傳統的家電采用各自獨立的工作模式，不同家電之間無法通信，這樣就不能有效地安排各種家電協同工作，容易造成浪費。同時它們無法自動獲取外界的信息，人們無法對其進行遠程操作，難以滿足現代生活的需求。所以開發智能化的家電及其控制系統己成為當前的研究熱點。 傳統的電話只能進行語音通信，它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺點。近年來，以ARM為代表的高性能專用微處理器的出現，以及Linux、Windows CE等操作系統的完善，使嵌入式技術迅速發展，這為智能IP電話的研發提供了軟硬件基礎。 現階段家庭網關接入互聯網的方式主要為有線接入，因為這種方式網絡性能比無線隱定，延時性相對要小，用它來遠程控制智能家電比無線網要安全可靠。要實現智能家電的網絡化，如果采用PC機進行直接進行控制，或者讓每臺家電接入網絡，這樣成本很高，不利于一般家庭的普及。 為此，筆者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系統的IP電話作為家電的控制中心，智能家電采用ARM9芯片和linux2.4操作系統。各個智能家電與IP電話采用串口進行通信，IP電話采用網口與因特網通信。這樣可以大量的降低成本，而且通信方式比PLC和藍牙通訊技術更安全可靠。 本文以IP電話與智能家電互聯為切入點，結合ARM、嵌入式Linux和網絡技術，設計出一種較為完善的IP電話與智能家電的控制系統。采用這種方式，使智能家電集電腦、電信和消費類電子產品的特征于一體，讓家電具有信息的獲取、加工、傳遞等功能，提供全方位的信息交換，幫助家電與外部保持信息交流暢通，這樣可以優化人們的生活方式，節約能源費用資金。 筆者完成了系統硬件和軟件設計，并進行了調試，驗證了所設計系統的有效性和實用性。并力爭將其拓展成為完善的智能家電控制系統。
上傳時間： 2013-04-24
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作為世界上最優秀的操作系統之一，Linux不僅在服務器領域有著不可撼動的地位，而且正在嵌入式領域發揮著越來越重要的作用。有專家預測，Linux將是未來最主要的嵌入式操作系統之一，將廣泛應用在各種消費電子和通信設備中。因此，產生并逐漸形成了嵌入式Linux這項技術。然而，面對嵌入式系統多樣化的硬件平臺以及多樣化的應用，如何更快更好地建立基于Linux的軟件平臺成為一個必須解決的問題。 本文正是針對這個問題，以Linux相關的基礎軟件為主要研究對象，在深入分析引導加載程序、Linux與處理器相關的代碼、文件系統以及設備驅動的基礎上，對基于ARM的Linux軟件平臺進行了創新性和探索性的研究。主要內容為：在理解ARM體系結構的基礎上，通過分析uboot源碼，詳細研究ARM處理器在上電后的啟動過程和加載引導Iinux的過程；分析并總結Linux與處理器相關的接口，以中斷控制器、定時器以及串口為主，提出了移植Linux到新型處理器的思路和方法；研究Iinux文件系統的內容、制作和使用；分析Linux的設備驅動體系結構以及設備驅動的調用方式；在學習和研究的基礎之上，針對STMP36xx這款處理器，設計并實現引導加載程序，完成Linux的移植、配置、編譯，解決Linux啟動過程遇到的問題，然后通過制作根文件系統和實現NandFlash、LCD的驅動，完整地搭建起以Linux為核心的軟件平臺，并進行了應用驗證。 在實際應用中，嵌入式系統會使用很多不同類型的處理器，因此迫切希望能夠找到一個準則解決移植帶來的問題。本文最重要的成果就是為Linux在新型處理器上的移植提出了一個準則，根據該準則可以更加快速、更加準確地將Linux應用到不同的處理器上，因此具有重要的現實意義。同時，本文將項目實踐貫穿于理論研究之中，涉及到Linux平臺關鍵技術的分析、相關工具的使用以及開發經驗的分享，對學習嵌入式Linux和設計嵌入式Linux系統具有較高的參考和指導價值。此外，成功移植的STMP36xx已經初具規模，可以通過二次開發以形成完善的嵌入式產品。
