隨著Internet和計算機技術的飛速發展,嵌入式系統呈現巨大的市場需求,成為當今IT產業的焦點之一,其應用領域涉及通信、自動化、信息家電、軍事等各個方面。但同時大量的嵌入式應用也對嵌入式設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更能滿足嵌入式設備的網絡功能需求。 網絡的不斷發展給人們的生活和工作提供了越來越多的便利,家庭網絡、辦公網絡、實驗室等小型局域網越來越多,而且隨著信息社會的不斷發展,各種智能設備都有接入網絡的需求。本文就是基于設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備上網這樣一個思路而提出的。 ARM(Advanced RISC Machines)系列32位RISC微處理器,具有許多優異性能,已成為移動通信、手持設備等嵌入式應用領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,可應用十多種硬件平臺,具有對網絡的良好支持、高度模塊化和微內核等優點非常適合做嵌入式操作系統。 本文具體工作歸納如下:介紹了嵌入式系統的概念和課題背景,包括嵌入式系統組成、特點及其發展;闡述了嵌入式Linux的開發優勢和ARM922T內核開發板的架構及其特點;在構建的ARM硬件平臺上成功進行了boot loader和嵌入式Linux操作系統的移植;在嵌入式系統開發平臺上,構建了路由器,初步實現了IP地址共享、防火墻、web服務器,代理服務等基本功能。
上傳時間: 2013-06-24
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溫室技術是我國實現農業信息化的重要環節,溫度是溫室中的重要環境參數。實時控制是指在規定的時間內,系統必須做出相應的響應,是現代溫室控制發展的更高要求。隨著精細農業的發展,傳統的大棚已經不能滿足現代高精度、快速采集及響應的要求,由于溫度的滯后性和難調控性,溫度實時控制一直是溫室控制的一大難題。 本課題整合了CPID與ARM的優點,提出運用CPID硬件來實現數據采集,移植實時操作系統到ARM來實現復雜算法控制,采用高精度數字傳感器DS18820,并設計出混合PID模糊控制器來實現溫室的變溫管理,這對于現代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統溫室,優點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現傳感器周期性采集,改用CPID硬件產生數字傳感器所需的讀寫時序,這種“以硬代軟”的方案實時性好,且大大避免了軟件運行時的不穩定性、系統冗余等先天缺陷。(2)操作系統能實現多任務、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農業大學的華北型機械通風式連棟塑料溫室為試驗模型,選擇了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片為目標板,以PC機為宿主機,設計了實時溫度控制平臺。 主要工作: (1)概述了溫度實時測控的必要性并介紹了CPLD、ARM技術及嵌入式實時操作系統的發展。 (2)介紹了溫度采集模塊及CPLD與ARM通訊接口模塊的設計。 (3)通過ARM存儲模塊、LCD顯示模塊、串口模塊、Rt18019AS網口模塊、uClinux操作系統模塊等系統完成了本試驗平臺。 (4)介紹混合PID模糊控制算法并通過Simulink工具箱進行了仿真,得出混合PID模糊控制器較經典PID控制具有更快的動態響應、更小超調、抗干擾強的結論。 (5)最后,通過試驗數據驗證了整套系統實時采集的穩定性及可靠性,指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著汽車工業的飛速發展,中國汽車數量的持續增加,汽車的功能也越來越強,隨之而來的是日趨復雜的故障診斷。 本文對國內外汽車故障診斷系統的市場現狀進行了分析,指出傳統的診斷設備已經不能滿足社會發展的需要,提出了一種新穎、手持便攜、操作簡單、通用性強、基于診斷口檢測的嵌入式汽車ECU(電控單元)故障診斷與檢測設備。