隨著國內(nèi)工業(yè)化、數(shù)字化的迅速發(fā)展，嵌入式開發(fā)在IT行業(yè)中的重要性越來越顯著。嵌入式開發(fā)領域?qū)Ξa(chǎn)品的功能性、穩(wěn)定性、實時性等方面的要求也越來越高。 采用嵌入式實時操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，以高性能的嵌入式處理器為工業(yè)控制等領域的主控制器可以有效地提高系統(tǒng)的可靠性、實時性、和軟件編程的靈活性。在嵌入式處理器方面，ARM構架已經(jīng)在高性能、低功耗、低成本的嵌入式領域里占領先地位。而在嵌入式操作系統(tǒng)方面，適合國內(nèi)發(fā)展方向的解決方案以及系統(tǒng)基礎結(jié)構方面并不理想。首先，國外成熟的嵌入式實時操作系統(tǒng)大都成本高、結(jié)構復雜，不適合強實時應用；其次，因大部分實時操作系統(tǒng)不公開源碼，使開發(fā)的產(chǎn)品存在安全隱患。而類似μC/OS-II的小型強實時嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核雖然具有低成本、易控制、小規(guī)模、高性能等特性，但這類系統(tǒng)的基礎較為薄弱，面臨產(chǎn)品化和商業(yè)化還有一定的距離。 本文針對這種情況，結(jié)合現(xiàn)有的操作系統(tǒng)內(nèi)核理論及嵌入式強實時系統(tǒng)的特殊需求，特別是對μC/OS-Ⅱ的研究分析基礎上，面向強實時應用，設計、構造了一種適合在32位ARM處理器環(huán)境下使用的內(nèi)核。這樣做的目的是為了提供一個基礎牢固、值得信賴的基本平臺。 本文研究工作主要集中在以下幾個方面： 針對嵌入式環(huán)境中高效、簡潔、易擴展、易剪裁的要求，對內(nèi)核體系結(jié)構框架進行了設計。內(nèi)核整體上采用分層結(jié)構，在各層中采用功能相對獨立的模塊：在最底層借鑒微核的原理，只提供最基本的功能模塊。 針對系統(tǒng)快速和穩(wěn)定的實時響應能力需求，為IRQ中斷建立了統(tǒng)一的中斷入口，采用合理的半嵌套工作方式；保留FIQ為不可屏蔽中斷，在快速反應場合使用；引入中斷分段處理機制解決中斷和任務的ITC機制共享，需要硬保護機制相互協(xié)調(diào)所引起的硬保護機制被隱性地泛濫使用問題。 針對應用提出的系統(tǒng)行為的可預測性需求，在調(diào)度算法方面采用基于優(yōu)先級位圖的搶占閾值調(diào)度算法，提高了處理器的利用率和任務集合的可調(diào)度性，減少了內(nèi)核存儲開銷；在共享資源訪問控制方面，以優(yōu)先級天花板協(xié)議為依據(jù)，使用互斥事件解決優(yōu)先級反轉(zhuǎn)和死鎖問題的發(fā)生。 為了保障系統(tǒng)的強實時性能，本文還對內(nèi)核的時鐘管理、內(nèi)存管理等方面進行了設計。最后，通過實時性能測試，結(jié)果表明該實時內(nèi)核有很好的強實時特性。
上傳時間： 2013-04-24
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本文在分析研究部隊執(zhí)勤信息化建設對無線數(shù)據(jù)傳輸技術需求的基礎上，以無線數(shù)據(jù)傳輸技術和嵌入式系統(tǒng)研究為背景，按照嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的流程和方法，以設計通用化、模塊化軟硬件平臺為重點，解決無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設計關鍵技術為核心，設計了由32位嵌入式系統(tǒng)主控模塊和射頻收發(fā)模塊組成的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)原型；并通過移植嵌入式實時操作系統(tǒng)--uC/OS-II，構造了系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺；在此基礎上，完成了系統(tǒng)相關驅(qū)動程序和通信協(xié)議等底層軟件設計，為進一步擴展系統(tǒng)功能，實現(xiàn)工程應用打下了基礎。 首先，論文比較了系統(tǒng)微處理器的選擇，無線通信方式的選擇，系統(tǒng)接口方式的選擇等相關方案，分析了應用32位ARM處理器和嵌入式操作系統(tǒng)構建系統(tǒng)主控模塊的優(yōu)勢，提出了系統(tǒng)的軟硬件整體結(jié)構框架。 其次，從構建通用軟、硬件平臺的角度，重點介紹了LPC2138(ARM)微處理器和nRF401無線射頻芯片主要特性及相關外圍電路的設計，并對系統(tǒng)的硬件抗干擾措施進行了分析。在完成硬件電路設計的基礎上，針對主控模塊設計了啟動代碼，分析了uC/OS-II操作系統(tǒng)體系結(jié)構，進行了系統(tǒng)移植，形成了完整的軟硬件開發(fā)平臺。 最后，在學習研究uC/OS-II操作系統(tǒng)程序設計技術的基礎上，討論了系統(tǒng)相關驅(qū)動程序和通信協(xié)議等底層軟件的開發(fā)方法，完成了基本的層次化，模塊化軟件設計，對系統(tǒng)無線傳輸功能進行了驗證，并對系統(tǒng)將來的功能擴展和工程應用提出了構想。
