隨著微處理器技術與信息技術的不斷發展，嵌入式系統的應用也進入到國防、工業、能源、交通以及日常生活中的各個領域。嵌入式系統的軟件核心是嵌入式操作系統。然而，國內在嵌入式系統軟件開發上有很多困難，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、基于優先級的可剝奪嵌入式實時內核，其特點是小巧、性能穩定、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中。 3.完成了μC/OS-II操作系統在目標板上的移植，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的優化算法。 5.完成了系統硬件設計，并根據補償算法和△T優化法則，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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這篇論文在系統分析國內外雷達伺服控制系統研究現狀的基礎上，選定以ARM為內核的基于ARM+FPGA的雷達伺服控制器為研究對象。 首先，根據雷達伺服控制系統功能要求與性能指標，進行系統的硬件設計：選擇基于ARM920T的S3C2410和Altera公司的FPGA芯片EP1C12Q240作為主控芯片，ARM與FPGA的連接形式采用中斷+存儲器的形式；將ARM與FPGA上多余的引腳引出作為將來升級的需要；還畫出ARM+FPGA的雷達伺服控制器的系統圖并制作了PCB板。 其次，選用PID對伺服系統進行控制，模糊神經網絡綜合了模糊控制和神經網絡的優點，并利用模糊神經網絡算法對PID參數進行在線調整。用Matlab7.1進行仿真，其結果表明：該控制算法對系統具有良好的控制效果，性能較常規PID得到較大改善。 最后，根據FPGA在伺服系統主要任務，用VHDL語言和原理圖在FPGA芯片中分別編制實現DAC0832接口控制功能、光電編碼器與脈沖發生電路的程序代碼；并在Quartus II6.0環境下通過仿真，且得到仿真的波形符合系統功能要求。采用C語言編寫在ARM中實現模糊神經網絡PID控制算法的代碼，通過CodeWarrior for ARM的編譯無誤后，生成可執行文件.axf,，調用AXD進行在線仿真調試。仿真結果表明：模糊神經網絡PID算法對伺服系統能夠進行有效控制。 結果表明：ARM作為伺服控制器的內核，其性價比與集成度高：用FPGA芯片實現接口電路使伺服控制器的可靠性高、速度快、可配置及連接方式靈活。因此采用基于ARM+FPGA的雷達伺服控制器，提高了系統的開放性、實時性、可靠性，降低了系統功耗，具有重要的應用價值。
上傳時間： 2013-06-30
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條碼技術是隨通信技術，計算機技術的發展應運而生的自動識別技術的一種。根據二進制編碼規則對應形成的由對光反映率不同的條、空組成的圖形，經光電掃描識讀器掃描，將采集的信息經處理器進行處理，從而達到自動識別的目的。條碼技術自出現以來，得到了人們的普遍關注，發展十分迅速，已廣泛用于交通運輸、商業、醫療衛生、制造業、倉儲業、郵電業等領域，極大的提高了數據采集和信息處理的速度，提高了工作效率，并為管理的科學化、信息化和現代化作出了貢獻。目前常用的是一維條碼，但一維條碼最大的弱點就是表征的信息量是有限的，需要依賴外部數據庫支持，離開這個數據庫條碼本身就沒有意義了。二維條碼克服了這一弱點，它是在一維條碼基礎上形成的高密度、高信息量的條碼，可以將大量信息在小區域內編碼，它本身就是一個完整的數據文件，是實現證件、卡片等信息存儲、攜帶并可以通過機器自動識讀的理想方法。 本課題采用流行的嵌入式技術，采用S3C44BOX作為二維條碼PDF417識別器的數據采集終端，該終端內嵌μC/OS-Ⅱ操作系統，將應用分解成多任務，簡化了應用系統軟件設計；使控制系統的實時性得到了保證，提高了系統的可靠性和穩定性；同時也增強了系統的可擴展性和產品開發的可延續性。 本課題的主要任務是PDF417(Portable Data File)二維條碼圖像的識別。先由掃描儀或照相機獲取二維條碼的原始圖像，再由PC(Personal Computer)計算機中的圖象處理程序對圖象數據進行處理，然后在條碼中定位單個碼字符號的圖像，利用算法識別出單個碼字符號。本文在條碼圖像的預處理方面進行了算法改進，取得了較好的成果，能夠有效的去掉干擾噪聲和圖像定位。通過實驗結果表明：本課題研究的二維條碼識別系統是比較令人滿意的。
