本文介紹了基于軟PLC(Programmable Logic Controller，可編程控制器)的嵌入式技術起源和背景，綜述了基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的關鍵技術和優(yōu)點，最后介紹了其設計和實現的方法。 基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的研究與實現分為開發(fā)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)(又稱為虛擬機系統(tǒng))。本文概述了開發(fā)系統(tǒng)，其運行于PC機的操作系統(tǒng)如Windows或者Linux等，為用戶提供一個大眾化的編程環(huán)境，它包含編輯器、編譯器、連接器、調試器和通信接口幾個部分。編輯界面友好，可以讓用戶方便的使用LD、ST和FBD三種語言編寫程序，編譯器和連接器將源程序文件編譯和連接成虛擬機系統(tǒng)可執(zhí)行的目標代碼文件；分析了開發(fā)系統(tǒng)，其中詳細描述了編譯模塊的編制過程，實現了將指令表語言轉換為運行系統(tǒng)能夠識別的C/C++指令的功能；詳細地研究了梯形圖轉換為指令表語言，以及由指令表語言向梯形圖語言的算法和數據結構。調試器借助于虛擬機運行系統(tǒng)提供的服務可完成對應用程序的調試糾錯；討論了uCLinux操作系統(tǒng)和編譯調試技術，以及采用ModBus/TCP工業(yè)通信協議的通信接口用于開發(fā)系統(tǒng)和運行系統(tǒng)之間的通信。 另一方面，本文分析了虛擬機運行系統(tǒng)，它運行于安裝了uCLinux的ARM7平臺上，包括運行內核模塊、系統(tǒng)管理模塊和通信接口模塊。由于uCLinux沒有mmu和本身對實時性沒有什么要求，而針對基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的研究與實現要求，本文在對其進行了uCLinux小型化研究的同時探討了雙內核實時性方案，解決了uCLinux實時性不足的問題。運行內核模塊調度和執(zhí)行應用程序并管理時鐘。系統(tǒng)管理模塊管理系統(tǒng)狀態(tài)和內存。通信模塊用于開發(fā)系統(tǒng)及I/O設備通信。在此基礎上，對基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的進行了設計與實現，并通過試驗將編譯的目標代碼傳遞到基于軟PLC的嵌入式運行系統(tǒng)中，實現了控制功能，驗證了生成目標代碼的正確性和開發(fā)系統(tǒng)的可行性，實現了編輯界面友好，系統(tǒng)開放，性價比較高的軟PLC嵌入式系統(tǒng)，達到了預期的目標，具有一定理論和應用價值。
標簽： PLC 軟 嵌入式系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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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)的取指令和讀數據速度，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。 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，求出誤差參數并對誤差進行補償。此外，考慮到采樣周期△T不均勻，經多次采樣后會產生累積誤差，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。最后對實驗數據進行了分析和比較，得出重要結論：該補償算法實現簡單，計算機工作量小，精度較高。
上傳時間： 2013-04-24
