單片微型計算機(單片機)是將微處理器CPU、程序存儲器、數據存儲器、定時/計數器、輸入/輸出并行接口等集成在一起。由于單片機具有專門為嵌入式系統設計的體系結構與指令系統，所以它最能滿足嵌入式系統的應用要求。Intel公司生產的MCS-51系列單片機是我國目前應用最廣的單片機之一。 隨著可編程邏輯器件設計技術的發展，每個邏輯器件中門電路的數量越來越多，一個邏輯器件就可以完成本來要由很多分立邏輯器件和存儲芯片完成的功能。這樣做減少了系統的功耗和成本，提高了性能和可靠性。FPGA就是目前最受歡迎的可編程邏輯器件之一。IP核是將一些在數字電路中常用但比較復雜的功能塊，設計成可修改參數的模塊，讓其他用戶可以直接調用這些模塊，這樣就大大減輕了工程師的負擔，避免重復勞動。隨著FPGA的規模越來越大，設計越來越復雜，使用IP核是一個發展趨勢。 本課題結合FPGA與8051單片機的優點，主要針對以下三個方面研究： (1)FPGA開發平臺的硬件實現選用Xilinx公司的XC3S500E-PQ208-4-C作為核心器件，采用Intel公司的EEPROM芯片2816A和SRAM芯片6116作為片內程序存儲器，搭建FPGA的硬件開發平臺。 (2)用VHDL語言實現8051IP核分析研究8051系列單片機內部各模塊結構以及各部分的連接關系，實現了基于FPGA的8051IP核。主要包括如下幾個模塊：CPU模塊、片內數據存儲器模塊、定時/計數器模塊、并行端口模塊、串行端口模塊、中斷處理模塊、同步復位模塊等。 (3)基于FPGA的8051IP核應用用所設計的8051IP核，實現了對一個4×4鍵盤的監測掃描、鍵盤確認、按鍵識別等應用。
上傳時間： 2013-04-24
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基于ARM的嵌入式網絡電能計量系統的研究電力電子與電力傳動專業隨著市場經濟的不斷發展，人們生活水平的日益提高，用電量也持續上升。電能的計量是否公平、公正已成為人們十分關心的問題。作為電能量的計量工具電能表已成為各行各業用電不可缺少且非常重要的儀表。由于傳統的電能表有計量不精確、人工抄表費時費力、統計繁瑣等缺點，因此，研究開發高精度、低功耗、網絡化、智能化的電能表是明顯的趨勢。 嵌入式系統技術是近幾年電子產品設計領域最為熱門的技術之一，目前已廣泛應用于工業控制、智能交通、信息家電、公共服務等領域。嵌入式系統正對人類的后PC時代產生著深遠的影響。 本文針對傳統的機電式電能表的缺點和不足，結合當前的嵌入式系統技術和網絡技術，研究并設計了一套基于ARM處理器、CAN總線和以太網傳輸的嵌入式網絡電能表系統。此系統主要由網絡中繼模塊和電能量采集終端兩部分組成。網絡中繼模塊硬件采用了PHILIPS的LPC2290作為中央處理器。LPC2290是一款16/32位RISC微處理器，采用ARM公司的ARM7TDMI-S內核，提供了兩路CAN總線和其它一些片上通用外設接口。采用L2C2290處理器，不但降低了整個系統的設計成本，而且也大大減少了額外的接口電路。網絡中繼模塊軟件是通過μCLinux操作系統內嵌的BOA實現嵌入式WEB服務器，并應用CGI接口程序完成了動態網頁程序的編制。電能量采集終端采用專用電能芯片、單片機和CAN控制器實現。網絡中繼模塊和電能量采集終端之間通過CAN總線進行通信，保證了信息的可靠性。當客戶端通過網絡瀏覽器訪問WEB服務器時，CGI程序就將電能量采集終端所采集的電能量數據上傳給客戶端，實現網絡自動抄表。
上傳時間： 2013-06-23
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溫度的測量和控制在工業生產中有廣泛的應用，尤其在石油、化工、電力、冶金等工業領域中，對溫度的測量和監控是非常重要的一個環節，溫度參數是工業控制中的一項重要的指標。 本文主要研究了基于ARM9架構的嵌入式Linux系統在工業領域中各種爐溫控制場合中的應用。目前控制方案主要是采用傳統的PLC和單片機進行控制。PLC主要是針對單項工程或者重復數極少的項目，靈活性相對不足，并且體積大，成本相對較高；而單片機主要用于小型設備的控制，具有成本低，功耗低，效率高的特點，但可移植性較差。為了適應信息產業的發展，新技術革新以及產業的專業化現代化的發展，本文針對PLC和單片機控制的優缺點和應用場合提出了采用ARM9嵌入式微控制器AT91RM9200和Linux操作系統相結合的嵌入式溫度控制系統，具有系統擴展性強、可靠性高、響應速度快、體積小等特點，為用戶提供了一種新型的控制方案。 本文首先論述了嵌入式操作系統的組成，接著設計了溫度控制系統的硬件系統，主要包括CPU模塊、模擬電路模塊、存儲模塊和通信模塊四個部分：在對溫度控制系統的軟件部分的設計中，主要是針對Boot-Loader的移植、Linux內核移植、根文件系統的定制、驅動程序的編寫和應用程序的編寫五部分進行設計。 系統功能主要是循環采集AD通道數據，上傳AD數據到服務器，接收服務器下發的控制數據包，記錄日志等。通過在線運行測試，該系統穩定可靠，采集和控制效果良好，可有效降低了生產成本和工人的勞動強度，為安全生產提供保證。