標簽： ARM 無線數(shù)據(jù)傳輸 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-07-06
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二十世紀九十年代以來，隨著嵌入式系統(tǒng)的蓬勃發(fā)展，嵌入式技術開始滲透到數(shù)控領域，傳統(tǒng)數(shù)控技術與嵌入式技術相結(jié)合，新型嵌入式數(shù)控技術進入一個高速發(fā)展的階段。激光切割由于具有切割尺寸質(zhì)量好、速度快、精度高、效率高等優(yōu)點，在工業(yè)數(shù)控系統(tǒng)中具有非常廣泛的應用。基于嵌入式的激光切割數(shù)控系統(tǒng)是嵌入式技術在激光切割應用中新的探索,對于激光加工工業(yè)有著重要的意義。本文以ARM與R8C為平臺，對以激光切割為應用的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的設計進行了研究。 本文介紹了嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的原理、體系結(jié)構和硬件組成以及激光切割和原理、發(fā)展和特點，然后從硬件和軟件兩個方面對系統(tǒng)的具體設計進行了研究。介紹了上位機ARMS3C44B0和下位機R8C/17的特點，執(zhí)行機構步進電機的控制原理，對外圍設備相關設計進行了研究，包括上位機ARM S3C4B0的串口通信、LCD顯示、觸摸屏的設計，已及下位機R8C/17的串口通信與對步進電機的控制。介紹了嵌入式操作系統(tǒng)UC/OS-II的原理及特點，UC/GUI的特點及應用。對系統(tǒng)各功能模塊的軟件設計進行了研究，包括嵌入式操作系統(tǒng)上任務的設計和通訊、系統(tǒng)人機界面的設計。研究了兩種激光切割路徑的算法，包括通用的來回掃描切割算法以及作者研究的實際路徑切割算法。
上傳時間： 2013-07-22
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心血管疾病是威脅人類健康的主要疾病之一，而心電圖檢測是診斷心臟病變的有效手段。心電數(shù)據(jù)的高效采集和實時傳輸成為心電檢測的基礎，因此，設計一種性能可靠、價格低廉、體積較小的心電采集與遠程傳輸系統(tǒng)將對心血管疾病的檢測和預防具有重要意義。 本文在對心電信號采集技術和以太網(wǎng)傳輸技術進行深入研究的基礎上，設計實現(xiàn)了一款基于ARM的心電信號采集與以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)前端是利用AD620、LM324、ADOP07等器件設計的信號調(diào)理電路，該電路實現(xiàn)了心電信號的高質(zhì)量提取；系統(tǒng)的關鍵電路是以32位ARM7TDMI-S微控制器LPC2210為核心，并結(jié)合以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS、Flash SST39VF160和SRAM IS61LV25616AL設計的A/D轉(zhuǎn)換模塊和以太網(wǎng)接口模塊，它構建了數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)挠布A；此外，論文還完成了μC/OS-II操作系統(tǒng)在LPC2210上的移植，并實現(xiàn)了系統(tǒng)TCP/IP協(xié)議棧；最后，采用了多任務化方式設計了系統(tǒng)應用程序。 通過遠端上位機應用軟件測試表明，本系統(tǒng)實現(xiàn)了心電信號的采集與傳輸，達到了遠程監(jiān)控心電信號的目的，且運行穩(wěn)定可靠。
上傳時間： 2013-06-15
