隨著現代控制理論在機電技術領域的不斷發展，多電動機協調控制技術在機電控制系統中得到廣泛的應用，給嵌入式系統的數控應用提供了巨大機遇。傳統的伺服運動控制很難在處理大數據量、復雜算法時保證系統的靈活性和實時性。嵌入式系統是近年來發展起來的以應用為中心并且軟硬件可裁剪的實時系統，它的特點是高度自動化，響應速度快等，非常適合于要求實時的和多任務的場合。 本文以嵌入式數控系統為項目背景，研究設計了一種基于ARM和FPGA的嵌入式數控系統的方案。設計中，通過QuartusⅡ、ModelSim和Protel 99等電子設計自動化開發工具完成了一個高性能嵌入式軟硬件系統的設計及仿真驗證；采用了實用小巧的嵌入式實時操作系統μC／OS-Ⅱ，為應用系統的實時性提供了保證。該嵌入式數控系統滿足了用戶對應用系統實時性和快速處理的要求，具有較廣泛的應用前景。 通過本課題實踐表明，基于ARM和FPGA構建嵌入式數控系統的應用方案完全可行、合理，同傳統的人機交互系統設計相比，能大量地減輕研發任務，提高研發速度，能夠在短時間內得到控制性能優秀的數控系統。而μC／OS-Ⅱ實時操作系統的加入，使得系統很好地進行多任務處理，并保證了系統的實時性。
上傳時間： 2013-07-22
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語音識別技術是信息技術領域的重要發展方向之一,小詞匯量非特定人孤立詞語音識別是語音識別領域中一個具有廣泛應用背景的分支,在家電遙控、智能玩具、人機交互等領域有著重要的應用價值.語音識別芯片從20世紀90年代開始出現,目前的語音識別芯片都是以DSP為核心集成的語音識別系統,算法主要通過軟件實現,為了提高速度和降低成本,下一代語音識別芯片將設計成軟硬件協同實現,本文的目的是使用全硬件方法實現語音識別算法,為軟硬件協同實現的方案提供參考.本論文主要完成了以下工作:(1)在選定的FPGA平臺上,完成了整個系統的硬件設計.(2)對于硬件中難于實現而且占用較多資源的乘法器、求對數、求平方根以及快速傅立葉變換等關鍵模塊,本文都根據電路的具體特點,給出了巧妙的實現方案,完成了算法需要的功能.(3)設計中使用了模塊復用和流水線技術.(4)根據設計結果,給出了各個模塊占用的硬件資源和運行速度.實驗結果表明,本文所設計的硬件系統能夠正常工作,在速度和面積方面都達到了設計要求.
上傳時間： 2013-06-12
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隨著計算機與信息技術的發展，生物特征識別技術受到了廣泛的關注。指紋識別是生物特征識別中的一項重要內容，一直以來是國內外的研究熱點。 嵌入式自動指紋識別是指指紋識別技術在嵌入式系統上的應用。傳統的嵌入式自動指紋識別系統多采用單片DSP或MIPS處理器來完成算法，由于DSP或MIPS處理器只能根據程序順序執行，在指紋匹配過程中只能和整個庫中的指紋進行一一匹配，因此這類系統在處理較大指紋庫時下匹配時間相當長。為了克服這個缺點，本文構建了浮點DSP和FPGA協同處理構架的硬件平臺，充分利用DSP在計算上的精確度和FPGA并行處理的特點，由DSP和FPGA共同處理匹配算法。 本文的主要工作如下： 1．設計了一個硬件系統，包括DSP處理器、FPGA、指紋傳感器、人機交互接口和USB1.1接口。同時，還設計了各硬件模塊的驅動程序，為應用程序提供控制接口。由于系統中DSP工作頻率為300MHz，其中某些器件的工作頻率達到了100MHz，因此本文還給出了一些信號完整性分析和PCB設計經驗。 2．編寫了Verilog程序，在FPGA中實現了9路指紋的并行匹配。由于FPGA本身的局限性，實現原有匹配算法有很大困難。在簡化原有匹配算法的基礎上本文提出了便于FPGA實現“粗匹配”算法。此外，還設計了用于和DSP通信的接口模塊設計。 3．完成了系統應用程序設計。在使用uC/OS-Ⅱ實時操作系統的基礎上設計了各系統任務，通過調用驅動程序控制和協調各硬件模塊，實現了自動指紋識別功能。為了便于存放指紋特征信息，設計了指紋庫數據結構，實現了指紋庫添加、刪除、編輯的功能。 最終，本系統實現了高效、快速的進行指紋識別，各模塊工作穩定。同時，模塊化的軟硬件設計使本系統便于進行二次開發，快速應用于各種場合。
上傳時間： 2013-06-05