上傳時間： 2013-04-24
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ZigBee是近年來出現的一種新型無線通信技術，其具有近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的特點，在家用系統控制、樓宇自動化、工業監控領域具有廣闊的市場空間。ZigBee的物理層和數據鏈路層由IEEE802.15.4工作組制定，高層(網絡層、數據安全性及互邊互通應用)由ZigBee聯盟負責。 隨著ZigBee技術在工業現場應用，越來越多的ZigBee設備終端將出現在工業現場，這就提出了將這些ZigBee設備與傳統的以太網連接起來要求，為此需要設計一個無線的ZigBee網關來進行數據轉發，因此對ZigBee網關的研究和設計具有重要的意義。 本系統選用基于ARM 920T內核的S3C2410作為ZigBee網關的主處理器，并且選用符合802.15.4標準的CC2420作為ZigBee網關的無線收發器。為了降低開發成本以及方便程序升級，網關選用開源嵌入式Linux操作系統，基于2.6.內核進行開發。本文主要對網關軟件部分進行了深入研究。軟件部分主要由2個程序組成：無線收發器的驅動程序和網關程序。其中網關程序主要包含Zigbee協議棧模塊和網關通信模塊。開發和測試主要語言采用標準C語言，驅動部分測試部分采用Bash腳本。 本文首先介紹了無線通信的背景知識和ZigBee協議棧，然后詳細闡述了采用Linux來進行無線收發器驅動程序設計的關鍵點，同時對基于Linux的嵌入式ZigBee網關協議棧進行了移植，并且給出了ZigBee網關通信程序的設計方法以及程序的編譯、調試和測試方法，實現了將ZigBee設備的數據及其狀態轉發給上位數據服務器的過程，最后還提出了作者對未來工作方向的一些改進思路和方法。
上傳時間： 2013-07-17
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嵌入式系統是為了專用目的內建到產品內部，實現控制、管理、通信等功能的計算機電路與軟件的集合體。隨著Internet的發展和后PC時代的到來，嵌入式系統的應用越來越廣泛。目前嵌入式系統技術已經成為了最熱門的技術之一，嵌入式產品已經在IT產業中占有很大的比重，同時大量的嵌入式應用也對嵌入式設備的性能和功能提出了更高的要求。 隨著國內嵌入式應用的發展，ARM因其高性能、低功耗、低成本而成為移動通信、便攜設備、消費與圖像應用等嵌入式產品的首選。Linux是使用最廣泛的操作系統，它能運行在包括ARM在內的所有主要處理器架構上。清晰的結構與開放的源碼使Linux成為一個非常具有活力，節奏明快的操作系統。近年來對嵌入式Linux的研究正進行得如火如荼，并獲得了長足的進步。基于ARM與IJnux的嵌入式技術已經成為當前嵌入式領域研究的一個亮點，應該被廣泛重視和應用。 本設計的目的正是建立一個完整的基于ARM9核心處理器和嵌入式IJnux操作系統的嵌入式開發平臺，為嵌入式系統開發提供一個完整的軟硬件環境。 論文的背景是教研室的嵌入式圖像處理應用項目。作者在項目中承擔嵌入式系統主板、LCD驅動板、BootLoader軟件、LCD及鍵盤驅動程序設計任務。因此本論文將研究如何構建一個完整的、性能優良的ARM嵌入式系統。論文首先介紹了嵌入式系統的基本概念、嵌入式系統的發展過程，然后進行功能分析和總體設計，分析嵌入式系統設計關鍵性問題，包括系統框架的設計、開發流程和開發原則以及對于嵌入式處理器和操作系統的選擇，這對基于嵌入式平臺的嵌入式應用系統設計具有普遍意義。隨后我們將重點論述基于ARM的嵌入式硬件平臺的設計、Linux操作系統內核的定制和交叉編譯、BootLoader、Linux驅動程序的開發過程。最后，總結了本文的主要研究工作，并結合當今信息產業的先進技術對該開發平臺做了展望。 論文提出的基于嵌入式平臺的應用系統潛力非常巨大，有待進一步的研究和探索。
上傳時間： 2013-06-18
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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?，F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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近年來，隨著計算機和通信技術的飛速發展，特別是網絡的迅速普及和3C(計算機、通信、消費電子)合一的加速，微型化和專業化成為發展的新趨勢，嵌入式產品已經成為了信息產業的主流，嵌入式系統技術也成為目前電子產品設計領域最為熱門的技術之一，目前已經廣泛地應用于軍事國防、消費電子、網絡通信、工業控制等各個領域。