上傳時間： 2013-08-01
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隨著信息化、網絡化和智能化的發展，嵌入式系統和加密技術成為當今熱門的技術。本文將兩方面的技術結合起來，在對ARM嵌入式系統和高級數據加密標準算法Rijndael作全面分析的基礎上，對其應用做了研究。 文中首先分析了嵌入式系統和數據加密算法的發展狀況，介紹了 ARM微處理器體系結構和 Rijndael 算法原理的相關知識。然后，結合課題研究，詳細介紹了開發板 SHX-ARM7 的硬件配置和嵌入式軟件開發環境的建立，包括 ADS1.2和超級終端的設置。 文中深入研究了嵌入式操作系統的移植和 Rijndael 算法在開發板上的編程實現，給出了仿真實驗結果。選擇移植的μC/OS-Ⅱ操作系統具有良好的實時性、可擴展性和可移植性，為進一步的嵌入式應用打下基礎。Rijndael 算法的實現分為三大模塊：密鑰擴展、加密和解密模塊，其結果可作為API函數，在嵌入式加密應用軟件編程中直接調用。 本文對基于 ARM 的 Rijndael 算法的應用進行了探討，給出了基于ARM微處理器與Rijndael算法的IC卡數據加密系統的設計方案，并提出了三種密鑰安全管理方案，經比較重點描述了“一卡一密、一次一密”的密碼管理思想。該方法能夠保證每張 IC 卡每次用來存儲重要數據時的初始密鑰都是隨機的，在一定程度上增加了破譯難度，提高了安全性。 在結論中闡述了尚需進一步解決的問題以及下一步的工作內容。
上傳時間： 2013-07-06
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嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁減，適應應用系統，對功能，可靠性，成本，體積，功耗嚴格要求的專用計算機系統[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技術。 隨著科學技術發展，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uclinux為系統軟件平臺的高清播放系統。 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解決方案等領域。本課題在充分考慮系統實用性和開發成本的基礎上，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，提高了系統的實時性和靈活性，縮短了開發周期。 該高清播放系統具有工作時間長，性能穩定等特點，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，使系統具有很高的健壯性和可擴展性。 基于ARM的高清播放系統在現場運行穩定可靠，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。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國內工業化、數字化的迅速發展，嵌入式開發在IT行業中的重要性越來越顯著。嵌入式開發領域對產品的功能性、穩定性、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作為開發平臺，以高性能的嵌入式處理器為工業控制等領域的主控制器可以有效地提高系統的可靠性、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方面，適合國內發展方向的解決方案以及系統基礎結構方面并不理想。首先，國外成熟的嵌入式實時操作系統大都成本高、結構復雜，不適合強實時應用；其次，因大部分實時操作系統不公開源碼，使開發的產品存在安全隱患。