隨著微處理器技術與信息技術的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應用也進入到國防、工業(yè)、能源、交通以及日常生活中的各個領域。嵌入式系統(tǒng)的軟件核心是嵌入式操作系統(tǒng)。然而，國內在嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)上有很多困難，主要有：國外成熟的RTOS大都價格昂貴并且不公開源代碼，用好這些操作系統(tǒng)需對計算機體系結構有深刻理解。針對以上問題，免費公開源代碼的嵌入式操作系統(tǒng)就倍受矚目了，μC/OS-II就是其中之一。μC/OS-II是面向中小型應用的、基于優(yōu)先級的可剝奪嵌入式實時內核，其特點是小巧、性能穩(wěn)定、可免費獲得源代碼。 本文在深入研究μC/OS-II內核基礎上，將其運用于實際課題，完成了基于ARM架構的μC/OS-II移植及實時同步交流采樣的誤差補償研究。本文主要工作內容和研究成果如下： 1.剖析了μC/OS-II操作系統(tǒng)內核，重點研究了μC/OS-II內核的任務管理與調度算法機理，得出了μC/OS-II內核優(yōu)點：任務調度算法簡潔、高效、實時性較好(與Linux相比)。 2.介紹了ARM9體系架構，重點講敘了MMU(存儲管理單元)功能。為了提高交流采樣系統(tǒng)的取指令和讀數(shù)據(jù)速度，成功將MMU功能應用于本嵌入式系統(tǒng)中。 3.完成了μC/OS-II操作系統(tǒng)在目標板上的移植，主要用匯編語言編寫了啟動代碼、開關中斷、任務切換和首次任務切換等函數(shù)。 4.針對國內外提出的同步交流采樣誤差補償算法的局限性，本文從理論上對同步交流采樣的準確誤差進行了研究，并嘗試根據(jù)被測信號周期的首尾過零點的三角形相似法，求出誤差參數(shù)并對誤差進行補償。此外，考慮到采樣周期△T不均勻，經(jīng)多次采樣后會產(chǎn)生累積誤差，本文也給出了采樣周期△T的優(yōu)化算法。 5.完成了系統(tǒng)硬件設計，并根據(jù)補償算法和△T優(yōu)化法則，編寫了相應采樣驅動和串口驅動。最后對實驗數(shù)據(jù)進行了分析和比較，得出重要結論：該補償算法實現(xiàn)簡單，計算機工作量小，精度較高。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術的廣泛應用，電能污染日益嚴重，電能質量已成為電力部門及用戶日益關注的問題。電能質量的好壞直接關系國民經(jīng)濟的總體效益，對電能質量進行監(jiān)測與分析從而提高和改善電能質量具有重要的現(xiàn)實意義。 本文根據(jù)IEC和國家標準，并且經(jīng)過對國內外電能質量研究現(xiàn)狀及同類產(chǎn)品進行認真分析的基礎上，主要針對我國電力行業(yè)面臨的現(xiàn)狀提出了一套基于DSP和ARM的電能質量監(jiān)測系統(tǒng)。 論文首先介紹電能質量的相關概念、電能質量的研究背景、國內外電能質量和電能質量監(jiān)測裝置的研究現(xiàn)狀，以及各項電能指標的監(jiān)測標準。接下來介紹了本套電能質量監(jiān)測裝置的設計方案，說明與以往方案相比所具有的優(yōu)點。之后是系統(tǒng)的軟件設計與開發(fā)調試過程，主要是ARM軟件的設計過程，包括了工程與任務的創(chuàng)建、μC/OS-II 操作系統(tǒng)的移植和各功能模塊的設計等。最后是全文的工作總結與展望。 本文所研制的電能質量監(jiān)測裝置滿足了合作企業(yè)的設計要求，相對以往的設計，具有實時性好，性能高，體積小，成本低等優(yōu)點，符合電能質量監(jiān)測的最新發(fā)展要求。
標簽： DSP ARM 電能質量 監(jiān)測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-24