該掌上設備采用Samsung公司推出的16/32位RISC處理器S3C2410,結合擁有多線程、多任務的開源操作系統Linux,添加完全支持CAN V2.0B 技術規范的SJA1000獨立CAN總線控制器,完成了基于CAN總線的汽車故障診斷系統手持設備的硬件設計,和部分軟件設計。 論文對CAN總線的技術規范、協議標準及幀結構進行了比較詳細地論述,提出了以CAN協議為核心的汽車故障診斷系統手持式設備的總體設計方案;實現了基于S3C2410的汽車故障診斷儀硬件設計;同時對硬件中的各功能單元的設計原理、硬件接口、驅動及協議進行了分析和闡述。 該系統無論從理論上還是實際應用中都有著較強的先進性和實用性。在嵌入式系統與汽車電子緊密結合及汽車日益普及的趨勢下,由于覆蓋車型面廣、診斷準確、修復便捷、功耗低和便攜等優點,該汽車故障診斷系統具有比較普遍的應用和研究價值。
上傳時間: 2013-07-13
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本論文研究了基于ARM+Linux的嵌入式測控系統。論文闡述了嵌入式測控系統的特點。結合目前比較流行的SOC硬件技術,嵌入式軟件技術,以及目前較前沿的無線傳感器網絡技術,對構建一個既能進行本地多傳感器信息采集又能進行數據處理以及具有人機交互界的嵌入式測控系統進行了架構設計,即采用ARM+Linux架構。 論文詳細介紹了系統的硬件設計,包括核心板設計和應用底板設計。其中核心板又包括微處理器的設計和存儲器的設計;對于應用板,介紹了基于CS8900A的網絡模塊的設計,基于RS232和RS485的串行總線設計,以及基于ZigBee的無線模塊設計。同時,本論文詳細的介紹了系統的軟件設計。結合本系統所采用的U-Boot介紹了嵌入式Bootloader設計,并針對本系統的板級硬件對U-Boot進行了移植。結合本系統采用的Linux操作系統介紹了嵌入式操作系統的概念,并對Linux進行了板級移植。在分析研究嵌入式文件系統的特點的基礎上,確定Cramfs作為本系統的根文件系統,并結合現有的開源軟件Busybox搭建了一個完整的根文件系統命令集。 在本系統硬、軟件平臺上,研究了終端應用層上的開發。并完成了在終端上的嵌入式圖形用戶界面QT的移植,并且為系統開發出相應的I/O和A/D設備驅動驅動程序。 論文在最后介紹了本系統的一個簡單應用,即利用QT圖形庫和多線程編程技術,在現有的硬件平臺上設計出了一個溫度和濕度的無線數據采集程序。顯示直觀,界面友好,體現了本平臺具有一定的應用前景。
上傳時間: 2013-07-06
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心臟疾病一直是威脅人類生命健康的主要疾病之一。研究無創的心電信號檢測設備來檢測與評價心臟功能的狀況,并研究心臟疾病的成因是生物醫學電子學的重要研究課題之一。動態心電記錄儀(Holter)是用于記錄24小時長時間心電圖的一種設備。研制高性能的動態心電記錄、監護系統對于心血管疾病的診斷和治療具有十分重要的意義。 Holter技術發展至今已有幾十年歷史,但目前的Holter仍存在許多不足之處:(1)許多Holter采用8位、16位單片機作為控制系統,運算能力有限,無法加入自動診斷功能:(2)數據存儲采用固定焊接在板上的存儲芯片,容量小,數據取出回放不方便;(3)大部分Holter還不能實現心電信號的實時遠程傳輸,心電數據的分析以及分析報告的獲取往往要滯后好幾天時間,不利于心臟疾病的及早診斷及治療。 針對這些不足,本文設計了一個基于ARM(一種32位嵌入式處理器)的動態心電記錄儀。該記錄儀具有運算功能強、能夠實現心電信號實時遠程網絡傳輸的特點。為確保信息不會因網絡傳輸故障而丟失,本系統同時還采用了便于攜帶的SD(Secure Digital Memory)閃存卡作為存儲媒介,具有大容量數據存儲的功能。本文設計的系統主要完成的任務有心電信號的采集、心電信號的放大濾波、心電信號的顯示和心電信號的存儲與傳輸。整個系統由一片ARM嵌入式微處理器控制,本系統中采用的嵌入式微處理器是三星的S3C44BOX。放大和濾波電路主要是對電極導聯傳來的心電信號進行放大和濾除干擾信號,以獲取合適的信號大小并保證采集的心電信號的正確性。心電信號的顯示是把心電信號實時地顯示在Holter的液晶屏上,能使患者直觀地觀察到自己的心電信號情況。心電信號的存儲采用了容量大、成本及功耗低并且體積小方便攜帶的SD卡來存儲心電數據。心電數據的傳輸是通過以太網實現的,以太網可以實現快速、高正確率的傳輸。傳輸的數據由醫院內的服務器接收,并且在服務器端對心電信號進行相應的顯示和處理。為實現上述功能編寫的系統軟件包括Holter的Bootloader的設計、uCLINUX操作系統的移植、A/D轉換程序、液晶屏的控制及菜單程序、SD卡FAT文件格式的數據存儲和服務器端數據接收、波形顯示程序。本系統經過一定的實驗證明符合設計要求,具有體積小、成本低、使用方便的特點。