而類似μC/OS-II的小型強實時嵌入式操作系統內核雖然具有低成本、易控制、小規模、高性能等特性，但這類系統的基礎較為薄弱，面臨產品化和商業化還有一定的距離。 本文針對這種情況，結合現有的操作系統內核理論及嵌入式強實時系統的特殊需求，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處理器環境下使用的內核。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： 針對嵌入式環境中高效、簡潔、易擴展、易剪裁的要求，對內核體系結構框架進行了設計。內核整體上采用分層結構，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。 針對系統快速和穩定的實時響應能力需求，為IRQ中斷建立了統一的中斷入口，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調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行為的可預測性需求，在調度算法方面采用基于優先級位圖的搶占閾值調度算法，提高了處理器的利用率和任務集合的可調度性，減少了內核存儲開銷；在共享資源訪問控制方面，以優先級天花板協議為依據，使用互斥事件解決優先級反轉和死鎖問題的發生。 為了保障系統的強實時性能，本文還對內核的時鐘管理、內存管理等方面進行了設計。最后，通過實時性能測試，結果表明該實時內核有很好的強實時特性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國有銀行向商業銀行的轉變,銀行的設備采購標準會越來越高，與此同時，銀行柜臺業務量的增加，使得老一代的銀行專用打印機無論在速度上還是在使用的方便性上都顯得力不從心，為了占領市場，公司有必要開發新型的、使用更加方便的打印機。 老一代打印機在打印存折時，柜臺工作人員要把存折放準位置，要不然打印會偏離預定位置，在打印信函時，有的冷僻字無法打印出來，軟件無法下載升級。為了加快柜臺處理速度，減小柜臺工作人員的工作量，需要開發能自動糾偏定位，字符完善的打印機。 本文在分析需求的基礎上，比較當前流行的處理器，選用Atmel公司的ARM芯片AT91M42800A作為處理核心，使用Xilin公司的20萬門的FPGA XC2S200做硬件邏輯控制，通過光電傳感器和相關的控制電路來實現自動糾偏定位。在嵌入式操作系統上選用Nucleus Plus，約95％的Nucleus Plus代碼用C語言編寫，因此它能很方便移植，同時它還提供全部源代碼，這樣便于開發。另外，它還只要一次性付費，這使得它有很好的成本優勢。 文中詳細說明了本系統的硬件、固件的實現。在硬件上闡述了一些單元電路，包括存儲器電路，接口電路，傳感器電路等的設計思路和實現方法。通過光電傳感電路，步進電機控制和軟件結合，形成閉環控制，從而實現了快速自動糾偏定位；通過大屏幕的LCD顯示實現了操作界面的簡單化；采用大容量的存儲器以及大字庫解決了冷僻字無法打印的問題；固件部分詳細闡述了系統上電啟動過程，包括Bootstrap模塊和loader模塊，Bootstrap模塊主要功能是重定位存儲器，初始化基本硬件以及Loader模塊的自動在線下載升級。Loader模塊的主要功能是下載FPGA的配置代碼，初始化鍵盤和顯示器，然后調用Nucleus Plus初始化代碼，從而建立和調用任務。 本文通過總結測試結果，與老一代打印機相比，新打印機在智能化上實現了自動糾偏定位，使得打印機操作人員不需要準確放置存折，就能正確打印，提高了工作效率；在打印速度上比原系統提高30％，還可方便地實現軟件升級。 當然，新的打印機在存折偏移很大時，要耗費長時間才能把存折推到正確位置。這要在糾偏算法上做進一步的改進。
上傳時間： 2013-04-24