上傳時間： 2013-06-01
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研究如何將當前流行的嵌入式技術應用于工業領域中的數據采集與記錄方面，是當今工業過程測量控制領域發展的一個必然方向。 本論文所設計完成的嵌入式工業過程數據采集與記錄系統，是以32位ARM7微處理器S3C44B0X為核心，取代了傳統的單片機，并且引入了μClinux多任務實時操作系統。采集到的工業現場的實時數據，經A/D轉換等步驟處理后，顯示在高分辨率的彩色LCD上。在MiniGUI的支持下，通過豐富的圖形界面功能，以曲線或表格的形式顯示工業現場實時數據的變化趨勢，具有良好的人機界面。輸入功能通過點擊觸摸屏來實現，可以像使用Windows操作系統一樣，點擊菜單、滾動條、列表框、按鈕等控件以完成相應的操作。數據的記錄完全脫離PC機，顯示在LCD上的數據，可以實時的以文件的形式存儲在Nand Flash中，必要的時候通過USB接口用U盤導出。μClinux操作系統中移植了BOA網絡服務器和CGI腳本程序，因此具有動態Web監控功能，用戶可以在PC機上的瀏覽器中通過網絡隨時監測工業現場的實時數據。 經過測試，該系統可以穩定可靠的運行，完全實現了工業現場數據的實時采集、人性化顯示、規范化操作、脫機化記錄和網絡化監測等一系列功能，取代了傳統的底層智能儀表搭配PC機的構架，將其功能合二為一，對工業企業的技術進步和生產過程的現代化有著重要的作用。
上傳時間： 2013-07-18
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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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隨著現代電子信息技術和我國汽車制造業的強勁增長，汽車已不再是簡單的交通工具，而是成為現代科技的載體。汽車的快速增長雖然使我們的出門更加便利，但同時也帶來了諸多社會問題。如：交通事故率上升、交通事故判別和車輛的規范化管理難度加大等。論文針對以上問題提出了使用視頻記錄的解決方法。 論文設計了一種基于ARM的嵌入式數字視頻記錄系統。該系統能夠將安裝在汽車中的攝像頭拍攝到的汽車前視景和儀表顯示畫面進行壓縮并以文件的形式存儲，事后通過回放系統將記錄的文件進行播放，可以以此來規范車輛管理、判斷交通事故原因和保障乘客安全。系統采用嵌入式技術并選用32位的ARM微控制器，使用先進的視頻解碼、編碼芯片，成功實現對實時視頻的采集、壓縮及儲存記錄。介紹目前數字視頻技術的發展及應用狀況、闡述視頻記錄系統所涉及的視頻壓縮和嵌入式系統設計基本理論，提出視頻記錄系統的設計方案。重點對基于ARM的嵌入式數字視頻記錄系統的系統硬件、軟件設計做了詳細的論述。硬件部分以ARM芯片LPC2210為核心控制器，以SAA7113H和Z1510為視頻壓縮核心硬件，完成ARM最小系統、視頻圖像信號的解碼和編碼壓縮電路、IDE儲存接口等電路設計；軟件部分采用穩定可靠的μC/OS-Ⅱ嵌入式實時操作系統，實現μC/OS-Ⅱ在LPC2210上的移植，完成系統的硬件初始化和IDE驅動的編寫調試，使整個系統的各個部分能夠協調的工作。 試驗表明，基于ARM的嵌入式數字視頻記錄系統能夠實現對數字視頻信號的長時間實時采集、壓縮記錄。壓縮后的數據符合MPEG-1標準。
上傳時間： 2013-07-07