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隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和電力電子技術的廣泛應用，電能污染日益嚴重，電能質量問題已經(jīng)成為電力部門及電力用戶越來越關注的問題。電能質量的各項指標若偏離正常水平過大，會給發(fā)電、輸變電和用電設備帶來不同程度的危害。電能質量的好壞直接關系到國民經(jīng)濟的總體效益，因此對電能質量進行檢測和分析從而提高和改善電能質量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質量的基本概念，對各種電能質量問題的分類、特征及產(chǎn)生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質量各項指標（供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變）的分析，以傳統(tǒng)的傅立葉變換理論為基礎，針對目前電能質量分析的難點即對突變的、暫態(tài)的、非平穩(wěn)的信號的檢測與分類，提出了基于快速傅立葉變換的暫態(tài)電能質量分析方法。 在系統(tǒng)的研究了電能質量分析的相關理論和檢測技術的基礎上，針對電能質量分析系統(tǒng)中需要支持復雜算法和保持實時性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構架的嵌入式電能質量分析系統(tǒng)的硬件平臺和軟件系統(tǒng)。重點分析了DSP與ARM的選型依據(jù)、結構特點、具體應用等。并且詳細的介紹了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設計思想，其中重點介紹了DSP部分的FFT算法設計、ARM部分的UC/OS-II操作系統(tǒng)移植和MiniGUI圖形界面開發(fā)。最后對論文的主要工作進行了總結，對以后可深入研究的方向進行了展望。
上傳時間： 2013-05-22
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電液控制作為液壓控制的一個新分支，因為其本身的特點正得到越來越廣泛的應用。電液控制系統(tǒng)的發(fā)展對電液控制技術提出了更高的要求，這必將促進電液控制技術的發(fā)展。本文在教研室多年電液控制經(jīng)驗的基礎上，提出開發(fā)通用型電液系統(tǒng)數(shù)字控制器。 通過對電液控制技術的研究，了解電液系統(tǒng)的一般構成，結合多個具體實例，本文提出數(shù)字式電液控制器概念，以ARM微處理器為硬件核心，采用多種智能控制算法解決電液系統(tǒng)閉環(huán)控制問題。 數(shù)字控制器以PHILIPS公司的32位ARM7微處理器LPC2292為硬件核心，配有高速AD、DA轉換器。硬件設計注重通用性，具有多種輸入、輸出通道，可以采集和輸出多種、多個模擬量信號和數(shù)字量信。具有多種通信接口，可以實現(xiàn)近距離監(jiān)控或者遠距離操控。人機交互通道豐富，具有報警、狀態(tài)指示、參數(shù)顯示等功能。采用光電隔離、獨立電源、屏蔽外殼等措施保證控制器具有良好的穩(wěn)定性、可靠性。軟件設計采用UC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)，內部集成多種智能控制算法，保證電液系統(tǒng)閉環(huán)控制取得良好的效果。開發(fā)模擬試驗系統(tǒng)，可以模擬電液系統(tǒng)現(xiàn)場的各種信號和閉環(huán)回路，實現(xiàn)實驗室調試。采用Visual Basic開發(fā)上位機軟件，配合控制器完成參數(shù)修改、保存，繪制實時監(jiān)控曲線，控制硬件等功能。 控制器解決了電液系統(tǒng)多樣性難題，客服模擬控制的缺點。研發(fā)出模糊自整定PID算法，它成功解決了閉環(huán)控制過程中設定信號不斷變化的難題。經(jīng)過多次現(xiàn)場調試，目前控制器已經(jīng)成功應用于國內多家企業(yè)的輪胎耐久性試驗機和密煉機兩種電液系統(tǒng)，在這兩種系統(tǒng)中成功取代進口國外模擬控制器，并且控制效果好于國外模擬控制器。關鍵詞：電液系統(tǒng)；ARM7；UC/OS-II；模糊自整定
標簽： ARM 微處理器 電液系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-31