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隨著信息化、智能化、網(wǎng)絡化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)目前己經(jīng)成為通訊和消費產(chǎn)品的共同發(fā)展方向，嵌入式系統(tǒng)是當今最熱門的概念之一，各種各樣的嵌入式系統(tǒng)設備在應用數(shù)量上己經(jīng)大大超過了通用計算機。同時數(shù)字音頻技術在我們社會生活中的應用也己經(jīng)非常廣泛，WAV、MPEG、MP3和WMA等相繼出現(xiàn)。結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的數(shù)字音頻技術研究有著廣闊的前景，基于嵌入式的數(shù)字音頻設備以其高性價比、日新月異的發(fā)展速度等優(yōu)點受到世界各國的廣泛關注。本文結(jié)合市場發(fā)展需要，提出了一個比較優(yōu)化的解決方案，并從理論和實踐兩方面對該方案進行了分析和設計。 本論文的主要工作是在研究了基于ARM9 體系結(jié)構的Samsung S3C2410 處理器的基礎上，以該處理器為核心，加上外部存儲器和音頻編碼解碼芯片等器件，完成了一個嵌入式音頻系統(tǒng)的設計，設計的系統(tǒng)中包括硬件設計、音頻編碼解碼芯片的設備驅(qū)動程序及應用程序。 論文中首先對嵌入式系統(tǒng)進行了比較詳細的介紹，并對S3C2410 處理器的體系結(jié)構和特性進行了仔細的分析，其次介紹了嵌入式數(shù)字音頻系統(tǒng)的相關技術，然后從硬件和軟件兩個部分，分多個模塊來安排設計所要求的系統(tǒng)，其中包括μC/OS-II 嵌入式操作系統(tǒng)在ARM 微處理器上的移植，與上位機(PC機)上USB 接口的通訊，以及人機界面和數(shù)字音頻解碼的程序設計等。整個嵌入式音頻系統(tǒng)是一個可以獨立工作的可擴展系統(tǒng)，該系統(tǒng)能完成音頻采集和處理功能。
標簽： ARM 音頻 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-06-02
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隨著科學技術的飛速發(fā)展，各科學領域?qū)y試技術提出了越來越高的要求。調(diào)速器試驗臺是調(diào)試、校驗調(diào)速器性能的一種試驗工具，是船舶修造廠、尤其調(diào)速器修造專業(yè)廠必須具有的試驗設備。基于ARM嵌入式平臺和uC/OS-II實時操作系統(tǒng)的嵌入式控制調(diào)速器試驗臺是基于國內(nèi)外調(diào)速器測試技術的發(fā)展趨勢和工作的實際要求。本調(diào)速試驗臺充分利用了嵌入式單片機技術和傳感器技術，通過采用多種傳感器采集系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)，例如直流電機的轉(zhuǎn)速、調(diào)速器的齒條位移等等，經(jīng)過單片機系統(tǒng)處理并輸出結(jié)果來實現(xiàn)調(diào)速器試驗臺的功能，并運用新型的全彩液晶顯示屏將各種試驗數(shù)據(jù)顯示出來。 本文主要是針對調(diào)速試驗臺控制系統(tǒng)的研究，在分析了嵌入式軟硬件可實現(xiàn)模塊化設計的基礎上，借鑒了“開發(fā)平臺”的設計思想，首先，在ARM嵌入式最小系統(tǒng)的基礎上架構通用的硬件平臺，對測控平臺的硬件結(jié)構進行設計，特別是對于關鍵的接口電路進行了比較深入的研究，針對不同的應用，集成了多種接口電路。其次，在實現(xiàn)嵌入式實時多任務操作系統(tǒng)uC/OS-II在ARM上可移植的基礎上，架構了通用的軟件平臺，對接口電路驅(qū)動程序進行模塊化設計。最后，研究了基于參數(shù)實時可變型的一種新型的PID控制算法，并將此PID算法作為調(diào)速試驗臺的控制算法。 通過對本系統(tǒng)的研究開發(fā)，提高了調(diào)速器試驗臺的測試精度，也使性能更加穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)了整個測試過程的自動化，從而減輕了試驗人員的勞動強度，提高了工作效率，降低了試驗成本，也同時消除了安全隱患，因此對本課題的研究具有較大的現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-07-20