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嵌入式系統(tǒng)是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁減，適應應用系統(tǒng)，對功能，可靠性，成本，體積，功耗嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)[1]。廣泛應用于軍事，信息家電，無線通信設備，消費類電子產品，移動計算平臺等諸多領域，是當今熱門的計算機開發(fā)技術。 隨著科學技術發(fā)展，人們生活水平提高，數字高清電視逐漸普及，在各大賣場，對銷售過程中展示設備也隨之提出了更高的要求。但據調查，在中國現有的高清播放系統(tǒng)普遍存在價格昂貴，損耗高，壽命短及外部接口少等缺陷，導致無法普及。 針對這一現狀，本課題設計了一種以嵌入式處理器ARM系列32位嵌入式EM8623芯片為硬件平臺，嵌入式實時操作系統(tǒng)uclinux為系統(tǒng)軟件平臺的高清播放系統(tǒng)。 ARM(Advanced RISC Machines)既是一種處理器架構，又是公司的名稱，該公司主要設計處理器架構，并將其技術授權給其他芯片廠商。該處理器架構具有外型小，性能高等特點，多用于便攜式通訊工具，多媒體數字式消費類儀器和嵌入式系統(tǒng)解決方案等領域。本課題在充分考慮系統(tǒng)實用性和開發(fā)成本的基礎上，采用EM8623芯片為CPU，片外擴展FLASH和SDRAM存儲器。 uclinux系統(tǒng)從Linux2.0/2.4內核派生而來，雖然是為了支持沒有mmu(虛擬內存管理單元)的處理器而設計，但保留了操作系統(tǒng)的所有特性，為硬件平臺更好地運行提供了保證，也降低了軟件設計復雜度，提高了系統(tǒng)的實時性和靈活性，縮短了開發(fā)周期。 該高清播放系統(tǒng)具有工作時間長，性能穩(wěn)定等特點，采用面向對象和面向過程綜合編程方法，ASM，C，C++多種語言混合編程方式實現，使系統(tǒng)具有很高的健壯性和可擴展性。 基于ARM的高清播放系統(tǒng)在現場運行穩(wěn)定可靠，達到了預期的效果和實際要求。而且由于該高清播放系統(tǒng)外接接口豐富(包括常見的HDMI，S-Video，VGA，YPbPr，YCbCr)，連接使用方便，所以具有很好的市場價值，可廣泛應用于電視銷售柜臺，化妝品展示柜臺，聯網廣告機等領域。
標簽： ARM 播放 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-04-24
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噴油泵是柴油機燃油噴射系統(tǒng)中燃油的控制、供給單元，其性能的好壞直接決定著柴油機的加速性能、油耗大小、尾氣的排放質量等。準確測試噴油泵的各種技術參數對提高柴油機的各項技術性能具有十分重要的意義。嵌入式系統(tǒng)技術已經成為了最熱門的技術之一。基于ARM的嵌入式技術己經成為當前嵌入式領域研究的一個亮點。ARM公司的32位RISC處理器，以其高速度、低功耗、低成本、功能強等諸多優(yōu)異性能，應用越來越廣泛。uCLinux操作系統(tǒng)是從Linux衍生出來的一種操作系統(tǒng)，它是專為無mmu的微控制器開發(fā)的嵌入式Linux操作系統(tǒng)。它支持眾多嵌入式處理器類型，具有完善的各類驅動支持。 本文從噴油泵試驗臺控制系統(tǒng)總體結構入手，在詳細分析了系統(tǒng)所要檢測和控制的參數的基礎上，設計出噴油泵試驗臺控制系統(tǒng)總體架構。噴油泵試驗臺控制系統(tǒng)由兩個模塊組成：以80C196KB單片機為中心的噴油泵控制及數據采集系統(tǒng)，以S3C44BOX為中心的上位機監(jiān)控及管理系統(tǒng)。下位機通過RS232串口接收上位機的命令并執(zhí)行噴油泵試驗臺的電機轉速控制、燃油溫度控制、噴油次數計數、提前角監(jiān)控及燃油壓力顯示。上位機是整個試驗臺控制系統(tǒng)的管理者，主要完成給下位機發(fā)送特定的操作命令，完成實驗數據的顯示、收集和存儲，它有友好的中文顯示界面，可以完成簡單的數據管理操作。 文中詳細闡述了上位機的操作系統(tǒng)uCLinux的特點和移植過程。同樣對上位機的界面設計及運行環(huán)境MiniGUI進行了全面分析并給出移植和界面編程方法。在文章的最后，對噴油泵控制系統(tǒng)采用模糊控制算法進行優(yōu)化設計。詳細描述了模糊控制器設計所包含的三個主要部分：清晰量的模糊化接口、模糊控制規(guī)則及算法及模糊量的清晰化接口。 通過試驗證實，本文設計的噴油泵試驗臺控制系統(tǒng)技術路線正確合理。相信該可靠實用的控制系統(tǒng)配合噴油泵試驗臺使用將具有良好的市場潛力。