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隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和電力電子技術的廣泛應用，電能污染日益嚴重，電能質量問題已經(jīng)成為電力部門及電力用戶越來越關注的問題。電能質量的各項指標若偏離正常水平過大，會給發(fā)電、輸變電和用電設備帶來不同程度的危害。電能質量的好壞直接關系到國民經(jīng)濟的總體效益，因此對電能質量進行檢測和分析從而提高和改善電能質量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質量的基本概念，對各種電能質量問題的分類、特征及產(chǎn)生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質量各項指標(供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變)的分析，以傳統(tǒng)的傅立葉變換理論為基礎，針對目前電能質量分析的難點即對突變的、暫態(tài)的、非平穩(wěn)的信號的檢測與分類，提出了基于小波變換的暫態(tài)電能質量分析方法。利用小波變換模極大值原理檢測信號奇異點作為是否發(fā)生暫態(tài)擾動的判據(jù)，克服了傳統(tǒng)方法中無時域局部性的缺點。 在系統(tǒng)的研究了電能質量分析的相關理論和檢測技術的基礎上，針對電能質量分析系統(tǒng)中需要支持復雜算法和保持實時性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構架的嵌入式電能質量分析系統(tǒng)的硬件平臺和軟件系統(tǒng)。重點分析了DSP與ARM的選型依據(jù)、結構特點、具體應用等。并且詳細的介紹了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設計思想，其中重點介紹了DSP部分的FFT算法設計、ARM部分的uC/OS-II操作系統(tǒng)移植和MiniGUI圖形界面開發(fā)。最后對論文的主要工作進行了總結，對以后可深入研究的方向進行了展望。
標簽： DSP ARM 電能質量監(jiān)測
上傳時間： 2013-07-10
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本論文的工作是針對高等職業(yè)技術學院嵌入式系統(tǒng)實驗和專業(yè)建設的實際需要而進行的。本文對ARM處理器及其寄存器結構做了認真的分析，對于文中涉及的系統(tǒng)硬件平臺核心即基于ARM7TDMI的S3C44BOX芯片進行了研究，分析了ARM7TDMI內核結構和使用特點，并從設計實驗的角度，研究了如何發(fā)揮器件的功能。在嵌入式操作系統(tǒng)的選擇上，考慮了ARM7內核的具體情況，選擇了μC/OS-II操作系統(tǒng)。論文對μC/OS-II的內核數(shù)據(jù)結構、運行機制以及μC/OS-II操作系統(tǒng)在S3C44BOX上的移植過程進行了詳細的討論。根據(jù)要求安排有A/D、D/A實驗、LCD顯示驅動、觸摸屏及鍵盤：還安排了綜合實驗，內容包括：跑馬燈、數(shù)碼管、蜂鳴器、A/D、D/A、LCD等。 第一章介紹了嵌入式系統(tǒng)及嵌入式處理器的基礎知識，包括目前常用的幾種嵌入式處理器、操作系統(tǒng)，以及如何進行嵌入式系統(tǒng)的選型。 第二章介紹了嵌入式實驗／開發(fā)系統(tǒng)使用的硬件平臺，包括處理器、存儲器、串行通信接口、以太網(wǎng)接口，提出了系統(tǒng)軟件的調試方法。平臺的硬件核心為SAMSUNG(三星)公司的S3C44BOX芯片。 第三章介紹了開發(fā)調試環(huán)境的建立，包括交叉編譯環(huán)境的建立以及相關程序庫、工具的安裝，編寫了相關程序。 第四章詳細介紹了μC/OS-II系統(tǒng)的移植。包括Bootloader的移植、啟動部分移植以及內存部分的移植，并給出了內核編譯的基本方法。 第五章給出了本文研究的主要結論，并對系統(tǒng)的發(fā)展前景進行展望。
上傳時間： 2013-06-27