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視頻監控以其直觀方便、準確、信息內容豐富而廣泛應用于許多場合，已經滲透到交通、城市治安、國防等多種領域，甚至家庭安防，在人們的日常生活中扮演著越來越重要的作用。 由于傳統的視頻監控系統存在著結構復雜、穩定性可靠性不高、價格昂貴而且傳輸距離明顯受限的缺點。近年來，隨著計算機、網絡、電子與通信、圖像處理等技術的飛速發展，嵌入式網絡視頻監控技術應用而生。 本文針對視頻監控系統的實際需求，結合嵌入式技術、圖像處理技術和網絡技術，設計并實現了一種實時性好、可靠性高、成本低的嵌入式網絡視頻監控系統。該系統以ARM9微處理器作為硬件平臺，以具有開發資源豐富、免費等優勢的Linux操作系統作為軟件開發平臺。該系統采用以太網作為網絡傳輸介質，并使用TCP/IP網絡協議。視頻數據的傳輸協議選擇了支持組播技術的RTP/RTCP傳輸協議，客戶端在Linux下實現了基于SDL庫視頻顯示。 論文首先描述了嵌入式系統與視頻監控技術的發展及相關技術，分析了國內外視頻監控系統的現狀和發展趨勢，對視頻監控系統研究的背景和意義進行了闡述，并討論了幾種常見的視頻監控解決方案，對幾種目前流行的視頻壓縮算法進行了對比；然后，提出了嵌入式視頻監控系統的軟、硬件總體架構，并逐步對硬件平臺和軟件模塊設計進行了選擇和細化。其中，硬件平臺根據視頻數據采集以及處理需要選擇了攝像頭和存儲器；軟件設計中，首先完成了嵌入式系統的交叉開發環境搭建，針對ARM-Linux特性，完成了在開發板上操作系統和文件系統等移植，最后完成了Linux下V4L視頻采集、JPEG圖像壓縮、RTP/RTCP網絡傳輸、SDL庫視頻顯示以及avi格式視頻文件保存等。 此外，對系統構建過程中所用到的某些關鍵技木進行了較為詳盡的探討和研究，這對于從事相關科研工作的同仁們具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著信息技術的發展和數字化產品的普及以及Intemet廣泛深入的應用，從消費電器到工業設備，從民用產品到軍用器材，嵌入式系統己被廣泛的應用到網絡、手持通信設備、消費電子和自動化控制等各個領域。嵌入式系統的廣泛應用和發展潛力使其成為21世紀的應用熱點之一。為了學習、研究和使用嵌入式技術，國內許多高校都在開展或計劃開展嵌入式系統教學。因此，研制基于ARM的嵌入式系統教學實驗系統已迫在眉睫。 本文在分析了各種嵌入式教學實驗系統功能的基礎上，提出并研究設計了一款基于ARM的嵌入式系統教學實驗系統。本文概括地闡述了嵌入式系統的概念、設計流程、發展趨勢，分析了嵌入式系統教學開展的必要性。根據實驗系統的需求分析、功能規劃和教學內容安排，設計了一個基于ARM的嵌入式系統教學實驗系統的硬件平臺，詳細論述了硬件平臺的設計及實現過程，同時給出了電路原理圖。研究了嵌入式操作系統的啟動和移植，包括嵌入式操作系統的選型、系統引導程序Bootloader的設計與實現、嵌入式操作系統uCLinux內核的移植。以嵌入式網絡為應用背景，分析了嵌入式Boa服務器的程序結構，修改并實現了嵌入式Boa服務器。在Boa服務器的基礎上，設計并實現了遠程控制嵌入式系統I/O端口的應用程序，實現了通過瀏覽器控制A/D轉換器進行模擬信號采集并獲得采樣數據的功能。 實驗結果表明，所設計的基于ARM的嵌入式系統教學實驗系統達到了預期的設計目標，能夠滿足嵌入式系統教學實驗的要求。
上傳時間： 2013-05-23
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近年來，隨著計算機技術、通信技術、集成電路技術和控制技術的發展，在線切割系統中實現加工的現代化、安全化，提高加工精度等要求，促使了線切割系統嵌入式化成為未來機床發展的趨勢。 將嵌入式技術引入機床控制，是當前嵌入式線切割系統研究開發的熱點。本文提出以32位嵌入式計算機為主控設備，討論了嵌入式計算機系統和步進電機模塊相結合在嵌入式線切割系統中的研究和應用情況。 在硬件方面選用S3C2410芯片用于主控制設備，連接用于存儲的64MBNandFlash、64MB SDRAM，以及一塊用于控制顯示240×320大小的TFT LCD顯示觸摸屏和步進電機模塊。 在軟件方面完成了Windows CE在嵌入式S3C2410處理器上BSP的定制與開發，著重分析了系統啟動的過程，并成功實現了Windows CE在S3C2410上的移植。通過分析，在Windows CE上實現了嵌入式線切割系統的管理模塊，在控制模塊方面，完成了采用RS485串口通信模塊與步進電機控制模塊相結合，實現了對設備的控制。
