目前在各行各業中應用種類繁多的測量儀器隨著儀器性能指標要求的逐漸提升以及功能的不斷拓展，對儀器控制系統的實時性和集成化程度等性能的要求也越來越高。目前發展的趨勢是開放式、集成度向芯片級靠攏的高實時性儀器。針對目前傳統的系統設計存在著功能簡單、速度慢、實時性差、對數據的再加工處理能力極為有限等問題，本文根據課題需要提出了一種基于ARM+FPGA架構的高速實時數據采集嵌入式系統方案，應用在小功率半導體測量儀器上。方案采用三星S3C2410的ARM處理器進行管理控制，處理數據，界面顯示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用來進行高速數據采集，提高了系統的實時性和集成化程度。 本文首先給出了ARM+FPGA架構的總體設計。硬件方面，簡要討論了ARM處理器的特點和優勢，FPGA在高速采集和并行性上的優勢，給出了硬件的總體結構和主要部件及相關接口。軟件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系統的構建和BootLoader的啟動以及內核和根文件系統的結構，構建了嵌入式Linux系統包括建立交叉開發環境，修改移植BootLoader和裁減移植Linux內核，并且根據課題實際需要精簡建立了根文件系統。 為了滿足測量儀器的實時性，設計了ARM與FPGA的高速數據采集接口。進行了FPGA內部與ARM接口相關部分的硬件電路設計；通過分析ARM與FPGA內部時序的差異，針對ARM與FPGA內部FIFO時序不匹配的問題，解決了測量儀器中高速數據采集與處理速度不匹配的問題。接著，通過研究Linux設備驅動基本原理和驅動程序的開發過程，設計了Linux下的FPGA數據采集接口驅動程序，并且實現了中斷傳輸。使得FPGA芯片通過高效可靠的驅動程序可以很好的與ARM進行通訊。 最后為了方便用戶操作，進行了人機交互系統的設計。為了降低成本和提高實用性利用FPGA芯片剩余的資源實現了對PS/2鍵盤鼠標接口的控制，應用到系統中，大大提高了人機交互能力；通過比較分析目前比較流行的幾種嵌入式GUI圖形設計工具的優缺點，結合課題的實際情況選擇了MiniGUI作為課題圖形界面的開發。根據具體要求設計了適合測量儀器方面上使用的人機交互界面，并且移植到了ARM平臺上，給測量儀器的使用提供了更好的交互操作。 本課題完成了嵌入式Linux開發環境的建立，針對課題實際硬件電路設計修改移植了bootloader，裁減移植了內核以及根文件系統的建立；設計了FPGA內部硬件電路，解決了接口中ARM與FPGA時序不匹配的問題，實現了ARM與FPGA之間的高速數據采集；設計了高速采集接口在嵌入式Linux下的驅動程序以及中斷傳輸和應用程序；合理設計了適合測量儀器使用的人機交互界面，并巧妙設計了PS/2鍵盤鼠標接口，進一步提高了交互操作。
上傳時間： 2013-06-21
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隨著網絡時代的發展，人們越來越離不開網絡，網絡硬件的安全性、可靠性越發重要。即使是短暫的網絡中斷也可能給人們的生活帶來極大的影響，這使得人們對網絡相關設備的管理監控實時性的需求越來越高。這就要求網絡運營商需要對遠近端網絡設備進行監控，在網絡出現問題時能及時發現并加以解決，實現網絡預防和及時維護功能，提高網絡運營商對用戶的服務質量。 本文主要就是基于該背景提出的一種解決方案。本文采用的SNMP協議提供了一種對這些網絡設備進行有效管理的技術基礎。本文的主要思路是在ARM9開發板原有的軟硬件基礎上及ARM-LINUX系統上，主要利用SNMP服務器來實現對網絡設備監控網管的功能，并在SNMP服務器中添加企業MIB節點，實現管理企業特定的設備。同時本文也介紹了在系統中利用BOA服務器來實現動態WEB刷新，利用BUSYBOX添加新命令等方法，初步實現一套具有特定網管功能的網管系統。 本文的創新之處在于不僅采用利用SNMP開發網管系統的流行做法，同時還利用BOA服務器將動態WEB技術應用到網管系統中。該做法的創新之處在于擺脫以往需要開發對應的網管平臺軟件來管理的局限，同時支持利用WEB瀏覽器就能監控到網絡設備的做法。BOA服務器技術支持利用任何一種WEB瀏覽器就能監控到網絡設備的工作狀態，從而大大滿足了網絡管理員的管理需求。因此該技術可以廣泛的應用于網絡設備的實時監控中。