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在日常工作和生活中，人們需要享用各種資源或者服務。當在特定的時間段內，可供享用的資源有限，而需求享用資源的用戶相對較多時，供求矛盾就會出現(xiàn)。預約系統(tǒng)通過讓用戶與資源提供者進行交流，而緩解了供求矛盾。目前，為提高學生的創(chuàng)新能力和實驗儀器的使用效率，高校普遍提倡為學生提供自由的開放型實驗平臺。于是，實驗平臺數(shù)量的不足和學生多樣化的實驗需求激發(fā)了實驗平臺的供求矛盾。該矛盾的解決方法之一是采用合適的預約系統(tǒng)來實現(xiàn)開放型實驗進度的動態(tài)安排。 隨著互聯(lián)網(wǎng)的深入普及，以及移動通信服務的逐步完善和通信資費的不斷降低，基于互聯(lián)網(wǎng)和手機短消息的預約系統(tǒng)將變得非常實用。鑒于高校的學生一般都擁有一張由學校統(tǒng)一辦理的非接觸式IC卡，故結合射頻識別技術、互聯(lián)網(wǎng)和手機短消息技術實現(xiàn)開放型實驗的預約系統(tǒng)，將能較好地緩解高校實驗平臺數(shù)量不足和學生多樣化實驗需求之間的矛盾。同時，采用ARM處理器取代臺式電腦實現(xiàn)硬件電路，能有效降低預約系統(tǒng)的設備成本。 本論文有重點地討論了基于ARM/WEB/SMS/RFID的學生實驗預約系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)。 第一章，通過介紹預約系統(tǒng)的現(xiàn)有應用和發(fā)展趨勢，提出了實驗預約系統(tǒng)設計方案的設計原因和依據(jù)，分析了實現(xiàn)設計方案的途徑和可行性，并提出設計方案的預期目標。 第二章，系統(tǒng)地介紹實現(xiàn)設計方案需要用到的基礎知識與技術，包括ARM體系結構、處理器內核以及μC/OS-II嵌入式實時操作系統(tǒng)等； 第三章，介紹預約系統(tǒng)的硬件結構，重點分析了非接觸式IC卡讀卡器和GSM通信模塊； 第四章，探討預約系統(tǒng)的軟件設計，包括系統(tǒng)的功能結構、數(shù)據(jù)結構，TCP/IP、HTTP、Wiegand協(xié)議和AT指令，以及具體分析關鍵應用程序的實現(xiàn)，并簡單介紹μC/OS-II的移植和軟件開發(fā)工具的使用； 第五章，對預約系統(tǒng)進行電氣參數(shù)和軟件功能的測試。最后，對整個項目進行總結，并提出展望。
標簽： ARMWEBSMSRFID 實驗
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、電子技術、計算機技術為一體，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信息及參數(shù)。現(xiàn)已于勘探、建材放射性檢測及環(huán)境放射性監(jiān)測等領域得到廣泛應用。隨著嵌入式技術的發(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上，進行了相關改進和系統(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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射頻識別(RFID，Radio Frequency Identification)是一種利用電磁波雙向傳輸實現(xiàn)自動識別的技術。近年來，射頻識別技術在物流、交通、身份識別等生產(chǎn)生活領域的應用日益擴大。相比于13.56MHz射頻識別系統(tǒng)，915MHz射頻識別系統(tǒng)在識別距離，閱讀速度方面有更大的優(yōu)勢，是目前射頻識別產(chǎn)品研究的熱點。 本文在理解ISO/IEC18000-6C協(xié)議的基礎上，首先研究用于本系統(tǒng)的基本理論，包括射頻識別技術和嵌入式技術，提出一款基于ISO/IEC18000-6C協(xié)議的915MHz射頻識別讀卡器的解決方案。