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隨著計算機技術、半導體技術、微電子技術技術的不斷融合，嵌入式系統(tǒng)的應用得到了迅猛發(fā)展。本文以嵌入式系統(tǒng)開發(fā)為背景，研究基于ARM和μC/OS-II的嵌入式系統(tǒng)及其在加密解密模塊中的應用。 本文在介紹了嵌入式系統(tǒng)和硬件實現(xiàn)Rijndael算法的研究現(xiàn)狀之后，簡要概述了Rijndael加密算法的結(jié)構、輪變換、密鑰擴展和該加密模塊選用Rijndael算法的原因以及ARM系列微處理器選型和S3C44BOX芯片體系結(jié)構、開發(fā)板平臺的選擇和板上主體硬件電路等相關內(nèi)容。 在深入地研究了Rijndael加密算法之后以及根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的一般要求，本文設計了一個基于ARM和μC/OS-II的嵌入式加密模塊。該加密模塊采用了32位高性能ARM微處理器S3C44BOX為硬件核心，并以嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-II為軟件平臺，在ARM ADS1.2環(huán)境下進行系統(tǒng)軟件開發(fā)。該加密模塊充分地利用了ARM微處理器性能高、功耗低和成本低的優(yōu)勢以及發(fā)揮了μC/OS-II可移植性好、穩(wěn)定性和可靠性高的優(yōu)點。 本文重點論述了嵌入式加密模塊BootLoader文件的裝載、I/O端口初始化、基于S3C44BOX微處理器的μC/OS-II移植及應用軟件部分中任務和模塊的流程設計。在該加密模塊應用軟件設計部分中，對各個任務的創(chuàng)建、定義、優(yōu)先級設置和事件的定義、對文件的操作進行了設計，并且按照系統(tǒng)軟件設計的流程描述了模塊所有任務和部分子模塊的功能。
標簽： ARM COS 嵌入式 加密系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-24
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變電站電壓無功綜合控制是通過自動調(diào)節(jié)有載變壓器的分接頭和投切并聯(lián)補償電容器組來實現(xiàn)的，它是確保電壓質(zhì)量和無功平衡、提高供電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟性的重要措施。采用九區(qū)圖控制策略的電壓無功綜合控制，實際運行時存在著頻繁調(diào)節(jié)變壓器分接頭和投切電容器組的缺陷，甚至可能會出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象。 本文針對上述不足，根據(jù)有功功率和無功功率的負荷預測曲線，以降損收益最大為適配值函數(shù)，以電壓約束、電氣極限約束和控制約束為約束條件，提出了一種改進的禁忌搜索算法。引入最低收益閾值來限制調(diào)節(jié)次數(shù)的增加，在此基礎上建議了一種確定最佳調(diào)整次數(shù)的方法。還建議了一種有約束線性最小二乘算法，基于變電站內(nèi)的量測數(shù)據(jù)以及變壓器的參數(shù)來估計系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)阻抗參數(shù)。算例結(jié)果表明建議的方法是可行的，并且具有可以有效地減少調(diào)節(jié)次數(shù)的特點。基于ARM的LPC2292微控制器和嵌入式實時操作系統(tǒng)(μC/OS-II)，采用ADS1.2開發(fā)工具進行編程，實現(xiàn)了變電站內(nèi)電壓無功綜合控制功能。軟件模塊開發(fā)主要包括：嵌入式實時操作系統(tǒng)(μC/OS-II)和圖形用戶界面GUI移植，數(shù)據(jù)讀取任務，數(shù)據(jù)處理任務，電壓無功控制任務，基于GPRS/CDMA的通訊任務、鍵盤掃描和液晶顯示任務等。采用信號發(fā)生器產(chǎn)生電能信號，采用繼電器的動作模擬變壓器分接頭檔位的調(diào)節(jié)和電容器組的投切，構建了一個變電站內(nèi)的電壓無功控制模擬測試臺，對提出的設計方案進行了全面的功能測試，測試結(jié)果表明提出的設計方案是可行的。
上傳時間： 2013-04-24