上傳時間： 2013-04-24
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溫室技術是我國實現農業信息化的重要環節，溫度是溫室中的重要環境參數。實時控制是指在規定的時間內，系統必須做出相應的響應，是現代溫室控制發展的更高要求。隨著精細農業的發展，傳統的大棚已經不能滿足現代高精度、快速采集及響應的要求，由于溫度的滯后性和難調控性，溫度實時控制一直是溫室控制的一大難題。 本課題整合了CPID與ARM的優點，提出運用CPID硬件來實現數據采集，移植實時操作系統到ARM來實現復雜算法控制，采用高精度數字傳感器DS18820，并設計出混合PID模糊控制器來實現溫室的變溫管理，這對于現代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統溫室，優點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現傳感器周期性采集，改用CPID硬件產生數字傳感器所需的讀寫時序，這種“以硬代軟”的方案實時性好，且大大避免了軟件運行時的不穩定性、系統冗余等先天缺陷。(2)操作系統能實現多任務、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農業大學的華北型機械通風式連棟塑料溫室為試驗模型，選擇了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片為目標板，以PC機為宿主機，設計了實時溫度控制平臺。 主要工作： (1)概述了溫度實時測控的必要性并介紹了CPLD、ARM技術及嵌入式實時操作系統的發展。 (2)介紹了溫度采集模塊及CPLD與ARM通訊接口模塊的設計。 (3)通過ARM存儲模塊、LCD顯示模塊、串口模塊、Rt18019AS網口模塊、uClinux操作系統模塊等系統完成了本試驗平臺。 (4)介紹混合PID模糊控制算法并通過Simulink工具箱進行了仿真，得出混合PID模糊控制器較經典PID控制具有更快的動態響應、更小超調、抗干擾強的結論。 (5)最后，通過試驗數據驗證了整套系統實時采集的穩定性及可靠性，指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
上傳時間： 2013-04-24
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在當前的電子信息技術和網絡技術高速發展的后PC時代，嵌入式系統已經廣泛地滲透到科學研究、工程設計、軍事技術、商業文化藝術、娛樂業以及人們日常生活中的方方面面。與此同時，PDA因其小巧，功能強大，日益受到人們的青睞。因此，對嵌入式Linux的PDA研究具有非常重要的意義。 本文的研究主要是基于ARM和Linux的PDA軟硬件平臺的開發。硬件平臺的內核模塊采用ARM920T核的S3C2410X嵌入式處理器，外部包含64M的SDRAM和64M的NAND Flash，硬件平臺還集成了液晶、觸摸屏等人機接口和嵌入式GPS模塊，同時提供了USB主機、SD卡擴展接口。該平臺技術先進，結構合理，功能較完備，整體性、可擴充性強，還可以作為其他嵌入式系統硬件開發的良好平臺和有益借鑒。 在此硬件平臺的基礎上，本文深入探討和解決了Linux操作系統和嵌入式圖形用戶接口移植過程中所面臨的任務和難題。論文首先研究了硬件平臺下引導Linux啟動的Bootloader的設計方法和實現過程。然后，給出了Linux2.4內核和YAFFS文件系統的啟動分析和移植到硬件平臺的整個過程。并且，在Linux內核驅動模型的基礎上，實現了LCD幀緩沖顯示設備Framebuffer、觸摸屏、USB驅動程序的開發。最后，實現了圖形化用戶接口Qt/E在嵌入式Linux平臺上的移植。通過Linux操作系統和圖形化用戶接口Qt/E等軟件平臺的實現，為PDA平臺提供了良好的圖形化操作系統支持，從而大大減少了PDA產品的開發難度和開發周期。 另外，在開發實現的PDA軟硬件平臺的基礎上給出了—個地圖的顯示以及實現放大、縮小等功能的程序，為綜合應用了PDA平臺軟硬件資源提供了—個有用的實例。