在硬件部分，以Intel公司開發(fā)的R1000作為射頻收發(fā)模塊的核心；選用ATMEL公司的ARM處理器AT91SAM7S256作為控制單元的主控制器，在ARM處理器上運行μC/OS-II嵌入式實時操作系統(tǒng)，采用多任務實現(xiàn)和其他功能模塊的通信。軟件部分為系統(tǒng)移植了μC/OS-II操作系統(tǒng)，使用C與匯編語言的混合編程編寫B(tài)ootloader，編寫了各種硬件設備的驅動程序，使用C語言實現(xiàn)了串行通信程序，實現(xiàn)與上位機通信并實現(xiàn)對程序的更新。本文所設計的射頻識別系統(tǒng)具有模塊化設計、高可靠性等特點。實驗表明，這種設計方案能夠達到ISO/IEC18000-6C協(xié)議要求。
上傳時間： 2013-07-18
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現(xiàn)代噴氣織機以其高速、高性能等優(yōu)勢，占據(jù)了無梭織機的大部分市場，并成為最有發(fā)展前景的一種織機。送經(jīng)、卷取機構是織機控制系統(tǒng)的重要組成部分，其對經(jīng)紗張力的控制精度已成為評定織機質量的重要技術指標。因此，提高和改善噴氣織機的電子送經(jīng)和卷取控制系統(tǒng)的性能非常必要，而且，開發(fā)具有高速、高精度的獨立電子送經(jīng)和卷取控制模塊具有廣闊的應用前景。 本課題研究開發(fā)了一款獨立的電子送經(jīng)和卷取控制模塊，通過人機界面或CAN通訊對該控制系統(tǒng)所需參數(shù)進行設置，使其可以根據(jù)參數(shù)設置應用于不同型號的噴氣織機。通過對系統(tǒng)的控制分析，本課題主要從硬件電路設計、軟件控制及張力控制算法三個方面進行研究。 首先，通過對噴氣織機的性能要求及控制器結構與性能的綜合考慮，系統(tǒng)采用以高速ARM7TDMI為內核的低功耗微處理器LPC2294作為系統(tǒng)控制器，該控制器不僅速度快、性能穩(wěn)定，而且其豐富的外圍模塊大大簡化了硬件電路的設計。硬件電路設計采用模塊化設計方法，主要功能模塊包括嵌入式最小系統(tǒng)模塊、主軸編碼器采集模塊、張力采集模塊、電機控制模塊、通訊模塊、人機界面模塊、輸入輸出信號模塊等。根據(jù)系統(tǒng)需要，對各個模塊的控制器件進行選取，并設計出各個模塊的接口電路。最后，為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，在硬件電路設計中采取了隔離、去耦等硬件抗干擾措施。 在軟件設計方面，系統(tǒng)采用嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II，便于系統(tǒng)升級和維護。在系統(tǒng)硬件平臺的基礎上，根據(jù)設計要求對操作系統(tǒng)內核進行剪裁和移植，并對系統(tǒng)時鐘節(jié)拍進行修改。結合硬件電路及系統(tǒng)控制要求，對系統(tǒng)啟動代碼進行修改；并根據(jù)系統(tǒng)對各個功能模塊控制的時效性要求，對系統(tǒng)任務進行合理規(guī)劃。為了說明系統(tǒng)采用該RTOS的可行性，對實時性要求最高的張力采集任務進行了實時性分析。對CAN通訊協(xié)議進行制定和編程實現(xiàn)，并對I2C、CAN和LCD驅動程序進行開發(fā)，另外，對每個任務的功能及控制流程和任務間及任務與中斷間的信息通訊進行了說明。系統(tǒng)在軟件方面也采用了一定的抗干擾技術，對硬件抗干擾進行補充。 最后，針對經(jīng)紗張力的非線性和滯后性等復雜特性，對張力調節(jié)采用模糊參數(shù)自整定PID控制算法，設計出張力模糊參數(shù)自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，對PID控制器下的張力算法及模糊參數(shù)自整定PID控制器下的張力算法進行仿真研究。而且對張力模糊PID控制算法在LPC2294中的實現(xiàn)進行了說明。關鍵詞：ARM； μC/OS-II；噴氣織機；送經(jīng)卷取；模糊PID
標簽： ARM 噴氣織機 電子送經(jīng) 控制
上傳時間： 2013-06-11
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