嵌入式系統是一種將底層硬件、實時操作系統和應用軟件相結合的專用計算機系統,在經濟社會和人們的日常生活中得到了越來越廣泛的應用。嵌入式系統的研究與開發已成為現代電子領域的重要研究方向之一。嵌入式實時操作系統是嵌入式系統應用軟件開發的支撐平臺,網絡化是主要趨勢之一。 μC/OS-Ⅱ作為一種新興的嵌入式實時操作系統,以其免費公開源碼、面向中小型應用、可搶占、多任務以及較好的移植性等突出特點,在各類嵌入式設備中得到廣泛應用。然而,μC/OS-Ⅱ內核中不支持TCP/IP協議棧,因而無法適應嵌入式設備網絡化的需要。本文的主要目標是:在計算資源嚴重受限的條件下,研究使嵌入式系統支持TCP/IP協議的策略及其實現方法。 本課題以實驗室現有的Samsung S3C44BOX芯片為核心的ARM開發板作為硬件平臺,分析了ARM7TDM[內核的特點及S3C44BOX的結構。在詳細分析實時操作系統μC/OS-Ⅱ及其內核原理的基礎上對其進行適當的改進并成功移植到ARM硬件平臺上。針對μC/OS-Ⅱ內核不支持TCP/IP協議棧的問題,引進了嵌入式TCP/IP協議uIP,將其應用到μC/OS-Ⅱ上,成為μC/OS-Ⅱ的網絡服務模塊,實現了對μC/OS-Ⅱ的網絡功能的擴充,并在uIP基礎上編寫了相關的網絡驅動程序。最后,本課題設計了基于HTTP協議的嵌入式Web服務器和基于TFTP協議的遠程文件傳輸,從而使網絡遠程監控測量和在線程序的更新下載成為現實。 本課題經過數月的軟硬件的設計和調試,已實現了最初的設計目標。測試結果表明:移植到ARM處理器上的μC/OS-Ⅱ內核可以成功實現對任務的調度;對μC/OS-Ⅱ內核擴充的TCP/IP協議——uIP可正常運行:嵌入式Web服務器和遠、程文件傳輸在實驗室局域網中的穩定運行,更加證明了本課題的成功性。
上傳時間: 2013-05-17
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隨著Internet的發展和后PC時代的到來,嵌入式系統成為當前IT產業的焦點之一,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中,本課題還進行了文件系統,系統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開發板作為系統硬件平臺,嵌入式操作系統選用了專門為無MMU的處理器設計的操作系統uClinux。 本文的主要工作有: ●分析系統功能需求,提出系統方案設計; ●構建網絡傳輸功能所需的系統平臺,完成uClinux,Blob的移植工作,并實現斷電可保存的jffs2文件系統; ●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中接口通信協議規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。
上傳時間: 2013-04-24
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嵌入式系統的開發已成為新的行業熱點,將嵌入式應用于工業控制類產品中,并開發出優秀的人機交互界面,是嵌入式發展的趨勢,擁有廣闊的市場前景。近年來的市場需求顯示越來越多的嵌入式系統包括PDA、機頂盒、DVD/VCD播放機、WAP手機等均要求提供一個方便簡潔的可視化操作界面,而這些都要求有一個高性能穩定可靠的GUI(GraphicalUser Interface)來提供支持。友好的圖形人機界面為嵌入式系統的人機交互提供豐富的圖形圖像信息、直觀的表達方式。嵌入式GUI作為人機界面的軟件系統,具有簡潔、美觀、方便好用且更具人性化的特點,采用嵌入式GUI進行人機界面設計能夠提高設備開發效率、節省維護成本、豐富人機交互信息,因而,已經被越來越多的領域所采用。 本文研究設計了一種基于ARM微處理器和嵌入式實時操作系統的嵌入式GUI應用平臺的方案。