上傳時間： 2013-04-24
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風速是氣象測量的一個重要要素，利用超聲波進行風速測量現如今得到廣泛的應用，技術已經很成熟。當超聲波在空氣中傳播時，受到風速的影響，順風和逆風情況下存在一個時間差，基于這個原理制成的時差法超聲波風速測量儀表，具有精度高、可靠性強、集成度高等優勢，并可以與雨量、濕度等測量儀表構成完整的移動氣象站，與傳統的機械式儀表、電磁式儀表相比，具有較強的優勢，其關鍵參數是系統的測量精度。 ARM作為32位的微處理器，具有豐富的片上資源，高達60M的處理能力，而且功耗很小，適合作為智能儀表的核心處理器。本文給出了基于LPC2132的風速測量系統，可以實現風速的測量、顯示、精度調節以及與上位機之間的通信等功能。系統硬件電路包括ARM7處理器以及外圍的模擬、數字電路，并采用模塊化進行設計。這種思想大大簡化了系統硬件電路設計的復雜性，增強了系統的穩定性與可靠性。軟件部分根據超聲波信號的特點，選用新型的構造包絡的方法，在準確判斷超聲波到達時間的問題上有所改進。 文章共分六個部分。第一章緒論介紹了超聲波風速測量儀表的發展現狀、本篇論文選題的目的和意義、所做的工作以及創新點。第二章介紹了超聲波風速測量的基本原理。第三章是介紹基于ARM的超聲波風速測量的系統的硬件設計。第四章是系統的軟件設計。第五章是系統的誤差分析。第六章是全文的總結以及就下一步的工作提出一些設想。
上傳時間： 2013-06-04
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現代噴氣織機以其高速、高性能等優勢，占據了無梭織機的大部分市場，并成為最有發展前景的一種織機。送經、卷取機構是織機控制系統的重要組成部分，其對經紗張力的控制精度已成為評定織機質量的重要技術指標。因此，提高和改善噴氣織機的電子送經和卷取控制系統的性能非常必要，而且，開發具有高速、高精度的獨立電子送經和卷取控制模塊具有廣闊的應用前景。 本課題研究開發了一款獨立的電子送經和卷取控制模塊，通過人機界面或CAN通訊對該控制系統所需參數進行設置，使其可以根據參數設置應用于不同型號的噴氣織機。通過對系統的控制分析，本課題主要從硬件電路設計、軟件控制及張力控制算法三個方面進行研究。 首先，通過對噴氣織機的性能要求及控制器結構與性能的綜合考慮，系統采用以高速ARM7TDMI為內核的低功耗微處理器LPC2294作為系統控制器，該控制器不僅速度快、性能穩定，而且其豐富的外圍模塊大大簡化了硬件電路的設計。硬件電路設計采用模塊化設計方法，主要功能模塊包括嵌入式最小系統模塊、主軸編碼器采集模塊、張力采集模塊、電機控制模塊、通訊模塊、人機界面模塊、輸入輸出信號模塊等。根據系統需要，對各個模塊的控制器件進行選取，并設計出各個模塊的接口電路。最后，為了提高系統的穩定性和可靠性，在硬件電路設計中采取了隔離、去耦等硬件抗干擾措施。 在軟件設計方面，系統采用嵌入式實時操作系統μC/OS-II，便于系統升級和維護。在系統硬件平臺的基礎上，根據設計要求對操作系統內核進行剪裁和移植，并對系統時鐘節拍進行修改。結合硬件電路及系統控制要求，對系統啟動代碼進行修改；并根據系統對各個功能模塊控制的時效性要求，對系統任務進行合理規劃。為了說明系統采用該RTOS的可行性，對實時性要求最高的張力采集任務進行了實時性分析。