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基于ARM的嵌入式運動控制器是集計算機數字控制技術、ARM技術、運動控制技術以及嵌入式操作系統技術等技術為一體的技術含量高的運動控制器；是對低成本、高性能運動控制器研究的一個新的嘗試。本論文的研究重是點基于雙端口RAM上下位機通訊的數控系統總體軟件架構設計、嵌入式運動控制器軌跡規劃算法的研究、嵌入式系統軟件的構建以及運動控制器外設驅動程序的開發，其主要工作及成果如下： 1．針對數控系統上下位機信息交互頻繁，提出了一種基于雙端口RAM通訊結構的上下位機交互方式，實現了上下位機信息的高速、穩定通訊；且完成了基于雙端口RAM上下位機通訊結構的數控系統總體軟件架構設計。 2. 針對目前高速數控加工軌跡規劃中存在的一些關鍵問題進行深入的探討。提出一種軌跡拐角的速度平滑方法，當高速加工不在同一直線方向而形成拐角的加工段時，在拐角過渡時能獲得很好的速度響應和較小的輪廓誤差；還提出了一種高速數控加工小線段的前瞻平滑算法，當高速加工多段微小直線段時，能夠優化規劃多段微小線段的加工速度，有效避免了頻繁的加減速給系統帶來較大沖擊以及加工效率低的問題。 3. 構建了適合本運動控制器系統的系統軟件；研究了嵌入式運動控制器引導程序的移植、嵌入式Linux內核的優化配置以及根文件系統的構建。 4．探討了Linux驅動程序開發的原理以及流程；并以雙端口RAM為例介紹了運動控制外設驅動程序開發的方法。
上傳時間： 2013-07-02
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生物識別技術代表了未來身份驗證技術的發展方向，而指紋識別技術又是最可靠、最有效的生物識別技術之一。目前，指紋識別技術是優于其它生物識別技術的身份鑒別方法。這是因為人的指紋各不相同、終生基本不變的特點已經得到公認，特別是現有的指紋識別算法已達到識別迅速、準確可靠的水平，是完全可以商業化的生物識別技術。 傳統的指紋識別系統多是基于PC平臺，這種系統將指紋圖像處理和指紋匹配甚至指紋采集控制都放在PC平臺上，在獲得了較高速度和開發效率的同時，缺點也是顯而易見的，其體積龐大，成本較高。而已有的嵌入式指紋識別系統多是基于單片機和DSP的，不是在運算速度上受到硬件限制，就是在系統的擴展性、可維護性及用戶交互上有諸多不足。 近年來指紋識別應用的普及對自動指紋識別系統的便攜性和易用性提出了更高的要求，指紋識別技術正向著小型化和嵌入式的方向發展。在微電子領域，以ARM、DSP、FPGA為代表的嵌入式微處理器的性能飛速提高，為構建嵌入式系統提供了硬件保證。 ARM是當前最為流行的32位RISC處理器架構，目前ARM占RISC處理器市場的七成左右。三星公司的S3C2410是基于ARM920T內核的通用32位微處理器，它具有高性能和低功耗的特性，被設計用于手持設備和通用嵌入式系統。 嵌入式系統對操作系統和其上運行的軟件有特別的要求。針對本課題所采用的ARM硬件平臺，詳細介紹了嵌入式操作系統Arm-Linux的移植。分別說明了交叉編譯工具鏈的安裝、引導裝載器的移植和Linux內核的裁減和交叉編譯過程。為了運行應用程序，還介紹了文件系統的構建。 指紋識別系統需要指紋采集設備。FPS200是Veridicom公司推出的第三代半導體指紋傳感器，是一款專為嵌入式系統設計的高性能、低成本、低功耗的電容式固態指紋傳感器。本文詳細闡述了基于FPS200的USB接口指紋采集卡的設計與實現。 指紋圖像處理與匹配是整個系統的重要環節，論文介紹了圖像處理與匹配的一般概念，并提出了新的指紋匹配方法。指紋匹配是自動指紋識別中的一個難點。現有的指紋匹配方法大致可以歸結為圖形匹配和人工神經網絡匹配兩大類，本文提出的基于線段的特征點匹配算法屬于圖形匹配。 嵌入式系統需要完善的軟件支持。隨著嵌入式技術的飛速發展，用戶交互界面也由傳統的字符界面向圖形界面轉變，圖形用戶界面系統得到了長足的發展。MiniGUI 是一個非常適合于工業控制實時系統以及嵌入式系統的可定制的、小巧的圖形用戶界面支持系統。本文介紹了基于MiniGUI的可視化指紋識別軟件設計。 綜上所述，本文針對特定硬件條件，構建了定制的嵌入式操作系統；設計了支持USB數據傳輸的指紋采集卡；指紋圖像的濾波、提取特征和指紋特征匹配均針對嵌入式系統的實際情況進行了優化；利用MiniGUI圖形支持庫完成了界面美觀友好的可視化指紋識別程序。系統具有安全可靠、易于擴展、性價比高等優點。
上傳時間： 2013-08-02