上傳時間： 2013-06-04
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作為嵌入式系統(tǒng)核心的微處理器，是SOC不可或缺的“心臟”，微處理器的性能直接影響著整個SOC的性能。 與國際先進技術相比，我國在這一領域的研究和開發(fā)工作還相當落后，這直接影響到我國信息產業(yè)的發(fā)展。本著趕超國外先進技術，填補我國在該領域的空白以擺脫受制于國外的目的，我國很多科研單位和公司進行了自己的努力和嘗試。經過幾年的探索，已經有多種自主知識產權的處理器芯片完成了設計驗證并逐漸進入市場化階段。我國已結束無“芯”的歷史，并向設計出更高性能處理器的目標邁進。 艾科創(chuàng)新微電子公司的VEGA處理器，是公司憑借自己的技術力量和科研水平設計出的一款64位高性能RSIC微處理器。該處理器基于MIPSISA構架，采用五級流水線的設計，并且使用了高性能處理器所廣泛采用的虛擬內存管理技術。設計過程中采用自上而下的方法，根據其功能將其劃分為取指、譯碼、算術邏輯運算、內存管理、流水線控制和cache控制等幾個功能塊，使得我們在設計中能夠按照其功能和時序要求進行。 本文的首先介紹了MIPS微處理器的特點，通過對MIPS指令集和其五級流水線結構的介紹使得對VEGA的設計有了一個直觀的認識。在此基礎上提出了VEGA的結構劃分以及主要模塊的功能。作為采用虛擬內存管理技術的處理器，文章的主要部分介紹了VEGA的虛擬內存管理技術，將VEGA的內存管理單元(mmu)尤其是內部兩個翻譯后援緩沖(TLB)的設計作為重點給出了流水線處理器設計的方法。結束總體設計并完成仿真后，并不能代表設計的正確性，它還需要我們在實際的硬件平臺上進行驗證。作為論文的又一重點內容，介紹了我們在VEGA驗證過程中使用到的FPGA的主要配置單元，FPGA的設計流程。VEGA的FPGA平臺是一完整的計算機系統(tǒng)，我們利用在線調試軟件XilinxChipscope對其進行了在線調試，修正其錯誤。 經過模塊設計到最后的FPGA驗證，VEGA完成了其邏輯設計，經過綜合和布局布線等后端流程，VEGA采用0.18工藝流片后達到120MHz的工作頻率，可在其平臺上運行Windows-CE和Linux嵌入式操作系統(tǒng)，達到了預計的設計要求。
上傳時間： 2013-07-07
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嵌入式系統(tǒng)近年持續(xù)迅猛發(fā)展，已經成為后PC技術時代信息化的中堅力量。由于嵌入式系統(tǒng)具有體積小、性能強、功耗低、可靠性高及面向行業(yè)應用的突出特點，目前已經廣泛應用于網絡、消費電子、國防軍事及自動化控制等領域。 ARM(Advaneed RIS Cmachines)公司的32位RISC處理器，以其高速度、低功耗、低成本、功能強和特有的16/32位雙指令集等諸多優(yōu)異性能，已成為移動通信、手持計算、多媒體數字消費等嵌入式解決方案中的首選處理器。在眾多的ARM處理器中，Samsung公司的S3C44B0X處理器以其低價格、低功耗及強大的網絡支持等優(yōu)點在市場上占有重要份額。 uClinux是從Linux衍生出來的優(yōu)秀嵌入式操作系統(tǒng)，專門針對沒有mmu的處理器設計，支持眾多嵌入式處理器類型。uClinux繼承了Linux的許多優(yōu)秀性能，有良好的網絡支持，完善的驅動支持，高度的模塊化，開放的源碼。uClinux已成為許多嵌入式系統(tǒng)研究領域的首選操作系統(tǒng)之一。 本課題以嵌入式手持式電能質量分析儀前期實驗開發(fā)板為研究目標，根據嵌入式體系結構和嵌入式系統(tǒng)設計的原理，構建了基于Samsung公司S3C44B0X ARM7 TDMI處理器的硬件開發(fā)平臺，并根據該硬件平臺的結構特點移植了uClinux操作系統(tǒng)，同時針對uClinux實時性能不高和嵌入式平臺硬件資源有限的缺點，結合uClinux多進程和共享內存機制設計了數據采集程序，實現了對三路0～2.5V模擬信號的高性能采集，增強了系統(tǒng)數據處理的實時性，提高了工作效率，為后續(xù)開發(fā)奠定了基礎。 論文從嵌入式系統(tǒng)應用的角度出發(fā)，分析了嵌入式體系結構、uClinux運行機制和內核特點；闡述了Bootloader設計及操作系統(tǒng)移植的要點；介紹了接口驅動及上層應用程序的設計方法等問題。