對CAN通訊協議進行制定和編程實現，并對I2C、CAN和LCD驅動程序進行開發，另外，對每個任務的功能及控制流程和任務間及任務與中斷間的信息通訊進行了說明。系統在軟件方面也采用了一定的抗干擾技術，對硬件抗干擾進行補充。 最后，針對經紗張力的非線性和滯后性等復雜特性，對張力調節采用模糊參數自整定PID控制算法，設計出張力模糊參數自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，對PID控制器下的張力算法及模糊參數自整定PID控制器下的張力算法進行仿真研究。而且對張力模糊PID控制算法在LPC2294中的實現進行了說明。關鍵詞：ARM； μC/OS-II；噴氣織機；送經卷取；模糊PID
上傳時間： 2013-06-11
上傳用戶：ivan-mtk
嵌入式測控系統和測控裝置在工業生產過程控制、儀器儀表及自動化系統、智能樓宇監控等方面得到廣泛的應用。由于嵌入式測控系統監控對象的多樣性，因此通用性不是很強，傳統的設計方法都是從底層的硬件設計開始，再設計專用的軟件，導致設計周期長，重復工作多，成本增加。微電子技術和計算機技術的飛速發展，使得微處理器的性能和功能得到極大的提高，為通用型測控平臺的構建奠定了基礎。 本文提出了一種嵌入式測控平臺的設計思路。采用主板和擴展板相結合的模塊化設計，使嵌入式測控系統可以在一個標準化平臺上進行構建。平臺主板選用基于32位ARM7TDMI-S內核的微控制器LPC2292作為核心，加上以太網芯片、CPLD以及其它外圍電路，構成了一個維持系統正常運行的最小系統。擴展功能模塊包括ZigBee無線通信、USB、A/D、D/A、液晶觸摸屏等模塊，通過層疊式結構與主板連接。測控開發平臺在功能、電路、結構上實現了可裁剪、可擴展，能滿足大多數嵌入式測控系統的需求。 在實現嵌入式測控開發平臺硬件設計的基礎上，嵌入式測控平臺引入了Nucleus Plus實時操作系統來完成系統資源的管理和任務的調度。文中提出了啟動代碼模版的概念，簡化了移植操作系統的工作，提高了效率。 基于ARM的嵌入式測控開發平臺為開發各種智能化、小型化現代測控系統提供了可重用、高性能、圖形化、網絡化軟硬件基礎平臺和高效的開發模式。從而，大大縮短了軟、硬件開發的周期，具有十分重要的意義。 作為在測控開發平臺的基礎上構建測控系統的實例，研制了氣門彈簧負荷計算機自動分選系統的現場級控制器。
上傳時間： 2013-06-16
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視頻監控系統是一種先進的、防范能力強的綜合系統。它通過遙控攝像機及其輔助設備(鏡頭、云臺等)直接觀看被監控場所的一切情況，同時可以把監控場所的圖像內容傳送到監控中心，進行實時遠程監控。隨著計算機、網絡以及圖像處理、傳輸技術的迅猛發展，視頻監控技術也得到飛速發展，視頻監控進入了全數字化的網絡時代，傳統的模擬視頻監控系統和基于PC機的數字視頻監控系統已不能滿足現代社會發展的需要，基于嵌入式技術的網絡視頻監控系統成為視頻監控系統發展的新趨勢，具有廣闊的應用前景和實用價值。 本文在總結分析前人研究成果的基礎上，深入系統地研究了基于ARM和Linux的嵌入式系統開發技術，給出了基于ARM的嵌入式視頻服務器的總體設計方案和功能規劃，包括硬件結構和軟件結構，基于B/S(Browser/Server)服務機制的客戶端軟件設計大大降低了客戶端的軟硬件要求。然后，介紹了嵌入式Linux交叉編譯環境的搭建和嵌入式軟件的開發過程，通過BootLoader的配置燒寫和Linux內核的移植編譯，搭建了嵌入式視頻服務器運行開發的軟件平臺。最后詳細分析了嵌入式視頻服務器軟件部分各個功能模塊的設計思路及其關鍵代碼實現，用Liflux vide04linux APIs實現了視頻圖像的采集，視頻數據網絡傳輸采用了基于UDP協議的IP組播方式，而視頻圖像顯示模塊則采用了自行設計實現的基于IPicture COM接口的ActiveX控件，便于維護、更新和升級。 本文設計的基于ARM的嵌入式視頻服務器安裝設置方便，遠程客戶端用戶通過IE瀏覽器可直接訪問服務器，實時視頻圖像傳輸流暢，無明顯抖動，具有良好的穩定性、較高的性價比和一定的實用價值。