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作為新能源與汽車工業相結合的產物，燃料電池汽車已經逐漸成為了汽車家族的后起之秀。隨著電子控制單元與車載設備的不斷增多，傳統內燃機汽車的儀表盤已經不能滿足以燃料電池為動力的汽車儀表復雜信息顯示的要求。本文以燃料電池汽車為研究背景，設計開發了基于嵌入式技術的儀表系統，實現了對燃料電池汽車整車運行狀態以及模塊數據的實時監測、存儲與圖形化顯示。 本文介紹了燃料電池汽車儀表系統的設計原理，對儀表系統進行了需求分析，確定了系統整體框架與模塊劃分，提出了基于ARM微處理器、實時操作系統以及圖形用戶界面的儀表系統解決方案。該方案采用高性能的S3C44BOX作為底層核心處理器，以RTOS和GUI為中間層構建軟件系統平臺，在此基礎上以實時多任務軟件設計方法進行儀表系統應用程序的開發。 在上述方案的基礎上，進行了儀表系統硬件平臺的設計，包括存儲器系統、通信總線、人機交互界面等接口電路的設計。根據高速數字電路的設計要求，在雙面板上實現了基于ARM的燃料電池汽車儀表系統的PCB布線。編寫了系統初始化代碼，完成了對硬件平臺的調試工作。 根據儀表系統的實際情況，選擇了實時多任務操作系統μC/OS-Ⅱ和嵌入式圖形用戶界面μC/GUI作為本系統的軟件平臺，完成了兩者在儀表系統硬件平臺上的移植。針對μC/GUI環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。μ按照實時多任務軟件的開發流程，設計了儀表系統應用程序，包括CAN總線監聽任務、數據處理任務、用戶界面任務以及歷史數據記錄任務等，劃分了各個任務的優先級，確定了任務之間的通信同步機制，描述了各個任務的主要功能和實現方法，重點論述了基于μC/GUI的用戶界面任務設計的思路與過程，最后介紹了在硬件平臺上進行系統集成、軟硬件聯合調試以及系統測試的流程。
上傳時間： 2013-06-20
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隨著生活水平的提高，人們對環境的要求越來越高，如何獲取實時、可靠的環境數據已經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域，傳統的環境監測手段已經無法滿足需要。無線傳感器網絡具有低功耗、自組織、可靠性高等優點，非常適合野外環境監測。 本文介紹了環境監測無線傳感器網絡中的網關設計。從低功耗和可靠性出發，網關的ZigBee通信模塊采用CC2430，負責組建管理無線環境監測網；GPRS模塊采用TC35，實現了環境監測網絡與監控系統的無線數據傳輸；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，實現兩種網絡的協議轉換。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，設計了串口驅動、ARM與ZigBee通信、ARM發送短消息、人機交互以及監控中心軟件等；對ZigBee網絡中的組網、數據傳輸等進行了研究，設計了星型無線傳感器網絡，介紹了系統的測試情況。結果表明，星型ZigBee環境監測網絡能通過GPRS網絡實現對ZigBee網絡的監測，整個系統具有實時、可靠、低功耗、監測范圍廣等優點。
上傳時間： 2013-06-13
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隨著科學技術的進步和人民群眾生活水平的提高，視頻監控系統在工業生產、國家安防、日常生活中得到了廣泛的應用。實時的遠程視頻監控，能夠及時、直觀地為人們提供動態現場信息。遠程視頻監控已經逐步成為現代社會管理的重要手段之一。與傳統的視頻監控系統相比，嵌入式遠程無線監控系統具有體積小、攜帶方便、可以進行遠距離監控等優點，從而有著良好的應用前景。 本文在總結分析即有的研究成果的基礎上，將先進的嵌入式技術、視頻技術、無線網絡技術有效的結合在一起，力圖設計出一款便攜式、低功耗、高電池使用壽命、硬件與軟件資源管理高效合理、人機交互性能良好的手持式無線視頻監控終端。通過對Windows CE．NET嵌入式操作系統下進行USB相關設備驅動程序開發的研究與分析，在本手持終端中實現了USB host端功能，以滿足對USB設備的即插即用操作。