以SmartARM2200開發板為硬件平臺(基于PHILIP公司的微處理LPC2210),在ADS1.2集成開發環境下,首先對嵌入式實時操作系統μ/OS-Ⅱ的特點、移植條件、性能等方面進行應用研究,重點分析了μ/OS-Ⅱ的移植過程,給出了移植的思路,總結了移植過程中應注意的問題,提出了簡潔高效的移植方法;其次詳細講述了如何利用圖形用戶界面開發工具MiniGUI進行圖形用戶界面的開發,包括鼠標、鍵盤、菜單、繪圖等功能的實現。該嵌入式GUI應用平臺既可以滿足用戶對應用系統實時性和快速處理的要求,又能夠給用戶提供生動、直觀的圖形人機交互界面,具有廣泛的應用前景。
上傳時間: 2013-07-06
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邊界掃描技術是一種應用于數字集成電路器件的標準化可測試性設計方法,它提供了對電路板上元件的功能、互連及相互間影響進行測試的一種新方案,極大地方便了系統電路的測試。本文基于IEEE 1149.1標準剖析了JTAG邊界掃描測試的精髓,分析了其組成,功能與時序控制等關鍵技術。 應用在FPGA芯片中的邊界掃描電路側重于電路板級測試,兼顧芯片功能測試,同時提供JTAG下載方式。針對在FPGA芯片中的應用特點,設計了一種邊界掃描電路,應用于自行設計的FPGA結構之中。除了基本的測試功能外,加入了對FPGA芯片進行配置、回讀以及用戶自定義測試等功能。 通過仿真驗證,所設計的邊界掃描電路可實現FPGA芯片的測試、配置和回讀等功能,并符合IEEE 11491.1邊界掃描標準的規定,達到設計要求。
上傳時間: 2013-04-24
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LDPC(低密度奇偶校驗碼)編碼是提高通信質量和數據傳輸速率的關鍵技術。LDPC碼應用于實際通信系統是本課題的研究重點。實際通信要求在LDPC碼長盡量短、碼率盡量高及硬件可實現的前提下,結合連續相位MSK調制,滿足歸一化信噪比SNR=2dB時,系統誤碼率低于10-4。根據課題背景,本文主要研究基于FPGA的LDPC編碼器設計與實現。 LDPC碼的編碼復雜度往往與其幀長的平方成正比,編碼復雜度大,成為編碼硬件實現的一個障礙;論文針對實際系統的預期指標,通過對多種矩陣構造算法的預選方案及影響LDPC碼性能參數仿真分析,基于1/2碼率,1024和2048兩種幀長,設計了三種編碼器的備選方案,分別為直接下三角編碼器,串行準循環編碼器和二階準循環編碼器。 對于每種編碼器,分別設計了其整體結構,并對每種編碼器的功能模塊進行深入研究,設計完成后利用第3方軟件MODELSIM對編碼器進行了時序仿真;根據時序仿真結果和綜合報告對三種編碼方案進行比較,最終選擇串行準循環編碼器作為硬件實現的編碼方案。 最后,在FPGA中硬件實現了串行準循環編碼器并對其進行測試,利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗證了這種編碼器的正確性和硬件可實現性。
上傳時間: 2013-08-02
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汽車儀表是駕駛員與汽車進行交流的重要窗口,也是汽車高新技術的重要部分。傳統汽車儀表多使用指針型顯示器件為主,如步進電機、十字線圈,輔以液晶顯示,顯示的信息量相對較少,且結構復雜。一方面隨著汽車電子化程度的不斷提高,進行技術創新,研制開發新一代汽車儀表產品;另一方面,由于能源和環保問題,汽車也將從內燃機汽車發展到包括純電動汽車(BEF)、混合電動汽車(HEV)以及燃料電池汽車(FCV)的新能源汽車時代,因此結合新能源汽車信息量多、電子化程度高的特點,開發新一代汽車智能儀表具有重要的現實和長遠意義。 