上傳時間: 2013-07-10
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材料試驗機是測定材料機械性能的基本設備之一,應用范圍廣泛。它主要由機械、加載及測試等系統組成,其中測試系統是試驗機不可缺少的組成部分,它對試驗機的性能又起著決定性作用。隨著實驗科學的發展、科技的進步以及應用需求的增加,舊有的測試系統已逐漸不能適應人們的測試需求,為了擴大傳統材料試驗機的應用范圍,全面提高測量的準確性、實驗效率和智能化水平,越來越多的高新技術正在被引入到材料試驗機測試系統領域。 本課題屬于企業委托的技術開發項目,其目的是開發一套用于材料性能測試的試驗機測試系統。針對項目委托方提出的功能要求,經過對試驗機測試技術及其發展趨勢的研究分析,最終確定采用USB總線技術,設計一款基于32位嵌入式微處理器ARM的集數據采集、分析、顯示為一體的試驗機測試系統。 基于課題的研究內容,本文在分析研究USB和ARM技術的基礎上,圍繞著設計目標,從整體方案的選擇、測試系統的軟硬件設計等方面闡述了主要開展的設計研究工作。重點對系統硬件電路設計、固件程序設計、設備驅動程序設計和應用程序設計的實現進行了深入論述。 為驗證所設計的測試系統是否達到實際要求,本文采用實測的方式進行測試研究。測試結果表明,本測試系統工作穩定可靠,各項功能均達到了預定的設計要求。
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,隨著社會經濟的發展,社會對能源的需求量越來越大,對能源的依賴性也越來越強,而同時全球的能源儲備越來越少。尤其是中國,幾乎所有能源人均都不及世界的一半。2007年“兩會”,政府工作報告中明確提出把節能減耗作為工作切入點,并成立國務院節能減排工作領導小組。鋼廠作為工業耗能大戶,其節能減耗顯得尤為重要,舊的分散式能耗測量方法已不能滿足需要,提出新的能耗檢測方法迫在眉睫。 本文的工作就是以此為大背景,針對鋼廠的能源消耗提出一種新型實時測量方法。系統以嵌入式為開發思路、WINCE操作系統丌發監測終端,包括數據采集、數據傳輸以及數據集中處理顯示三部分。數據采集主要依賴傳感器和單片機,將采集到的模擬數據轉換為數字量并按照協議要求進行格式打包,包括電參數采集、水參數采集和天然氣參數采集三部分;數據傳輸則采用傳統的RS485工業控制網絡;終端部分則以ARM為載體,WINCE為平臺,開發應用程序實時處理數據。 文中詳細闡述了整個監測系統的硬件設計思路和軟件設計流程。介紹了數據檢測原理及過程,給出了底層和終端的系統通信協議及通信流程,同時通過對監測終端的描述詳細介紹了WINCE嵌入式操作系統的定制和在ARM9目標板上的移植,并詳細闡述了基于WINCE的EVC應用程序開發,給出了部分代碼。 本次設計提出了一種新的鋼廠能耗數據集中實時采集技術,并完成了系統整體設計。經過測試運行,各項技術性能指標已經達到了設計的要求。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著信息技術的飛速發展,人們對數據采集、信號處理的要求越來越高:不僅要求高速、高精度和高實時,還要求數據采集,處理設備便攜化、網絡化和智能化,并具有友好的人機界面。傳統的8/16位單片機因資源極度受限,難以滿足上述要求;而傳統的信號處理過程都是依賴于PC完成,則存在著安裝麻煩、價格昂貴且電磁兼容性差等缺點。 嵌入式系統是一個快速發展的領域,嵌入式系統的研究內容涉及到計算機學科的各個方面。將嵌入式系統引入雷達信號處理系統,能極大的提高系統的實時性和靈活性。本文的研究正是基于ARM的雷達信號處理系統。 本文在對線性調頻連續波雷達測速測距研究的基礎上,討論了一種軟硬件配置靈活、結構精簡的雷達信號處理系統,其硬件平臺以ARM處理器,可編程邏輯器件FPGA,和DSP為核心,擴展了UART、LCD、網口、IDE、觸摸屏、PS/2和USB等外圍接口,可實現對線性調頻連續波雷達回波信號進行數據采集、脈沖壓縮、恒虛警檢測、航跡相關,航跡顯示等處理,相關數據的存儲。在軟件設計方面,完成Bootloader,Linux2.4操作系統在系統上的移植,在此基礎上對實現了對網口、IDE、LCD等模塊的驅動程序編寫,并在MiniGUI上進行基于顯示終端需求的圖形用戶界面開發。