上傳時間： 2013-05-19
上傳用戶：彭玖華
隨著海洋勘測技術的發展，研制高性能的海洋測流儀器越來越重要。多普勒聲學海流剖面儀就是一種非常重要的用來測量海流速度的儀器。在調試多普勒聲學海流剖面儀的過程中，多普勒聲學海流剖面儀信號模擬器是很重要的設備，它是數字模擬技術與多普勒聲學技術相結合的產物，它通過模擬的方法產生聲學海流剖面儀回波信號，以便在不具備實際海洋情況的條件下，可以在實驗室環境中對聲學海流剖面儀的樣機進行系統調試。在此情況下，本文研制了一種聲學海流剖面儀信號模擬器，并對聲學海流剖面儀回波信號接收過程中使用的算法進行了研究。 本文首先比較了多普勒聲學海流剖面儀的發射信號與接收信號之間的關系，分析了產生多普勒頻移的原因。選用直接數字頻率合成技術(DDS)生成多普勒聲學海流剖面儀調試所需要的回波信號o DDS技術克服了傳統信號源的頻率精度不高和頻率不穩等問題。本文選用專用DDS芯片AD9833來實現回波信號的產生，利用ARM嵌入式技術對輸出信號進行控制。 信號模擬器以S3C2410處理器為核心構建了硬件平臺，采用核心板與擴展板相結合的硬件結構。核心板主要包括了存儲系統、網絡接口和各種通訊接口。其主要功能是存儲大量數據信號和通訊功能；擴展電路包括了16路DDS信號輸出及信號調理電路，可以通過軟件來配置16路信號相應的工作狀態及選擇信號輸出形式。硬件設計預留了一定數量的I/O接口以備將來擴展之用。 建立嵌入式Linux開發環境；并分析BootLoader啟動機制，移植VIVI；通過配置內核相關文件，移植Linux2.4.18內核到模擬器系統；編寫16路DDS的驅動程序；設計了模擬器的上位機通訊程序及用應程序；對系統進行了軟硬件調試，調試結果表明模擬器完全能夠模擬聲學海流剖面儀的回波信號。 最后，結合回波信號形式，采用基帶解調、復相關等技術對接收回波信號所使用的算法進行了研究，估算出多普勒頻移，配合了調試海流剖面儀樣機工作的進行。該模擬器不但可以模擬回波信號，還可以作為發射信號來用，大大提高了模擬器的實用性。關鍵詞：聲學海流剖面儀；S3C2410； AD9833；嵌入式Linux；回波信號
上傳時間： 2013-04-24
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隨著信息化、智能化、網絡化的發展，嵌入式系統目前己經成為通訊和消費產品的共同發展方向，嵌入式系統是當今最熱門的概念之一，各種各樣的嵌入式系統設備在應用數量上己經大大超過了通用計算機。同時數字音頻技術在我們社會生活中的應用也己經非常廣泛，WAV、MPEG、MP3和WMA等相繼出現。結合嵌入式系統的數字音頻技術研究有著廣闊的前景，基于嵌入式的數字音頻設備以其高性價比、日新月異的發展速度等優點受到世界各國的廣泛關注。本文結合市場發展需要，提出了一個比較優化的解決方案，并從理論和實踐兩方面對該方案進行了分析和設計。 本論文的主要工作是在研究了基于ARM9 體系結構的Samsung S3C2410 處理器的基礎上，以該處理器為核心，加上外部存儲器和音頻編碼解碼芯片等器件，完成了一個嵌入式音頻系統的設計，設計的系統中包括硬件設計、音頻編碼解碼芯片的設備驅動程序及應用程序。 論文中首先對嵌入式系統進行了比較詳細的介紹，并對S3C2410 處理器的體系結構和特性進行了仔細的分析，其次介紹了嵌入式數字音頻系統的相關技術，然后從硬件和軟件兩個部分，分多個模塊來安排設計所要求的系統，其中包括μC/OS-II 嵌入式操作系統在ARM 微處理器上的移植，與上位機(PC機)上USB 接口的通訊，以及人機界面和數字音頻解碼的程序設計等。整個嵌入式音頻系統是一個可以獨立工作的可擴展系統，該系統能完成音頻采集和處理功能。
上傳時間： 2013-06-02
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