上傳時間： 2013-07-23
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隨著Internet的發(fā)展和后PC時代的到來，嵌入式系統(tǒng)成為當前IT產業(yè)的焦點之一，呈現了巨大的市場需求。具有良好的網絡支持和多任務處理能力的嵌入式系統(tǒng)為數據通信提供了新的解決方案。 本文的主要任務是實現接口模塊的網絡傳輸功能。該任務來自于某軍事預研項目中的定位與指揮系統(tǒng)部分。為了提高終端和接口模塊之間的數據傳輸速度，本文采用帶有完整網絡支持的嵌入式系統(tǒng)來實現數據傳輸。同時為了將本次的設計成果應用于以后的項目開發(fā)中，本課題還進行了文件系統(tǒng)，系統(tǒng)實時性等多方面的改進，實現了一個通用的功能完善的嵌入式軟件平臺。 本文選用某S3C4480開發(fā)板作為系統(tǒng)硬件平臺，嵌入式操作系統(tǒng)選用了專門為無mmu的處理器設計的操作系統(tǒng)uClinux。 本文的主要工作有： ●分析系統(tǒng)功能需求，提出系統(tǒng)方案設計； ●構建網絡傳輸功能所需的系統(tǒng)平臺，完成uClinux，Blob的移植工作，并實現斷電可保存的jffs2文件系統(tǒng)； ●為了實現網絡傳輸功能，為網絡設備RTL8019AS編寫驅動；同時為了增強系統(tǒng)的人機交互性能，本文對4x4鍵盤編寫了驅動程序； ● uClinux在實時性方面的缺陷對數據的實時傳送有一定影響，所以做了基于RTLinux的外部擴展的實時性的改造，并對任務切換時間進行了測試； ●網絡傳輸程序設計。首先完成了遵循定位與指揮系統(tǒng)中接口通信協議規(guī)定的通信數據的打包和解包。然后對比測試了TCP和UDP的傳輸速度。考慮到UDP協議傳輸的速度優(yōu)勢，在應用層做出了可靠性改造，經過對停等協議和滑動窗口協議的分析和比較，最終采用基于停等協議的改造方法，并完成了具體測試。
標簽： uClinux ARM 嵌入式系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：TI初學者
uclinux表示micro-control linux.即“微控制器領域中的Linux系統(tǒng)”，是Lineo公司的主打產品，同時也是開放源碼的嵌入式Linux的典范之作。uCLinux主要是針對目標處理器沒有存儲管理單元mmu（Memory Management Unit）的嵌入式系統(tǒng)而設計的。它已經被成功地移植到了很多平臺上。由于沒有mmu，其多任務的實現需要一定技巧。
標簽： uClinux
上傳時間： 2013-06-13
上傳用戶：天大地大
NXP半導體設計的LPC3000系列ARM芯片，適用于要求高性能和低功耗結合的嵌入式應用中。 NXP通過使用90納米的處理技術，將一個帶有矢量浮點協處理器的ARM926EJ-S CPU內核與一系列包括USB On-The-Go在內的標準外設結合起來，從而實現LPC3000的性能目標。LPC3000系列ARM可工作在高于266MHz的CPU頻率下。ARM926EJ-S CPU內核加入5級流水處理并采用哈佛結構。該內核還具有一個完整的存儲器管理單元（mmu），以提供支持現代操作系統(tǒng)多程序設計所需的虛擬存儲器功能。ARM926EJ-S CPU內核還包含了帶有單周期MAC操作的一系列DSP指令擴展，以及Jazelle Java字節(jié)代碼執(zhí)行。NXP實現的器件具有一個32kB指令高速緩存和32kB數據高速緩存。
上傳時間： 2013-11-20
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介紹幾種常用的仿真器的設計方案，通過比較分析各自原理的優(yōu)缺點，結合硬件性能，設計了基于ZWFcore的指令集仿真器ZWISS。通過對其CPU、多級存儲單元、陷阱、內存管理單元（mmu）、存儲保護系統(tǒng)（MPS）以及物理內存屬性（PMA）的仿真，較完善地完成對ZWFcore的仿真。為DSP硬件評估、DSP算法實現提供了良好的軟件模擬平臺。
上傳時間： 2013-10-09
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