本文正是在這樣的背景下,以同濟大學汽車學院自主研發的ROVER燃料電池轎車為研究對象,進行了汽車智能儀表的一些功能研究與開發。所做的主要工作有: (1)根據要實現的功能確定所需的硬件資源,選擇合適的嵌入式硬件系統。 (2)嵌入式操作系統的選擇和二次開發。在選擇操作系統時要考慮到系統的硬件可移植性、實時性、對內存的需求以及提供哪些開發工具等。 (3)應用軟件的開發。主要是儀表界面設計,包括數字圖形顯示,動畫顯示,數據庫開發等。 (4)基于無線數據傳輸模塊下的GPRS無線通訊實驗。包括客戶端和服務器端系統配置,動態域名解析等。 該儀表已應用于ROVER燃料電池轎車,實踐表明,在嵌入式平臺上顯示車載信息,同傳統儀表相比具有較大的優勢。可滿足小型化、輕量化的要求;造型美觀,可動畫顯示、可讀性、可視性強;可實現一表多用。從軟件方面來講,引入了操作系統的概念,增強了代碼的可讀性、可維護性、可擴展性以及靈活性;信息顯示自由度高,顯示界面人性化,可定制;即使更換硬件平臺,也只需對操作系統和底層驅動程序進行少量的移植工作,而無需修改與硬件無關的應用代碼。
上傳時間: 2013-04-24
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汽車行駛記錄儀是對車輛行駛速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其他狀態信息進行記錄、存儲并可通過接口實現數據輸出的數字式電子記錄裝置。汽車行駛記錄儀的使用,對遏止疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛人員的不良駕駛行為、保障車輛行駛安全以及道路交通事故的分析鑒定具有重要的作用。一個完整的汽車行駛記錄儀系統包括車載主機和上位機管理分析軟件兩部份。 在嵌入式技術被廣泛運用的今天,我國現在應用的汽車行駛記錄儀仍然多是運用8位或者16位單片機作為處理器,采用匯編語言,結構簡單功能單一。為了使嵌入式技術也在汽車行駛記錄儀中得到運用,同時為了滿足我國《汽車行駛記錄儀》GB/T 19056-2003標準要求,并與國際IEEE 1616標準接軌,本文設計了基于嵌入式系統的汽車行駛記錄儀,采用的是三星公司的S3C2410 32位處理器和Linux操作系統,這樣提高了系統的實時性,功能也得以擴展。 本文詳細論述了汽車行駛記錄儀系統主機模塊軟硬件的設計與實現,并且介紹了上位機管理分析軟件的設計。論文首先介紹了課題的研究背景,并對國內外汽車行駛記錄儀的研究現狀進行了概括,在此基礎上提出了本課題需要完成的目標。闡述了基于嵌入式系統的總體設計構思以及各個功能模塊不同方案優劣的比較,并對最終方案進行了描述,此后詳細介紹了各主要功能部件的特點及應用。 在系統軟件設計單元,對主機軟件開發環境、調試方法以及系統各功能模塊的流程設計做了詳細描述,同時介紹了BootLoader、Linux操作系統和設備驅動程序在S3C2410上的編譯和移植全過程。最后,論文對整個系統的功能和特點進行了總結,并對下一步工作以及記錄儀今后的發展進行了展望。
標簽: 汽車行駛記錄儀
上傳時間: 2013-05-25
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本論文對DSP和FPGA在交流伺服電機控制系統中的應用進行了詳細的設計,并完成了系統的規劃。論文完成的設計任務主要有:1、根據系統要求,詳細分析了運動控制系統,給出了運動控制系統的總體設計,提出了一套對已有外圍設備適用的設計方案。2、根據實際情況,提出了簡單易于實現、實時性好的軌跡插補算法,并給出了插補算法的軟件設計,并在DSP中得以實現。3、使用匯編語言進行軟件設計,完成了運動控制卡中由DSP完成的運動控制任務,即在插補計算的同時完成加減速控制和三軸聯動的協調控制,以及其后的脈沖分配數的計算。4、根據系統運動要求,使用FPGA芯片設計了可連續發送均勻分布脈沖的脈沖分配器,實現對交流伺服系統發送運動控制指令。并給出了VHDL在FPGA中的軟件實現。