上傳時間: 2013-04-24
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汽車黑匣子(又稱汽車行駛記錄儀)是一種使用在汽車上的數字式電子記錄裝置。這種裝置能對車輛的行駛速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其他狀態信息進行記錄存儲并可通過接口實現數據輸出。汽車行駛記錄儀的使用,對抑制疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛人員的不良駕駛行為、保障車輛行駛安全以及道路交通事故的分析鑒定具有重要的作用。本文根據汽車行駛記錄儀國家標準GB/T 19056-2003,并在此基礎上開發設計了一種具有音視頻處理功能的汽車黑匣子,采用的是三星公司的S3C2440 32位ARM處理器和Linux操作系統,同時為了使汽車黑匣子能更方便地與上位機之間進行通訊,本系統采用了USB Mass Storage設備來實現數據的傳輸。 論文首先介紹了汽車黑匣子的研究背景,并對國內外汽車黑匣子的研究現狀進行了概括,在此基礎上提出了本課題需要完成的目標。接下來,論文闡述了系統總體設計的構思以及各個功能模塊不同方案優劣的比較,給出了最后的設計方案,并建立了系統的開發平臺。在硬件設計方面詳細地介紹了各主要功能部件及電路的設計和特點。在軟件設計單元介紹了Linux操作系統和Bootloader的特點,并給出了系統軟件的各模塊程序設計。在文件系統設計部分,論文討論了在NandFlash中建立FAT文件系統的實現方法。最后通過Linux下USB Mass Storage設備驅動的設計和調試,實現汽車黑匣子記錄的數據通過USB接口與PC機或PDA之間的通信。 本文在結束處對整個課題作出總結,并指出在本系統現有的基礎上性能還可以進一步改善和改進的地方。
上傳時間: 2013-05-27
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傳統的家電采用各自獨立的工作模式,不同家電之間無法通信,這樣就不能有效地安排各種家電協同工作,容易造成浪費。同時它們無法自動獲取外界的信息,人們無法對其進行遠程操作,難以滿足現代生活的需求。所以開發智能化的家電及其控制系統己成為當前的研究熱點。 傳統的電話只能進行語音通信,它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺點。近年來,以ARM為代表的高性能專用微處理器的出現,以及Linux、Windows CE等操作系統的完善,使嵌入式技術迅速發展,這為智能IP電話的研發提供了軟硬件基礎。 現階段家庭網關接入互聯網的方式主要為有線接入,因為這種方式網絡性能比無線隱定,延時性相對要小,用它來遠程控制智能家電比無線網要安全可靠。要實現智能家電的網絡化,如果采用PC機進行直接進行控制,或者讓每臺家電接入網絡,這樣成本很高,不利于一般家庭的普及。 為此,筆者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系統的IP電話作為家電的控制中心,智能家電采用ARM9芯片和linux2.4操作系統。各個智能家電與IP電話采用串口進行通信,IP電話采用網口與因特網通信。這樣可以大量的降低成本,而且通信方式比PLC和藍牙通訊技術更安全可靠。 本文以IP電話與智能家電互聯為切入點,結合ARM、嵌入式Linux和網絡技術,設計出一種較為完善的IP電話與智能家電的控制系統。采用這種方式,使智能家電集電腦、電信和消費類電子產品的特征于一體,讓家電具有信息的獲取、加工、傳遞等功能,提供全方位的信息交換,幫助家電與外部保持信息交流暢通,這樣可以優化人們的生活方式,節約能源費用資金。 筆者完成了系統硬件和軟件設計,并進行了調試,驗證了所設計系統的有效性和實用性。并力爭將其拓展成為完善的智能家電控制系統。
上傳時間: 2013-04-24
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