本文在研究視頻采集發展現狀和趨勢的基礎上，設計了一種基于32位處理器的嵌入式圖像采集和傳輸系統。此套硬件系統可應用于LCD顯示屏、桌面視頻、多媒體、數字電視機、圖像處理、可視電話和遠程戶外圖像采集等領域。 該圖像采集系統在硬件系統上以ARM芯片S3C44BOX為核心，利用CMOS圖像傳感器采集圖像；以FIFO幀存儲器暫存圖像數據，解決了ARM芯片與圖像傳感器之間速率的不同步問題；并充分利用了FPGA/CPLD高性能、低功耗、低成本的優點，用CPID器件控制整個圖像采集的時序邏輯。在軟件平臺移植了嵌入式操作系統’uClinux,并在此基礎上開發了底層的驅動程序和應用程序。體積小巧，具備圖像采集、顯示和遠程傳輸功能和良好的可擴展性。 全文共分為五個章節，第一章主要介紹了論文的課題背景和圖像采集技術的發展現狀，介紹了論文的研究目標和研究內容。第二章從硬件和軟件兩方面闡述了嵌入式圖像采集系統的總體設計方案，詳細介紹了硬件開發平臺嵌入式系統和軟件開發平臺嵌入式操作系統各自的定義和特點。第三章主要介紹基于ARM的圖像采集系統硬件設計方面的內容，包括各個模塊的具體實現方案、系統硬件性能分析和硬件電路的抗干擾設計等。第四章研究了基于uClinux平臺的幾個主要模塊的軟件設計，主要包括圖像傳感芯片的初始化和采集程序的實現、LCD控制器的初始化和圖像顯示程序的實現、以太網控制器的初始化和圖像數據傳輸程序的實現。第五章是對全文的一個總結，概括了作者所做的工作，提出所存在的不足并對后續的研究工作做了進一步的展望。
上傳時間： 2013-04-24
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本課題是江蘇省“十一五”工業攻關項目“總線化智能多參數高精度檢測及控制儀表開發與產業化(BE2006090)”。本項目要求多環境參數測控、多總線接口，選擇具有豐富接口的高速處理器作為本項目的核心。為滿足多參數測控精度和多網絡接口通訊可靠性，嵌入式設計是應用系統的理想選擇。本文所研究的多參數測控裝置是以三星公司生產的32位ARM微處理器S3C2410為核心的嵌入式系統，該系統能實時地獲取水環境參數，為水環境和多總線接口提供基本的數據和控制信息。 本文詳細地介紹了MODBUS和CAN-BUS總線協議和通訊原理，闡述了水產養殖幾個重要環境參數一溶解氧、溫度、PH值的檢測算法原理、以及傳感器調理電路和溫度、溶解氧的控制策略，進行了測控系統的硬件架構和各個模塊的原理設計，實現了操作系統的移植，編寫了驅動程序。在基于QT/E環境下實現了系統的測控和總線通訊部分上層軟件設計。提出并實施了系統測試方案，成功地完成了測控系統的硬件、軟件測試、以及通信功能測試和現場在線測試。 本論文的研究開發工作是在實踐的基礎上完成的，實驗結果證明該系統充分利用了S3C2410芯片提供的資源，具有高性能、低功耗、低成本的優點，在各個方面的性能比傳統的水環境參數測控系統有很大提高，通過測試實現了預期的各種功能，完全達到預期要求。
上傳時間： 2013-06-28
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隨著我國經濟建設的快速發展，人們的生活消費水平也越來越高，對餐飲業的服務質量和服務方式也不斷地提出新的要求?；谟嬎銠C處理和無線通信技術的餐飲服務系統應運而生，本文就基于ARM9的無線餐飲服務終端系統進行了研究和開發，通過對終端的操作，實現無線點菜功能。 在參考閱讀了大量信息資料的基礎上，確定了以嵌入式系統為終端、基于微功率短距離無線通信技術進行無線通信的整體設計方案。嵌入式系統成本低、體積小、功耗低且可靠性高，是開發餐飲服務終端系統的絕佳選擇，而微功率短距離無線通信技術開發容易，成本低廉。所以本課題選擇ARM嵌入式開發板和短距離RF無線數據傳輸模塊作為開發餐飲服務終端的硬件。 本文配置了適合嵌入式系統開發的交叉編譯環境，在此環境下，通過對系統引導程序的配置、對Linux內核的裁減和對root文件系統的定制，開發了基于本平臺的嵌入式Linux操作系統；用C語言編寫了基于無線數據傳輸模塊的無線通信應用程序，通過數據發送和數據接收，實現了點菜數據在餐飲服務終端和服務器之間的無線傳輸；設計了點菜終端的圖形用戶界面，操作者可在此界面上進行點菜操作，實現點菜功能。 在開發過程中，對Linux操作系統的內核源碼、運行和管理機制進行了深入研究，就啟動代碼的更改和內核的裁減進行了探討和開發；應用程序采用共享內存的Linux多線程技術進行功能處理，就線程管理問題的進行了分析探討。
上傳時間： 2013-06-12
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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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