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基于刪的μC/OS-Ⅱ移植及其CAN總線應用研究流體機械及工程專業近年來，嵌入式系統受到科學與工程各個領域研究者的密切關注，成為研究的一個熱點。隨著嵌入式系統的復雜性不斷增加，嵌入式操作系統成為嵌入式系統中最重要的組成部分。在嵌入式系統中，μC/OS-Ⅱ憑借其結構清晰、源代碼開放和實時性好等優勢，成了監控系統等領域的技術熱點。嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ與模塊化硬件相結合，共同構成一個可以重復利用的軟硬件系統平臺，不但可以提高開發效率，還可以提高系統的可靠性和實時性，滿足日益復雜的應用需求。 在國內監控領域中，大多采用了集散式監控系統，雖然克服了集中式監控系統的缺點，但還存在著效率較低，錯誤處理能力不強等缺點。而且設備的兼容性不好，系統實時性、可靠性也不高。采用CAN現場總線可很好的克服上述一些缺點，具有很強的抗干擾能力。CAN總線把所有掛接在總線上的智能設備聯接成網絡，構成自動化系統，實現對現場設備的實時監控。 基于這些考慮，本文選擇了以IPC2290芯片(內部集成了CAN模塊)為微控制器的MagicARM2200教學實驗開發板作為學習和研究的開發平臺，把μC/OS-Ⅱ這個實時微內核操作系統嵌入到該芯片中。在深入研究CAN通信模塊特點和驅動的基礎上，把其驅動移植到μC/OS-Ⅱ操作系統中。并在實時操作系統μC/OS-Ⅱ上通過設計—個帶A/D轉換的CAN智能模塊來闡述智能模塊軟硬件設計方法，這些工作為搭建基于CAN總線的實際測控系統方案提供了理論基礎。 本文使用的CAN通信方案具有極大的靈活性，能方便和簡潔的運用到各種測控系統中。實驗結果證明了該方案的有效性和正確性，并且具有實際的應用價值。最后，本文作者在CAN智能模塊的基礎上搭建了基于CAN總線的多相流動實驗臺的測控系統方案。
上傳時間： 2013-07-16
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本課件可用來與作者編著的《C語言程序設計教程》（人民郵電出版社）配合使用，也可獨立使用。 使用中，編譯器最好使用VC++6.0。課件中，有關程序的調試內容大部分沒有納入課件之中，這是因為本課件是與VC++6.0集成開發環境配合使用的，教師在課堂上使用集成開發環境時，可隨時給學生講授開發環境調試工具的使用和C程序的調試技巧。如果采用TC2.0開發環境，本課件也能使用。 由于課件主要是講授C程序設計，有關C語言語法的一些細節較少涉及，這主要是考慮到教師在授課時，可通過集成開發環境，使用一些小的程序來講授語法。因此，教師在使用本課件授課時，務必要額外提供一些說明C語法的小程序。
上傳時間： 2013-06-24
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隨著新的控制算法的應用和電子技術的發展，移動機器人正朝著高速度、高精度、開放化、智能化、網絡化方向發展，對控制系統也提出了更高的要求。移動機器人要實現高速度、高精度的位置控制和軌跡跟蹤，必須依賴先進的控制策略和優良的運動控制系統。 導航是移動機器人最具挑戰性的能力之一，機器人感知、定位、認知及運動控制的性能是決定導航成功的關鍵因素。根據課題“仿生導航系統”的要求，本文選擇“主控制器+運動控制器+英特網遠程無線監控”結構進行導航移動機器人控制系統的設計。首先分析導航移動機器人體系結構，建立機器人運動學模型，最后詳細闡述控制系統的全部開發過程，包括控制系統需求分析、總體設計、功能模塊的劃分及軟硬件的設計與實現，并對無線通信及英特網通訊做了一些基礎研究，開發了無線通訊模塊軟件和上位機軟件。 在控制系統的硬件設計方面，主要包括基于 LPC2138 的主控制單元、基于HCTL-1100 的運動控制單元、基于 6N137 的光電隔離單元、基于 LMD18200 的功率放大單元、傳感器接口單元及上位機無線通訊單元的電路設計。軟件方面，在μC/OS-Ⅱ實時操作系統的多任務環境下，利用其任務調度功能，合理地協調和組織了控制系統的各項硬件資源，提高了整個系統的實時性和可靠性。上位機采用的無線通訊、Internet 通訊以及可視化監控程序界面，讓用戶可以方便直觀地遠程觀察和控制機器人。 該控制系統的研制為仿生傳感器性能測試提供了一個良好的實驗平臺，經過實驗，驗證了系統的可行性，系統的各項功能及控制精度滿足設計要求。
上傳時間： 2013-05-22
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