分的設(shè)計(jì)中，主要是針對Boot-Loader的移植、Linux內(nèi)核移植、根文件系統(tǒng)的定制、驅(qū)動程序的編寫和應(yīng)用程序的編寫五部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)功能主要是循環(huán)采集AD通道數(shù)據(jù)，上傳AD數(shù)據(jù)到服務(wù)器，接收服務(wù)器下發(fā)的控制數(shù)據(jù)包，記錄日志等。通過在線運(yùn)行測試，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，采集和控制效果良好，可有效降低了生產(chǎn)成本和工人的勞動強(qiáng)度，為安全生產(chǎn)提供保證。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 溫度控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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在數(shù)字化推進(jìn)速度加快的大背景下，全球農(nóng)業(yè)也由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方向轉(zhuǎn)變，而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息與數(shù)字化則是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志與核心技術(shù)。我國農(nóng)業(yè)具有地域分散、對象多樣、生物自身變異大、環(huán)境因子不確定等特點(diǎn)，也是受環(huán)境影響最明顯的領(lǐng)域，因此對環(huán)境與生物信息的監(jiān)測顯得十分重要。同時現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用等技術(shù)近幾年得到了長足的發(fā)展，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)的各個領(lǐng)域。因此，將這些最新的技術(shù)應(yīng)用于相對發(fā)展較慢的農(nóng)業(yè)各領(lǐng)域顯得迫在眉睫。 本文根據(jù)農(nóng)業(yè)對象具有偏遠(yuǎn)、分散、易變、多樣等特點(diǎn)，提出了一種針對農(nóng)業(yè)環(huán)境信息遠(yuǎn)程監(jiān)測的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并從軟件和硬件二方面詳細(xì)介紹了系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。本研究通過采用μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的嵌入式技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)與信息發(fā)布上層網(wǎng)絡(luò)的無縫連接為建立基于WEB的農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，同時也為農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信“最后一公里”問題的解決提供了一種解決方案。 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分利用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。通過INTERNET，用戶可以隨時了解農(nóng)業(yè)環(huán)境的實(shí)時情況以采取措施。系統(tǒng)中嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的應(yīng)用提高了系統(tǒng)的實(shí)時性、可靠性和可擴(kuò)展性：減少了對系統(tǒng)硬件的依賴，增加了系統(tǒng)安全性；降低了成本。特別是自主開發(fā)的核心板卡，經(jīng)連續(xù)的調(diào)試運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠。 本文首先介紹了高速實(shí)時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀。由于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式的欠缺而考慮到將嵌入式操作系統(tǒng)引入到該系統(tǒng)中，很好的解決了多傳感器的接入，使得本系統(tǒng)具有巨大的靈活性和可擴(kuò)展性。 本文以源碼開放的嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ?yàn)楹诵模訪PC2210微控制器為載體，充分利用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高速實(shí)時信息監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)。 考慮到該系統(tǒng)以后的可擴(kuò)展性，在設(shè)計(jì)的過程中硬件部分預(yù)留了一部分接口電路以備后續(xù)開發(fā)使用；軟件的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意的問題和實(shí)際操作中出現(xiàn)的一系列問題以及解決辦法在文中都有詳細(xì)的說明，并且軟件的基本構(gòu)架在文章中也有所體現(xiàn)，文章結(jié)尾給出了一些系統(tǒng)經(jīng)實(shí)驗(yàn)后在WEB上發(fā)布顯示的數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 無線遠(yuǎn)程 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-17
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