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汽車導航及定位是在全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS，Global Positioning System)的基礎上發(fā)展起來的一門新型技術。它是由GPS定位系統(tǒng)、電子地圖、嵌入式系統(tǒng)組成。汽車導航系統(tǒng)接收GPS所傳送的衛(wèi)星信號，得到車輛的即時位置，通過GPS信號處理系統(tǒng)傳送給CPU，再配合嵌入式系統(tǒng)上的電子地圖，將車輛經(jīng)過的軌跡顯示在顯示屏上。本文設計了一種汽車導航定位系統(tǒng)，以ARM微處理器為核心，移植嵌入式操作系統(tǒng)，在此基礎上繪制電子地圖，顯示車輛運行軌跡。主要研究內(nèi)容如下： 完成了車載導航系統(tǒng)總體方案的分析與設計。分析了多種嵌入式微處理的性能和應用。確定了以S3C44BOX為核心構建導航系統(tǒng)硬件平臺的解決方案，并設計了導航系統(tǒng)的總體框架。 完成了車載導航系統(tǒng)硬件平臺的設計，包括存儲器系統(tǒng)、通信總線、GPS模塊等接口電路的設計。根據(jù)高速數(shù)字電路的設計要求，在雙面板上實現(xiàn)了基于ARM的汽車導航定位系統(tǒng)的PCB布線。編寫了系統(tǒng)初始化代碼，完成了對硬件平臺的調(diào)試工作。 根據(jù)系統(tǒng)的實際情況，選擇了實時多任務操作系統(tǒng)μC/OS-II和嵌入式圖形用戶界面μC/GUI作為本系統(tǒng)的軟件平臺，完成了兩者在系統(tǒng)硬件平臺上的移植。針對μC/GUI環(huán)境下簡體中文漢字的顯示問題，給出了一種比較完善的解決方案。 介紹了GPS的衛(wèi)星定位原理，以及GPS接收的數(shù)據(jù)格式。在嵌入式圖形用戶界面μC/GUI的基礎上實現(xiàn)車載導航系統(tǒng)LCD上電子地圖的繪制，提出了基于μC/GUI及Maplnfo MIF地圖數(shù)據(jù)格式的電子地圖的設計與實現(xiàn)方法。實現(xiàn)了矢量電子地圖的顯示、縮放、漫游、圖層管理以及簡單的數(shù)據(jù)查詢導航功能，提出了用邊界檢測算法提高電子地圖漫游時的顯示速度。在此開發(fā)平臺上還實現(xiàn)了GPS定位數(shù)據(jù)的采集、處理，初步完成了定位模塊的部分功能。
上傳時間： 2013-05-22
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隨著生活水平的提高，人們對環(huán)境的要求越來越高，如何獲取實時、可靠的環(huán)境數(shù)據(jù)已經(jīng)成為一個迫在眉睫的問題，特別是在人跡罕至的地方或者危險區(qū)域，傳統(tǒng)的環(huán)境監(jiān)測手段已經(jīng)無法滿足需要。無線傳感器網(wǎng)絡具有低功耗、自組織、可靠性高等優(yōu)點，非常適合野外環(huán)境監(jiān)測。 本文介紹了環(huán)境監(jiān)測無線傳感器網(wǎng)絡中的網(wǎng)關設計。從低功耗和可靠性出發(fā)，網(wǎng)關的ZigBee通信模塊采用CC2430，負責組建管理無線環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)；GPRS模塊采用TC35，實現(xiàn)了環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡與監(jiān)控系統(tǒng)的無線數(shù)據(jù)傳輸；主控制器采用嵌入式處理器LPC2210，通過與ZigBee模塊和GPRS模塊的通信，實現(xiàn)兩種網(wǎng)絡的協(xié)議轉(zhuǎn)換。在硬件設計方面，介紹了主控制器模塊的電源電路、串口電路、存儲器電路、人機交互電路、與ZigBee通信模塊的接口設計、與GPRS模塊接口設計；在軟件設計方面，提出了基于需時中斷的軟件設計方法，移植了μC/OS-II操作系統(tǒng)，設計了串口驅(qū)動、ARM與ZigBee通信、ARM發(fā)送短消息、人機交互以及監(jiān)控中心軟件等；對ZigBee網(wǎng)絡中的組網(wǎng)、數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M行了研究，設計了星型無線傳感器網(wǎng)絡，介紹了系統(tǒng)的測試情況。結(jié)果表明，星型ZigBee環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡能通過GPRS網(wǎng)絡實現(xiàn)對ZigBee網(wǎng)絡的監(jiān)測，整個系統(tǒng)具有實時、可靠、低功耗、監(jiān)測范圍廣等優(yōu)點。
標簽： ARM 無線 環(huán)境監(jiān)測 網(wǎng)關設計
上傳時間： 2013-06-13
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