上傳時間: 2013-04-24
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用戶對寬帶無線接入業務、尤其是對于寬帶無線化以及移動化的需求日益增加,使無線寬帶接入技術WiMAX(World interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互操作性技術)應運而生、迅猛發展,成為這兩年業界關注的焦點。除了通常的互聯網接入應用外,它還將在提供IPTV和VOIP等寬帶業務方面取得成功,它還有可能成為一種先進的4G蜂窩電話技術。WiMAX未來將進入蜂窩電話、筆記本電腦和機頂盒等應用中。 本文在介紹WiMAX傳輸標準802.16d基礎上,詳細闡述了WiMAX接收機中信道解調芯片中的自動增益控制(Automatic Gain Control,AGC)部分。首先介紹了自動增益控制系統的基本組成和其主要特性指標,通過對一個步進式AGC的分析,得到AGC模型的輸出公式。然后針對WiMAX接收機內AGC系統中的模數轉換器以及AGC電路進行介紹和理論分析。本文采用SPW(Signal Processing WorkSystem)模型對AGC電路基本結構的算法分析,并結合仿真結果對AGC電路做了詳盡解說并對參數進行了解釋說明。 最后給出了基于SPW和FPGA(Field Programmable Gate Array)驗證的結果。通過SPW對AGC進行了單獨的性能測試,并結合整個系統的性能測試來說明AGC可以和系統的其他模塊協同工作。在FPGA測試中,可以證明用Verilog實現后AGC也同樣能較好的工作。 本文實現的基于導頻的步進式的數字AGC是針對WiMAX系統的自動增益控制電路提出的解決方案。此算法結合WiMAX系統的傳輸方式,提出的算法具有迅速鎖定信號的特點,能夠滿足WiMAX系統的要求。同時,由于各種關鍵參數設計為寄存器可配的方式,具有很好的靈活性,也就具有了更高的移植性,可以作為一種通用的數字AGC算法。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著嵌入式控制在工業領域的不斷滲入,進入21世紀之后,基于ARM體系Linux操作系統的嵌入式一體化工業控制系統成為了工業控制的主要發展方向,ARM芯片不僅體積小,功耗低,而且功能強;Linux由于其開源,穩定以及成本低的優點,在嵌入式系統中得到了廣泛的應用。 本文研究的主要內容是基于Linux操作系統ARM體系的嵌入式工控一體機設計與實現。該嵌入式工控一體機是基于Motorola公司研發的ARM9嵌入式系統和Linux操作系統的設備,整個系統體積小,結構精簡,并有很高的執行效率。它根據特定的工業控制對象定制特定的模型與控制算法。另外,該設備自身還具備各種數字PID控制算法,實現PID閉環控制。可以應用于工業控制領域中的各類被控設備,以及為高校自動化控制實驗和工業應用研究提供解決方案。它的軟件編程由Qt集成開發環境實現,Qt是基于C++的針對構造圖形用戶界面(程序)所使用的GUI工具包,它速度塊,易于使用,并具有很好的可移植性。 本文首先對嵌入式系統進行選型,然后提出了系統的軟硬件整體架構和系統的啟動流程。接著介紹了系統開發環境的搭建,包括啟動加載器的設計和實現,Linux內核的移植,設備驅動程序的編寫以及圖形用戶界面的實現。最后,詳細介紹了一個具有創新性的案例作為該嵌入式Linux工控一體機作為通訊和控制終端的典型應用。 該嵌入式Linux工控一體機具有極好的實用性和應用前景,并且其設計和實現過程對于其它嵌入式平臺也具有很好的參考價值。
上傳時間: 2013-07-27
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