本手持終端將會極大程度上方便監控保安人員，使得他們不必隨時守候在傳統的基于PC的視頻監控機旁，實現企業樓宇及智能小區中電子巡更的任務。 本文首先對無線視頻監控系統的發展現狀進行分析與研究，主要包括：無線視頻監控系統的定義、特點、分類、應用以及發展趨勢；之后介紹ARM處理器并對無線網絡的發展狀況進行研究分析，重點對無線網絡中無線局域網技術進行闡述；然后筆者利用一款基于ARM920T核的微處理器S3C2410來構建Windows CE.NET操作系統下的無線視頻監控手持終端，在此詳細闡述了該手持終端硬件、軟件平臺的研究與設計；最后為了使該終端支持不同類型的非標準USB存儲設備以及從、USB接口可擴展性方面的考慮，通過對Windows CE．NET下的USB系統結構和設備驅動程序開發包的分析，研究了在Windows CE.NET嵌入式操作系統下進行USB相關設備驅動程序開發的過程。
上傳時間： 2013-06-26
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隨著嵌入式技術和網絡技術的發展和應用，充分結合兩種技術優勢的遠程數據采集終端正在不斷地被研究和開發。本文即是此背景下，綜合以往遠程數據采集終端的優缺點，對基于ARM的遠程數據采集智能終端予以研究和實現，該終端具備GPRS和INTERNET兩種接入方式。可通過RS232或A/D模塊采集用戶終端設備數據信息；在GPRS接入方式下使用GPRS無線數據終端通過GPRS網絡接入互聯網，在INTERNET接入方式下則直接接入互聯網；接入后則可向遠程控制中心上傳用戶終端據信息。本文研制的遠程數據采集終端可廣泛地應用包括環保數據采集在內的多種數據遠程采集場合。 本文主要做了以下研究工作： 1、對硬件資源進行了外圍擴展，對S3C44BOX處理器芯片的外圍硬件進行了擴展設計，使之具備了滿足使用需求的最小系統硬件資源。包括外圍存儲、LCD、鍵盤、以太網卡和GPRSi匿信模塊等。 2、運用多任務操作系統可以有效的組織并行任務的處理，本文對μc/os-Ⅱ操作系統進行了移植，對原有μc/os-Ⅱ操作系統的搶占式調度機制進行了改造，使之成為整體搶占，局部輪詢的調度機制；使之較好地滿足了實際要求。 3、無論采用GPRS方式還是INTERNET方式，設備終端與INTERNET實現通信都必須具備相應的協議。本文實現了TCP/IP有關網絡協議棧的建立，對協議進行了簡化設計，實現了兩種方式的接入，滿足了嵌入式終端的要求。 4、為了使終端具備較好的人機交互能力，構建了嵌入式圖形界面，實現了LCD圖形顯示和鍵盤輸入控制的交互功能。 通過以上工作，建立了一個功能齊全，實時可靠，基于嵌入式系統的遠程數據采集終端。
上傳時間： 2013-07-17
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生化分析儀是醫療機構進行臨床診斷所必須的儀器之一。它通過對血液等人體體液的分析來測定諸如葡萄糖、膽固醇等生化指標，這些常規生化指標可以幫助醫生診斷疾病。生化分析儀在臨床診斷和化學檢驗中具有重要作用。 目前的半自動生化分析儀多以8位單片機為中央處理器，限制了儀器的性能。本文將嵌入式技術應用于生化分析儀的研制當中，選用了32位的ARM9處理器$3C2410A，嵌入Linux操作系統，搭建ARM+Linux的平臺，設計了智能型半自動生化分析儀。 本文介紹了生化分析儀的原理——朗伯．比爾定律及其核心部件——光電比色計。對半自動生化分析儀的整體架構進行了說明。 半自動生化分析儀硬件結構上由電源、時鐘、復位電路，存儲器系統，液路控制系統，光路控制系統，恒溫控制系統(包括溫度測量和溫度控制)，數據采集系統，人機交互系統(包括鍵盤、觸摸屏、液晶顯示器LCD和微型打印機)和其他一些接口等組成，對于這些外圍硬件模塊本文給出了詳細設計。 在半自動生化分析儀軟件設計方面，本文詳細介紹了交叉編譯調試環境的建立，引導裝載程序U-Boot的移植，Linux內核的裁減與移植，設備驅動程序的設計，文件系統的建立與移植，應用程序的編寫與移植。 本生化分析儀的功能包括MiniGUI圖形用戶界面、運動控制、溫度控制、數據處理、打印功能及SQLite數據庫管理等。該新型半自動生化分析儀使用方便，性價比高，適用于國內的中小型醫療機構。
上傳時間： 2013-04-24
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