上傳時間： 2013-07-31
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嵌入式網絡視頻監控系統是一種以嵌入式技術、視頻編碼技術和網絡傳輸技術為核心的新型視頻監控系統，它在穩定性、實時性、處理速度、功能、價格、擴展性等方面和傳統的視頻監控系統相比有著突出的優勢，同時也代表著目前視頻監控系統研究和發展的方向。 本文研究并實現了以微處理器S3C2440和嵌入式Linux操作系統為核心的嵌入式網絡視頻監控系統。論文首先介紹了嵌入式視頻監控技術的發展趨勢和研究現狀，而后闡述了該系統硬件總體設計方案，討論了基于嵌入式Linux操作系統的開發平臺的構建，詳細論述了視頻采集、編碼、存儲、傳輸等單元的軟硬件設計，重點論述了基于AL9V576的視頻編碼模塊和基于TW2835的視頻處理模塊的設計。 本文研究的主要內容如下： 1、研究視頻采集單元的優化方法，設計采用音視頻控制器TW2835采集四路模擬視頻輸入信號并疊加OSD環境信息顯示，提高了視頻處理的功能和視頻質量； 2、研究雙核構架，采用混合信號系統級芯片C8051F340控制TW2835、采集環境信息并與S3C2440串口通信，使視頻采集單元模塊化設計，增加了產品設計的靈活性，減小了主控芯片的負擔和軟件設計的復雜性，便于產品功能的擴展和二次開發； 3、研究并分析了MPEG-4的硬件實現方式，采用高品質、高性能、低功率視頻壓縮芯片AL9V576進行MPEG-4編碼，大幅提升了壓縮效率，另外還設計了SRAM主機接口與主控芯片通信，突破了傳統芯片大多采用的PCI接口的限制，方便模塊的組合； 4、研究并設計了CF卡存儲方案，實現了一種在嵌入式視頻服務器上的視頻檢索和存儲方法。
上傳時間： 2013-05-16
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無線數據傳輸是指終端和監控中心通過無線網絡的方式進行數據通信。本文以ARM處理器S3C2440A為核心搭建硬件平臺，選用Linux作為嵌入式操作系統，實現了基于CDMA網絡的無線數據傳輸系統。 系統以ARM920T微處理器芯片S3C2440A和CDMA模塊Q2438F為實現核心。論文首先研究了基于S3C2440A微處理器的嵌入式系統硬件平臺的架構，詳細分析了ARM最小系統中各個功能組成模塊；然后建立了嵌入式系統開發的arm-linux-gcc交叉編譯環境，重點研究了Bootloader和Linux內核的配置與編譯，并且在硬件平臺上移植了Linux操作系統。在ARM嵌入式Linux開發平臺上，研究了基于Video4Linux的USB攝像頭采集圖像的解決方案，即在Linux內核中加載Video4Linux模塊，通過V4L模塊提供的編程接口，操作USB攝像頭設備文件/dev/video0，并且采用內存映射方式截取視頻，完成了圖像采集的軟件設計。此外，論文還研究了在Linux環境下PPP協議撥號上網的實現方法，即通過AT指令初始化CDMA模塊，使之附在CDMA網絡上，通過編寫腳本程序的方法建立PPP連接，獲得網絡運營商ISP動態分配給數據傳輸終端的IP地址，從而實現了無線模塊撥號上網功能。在無線終端通過PPP撥號上網后，采用了客戶端/服務器端模式，運行套接字(Socket)應用程序，將設備采集到的圖像數據通過CDMA網絡后再經過Internet傳送到監控中心，實現了傳輸終端和監控中心之間的數據的發送與接收。 論文研究和實現的基于ARM嵌入式Linux和CDMA網絡的無線數據傳輸系統滿足設計要求，達到了預期目標。終端內嵌TCP/IP協議，可以通過CDMA網絡連接到互聯網，數據傳輸實時性強，為用戶提供透明的數據傳輸通道。相比于傳統的傳輸系統，它具有高可靠性、組網方便、可遠程控制等特點，因此在電力自動化、環保、交通監控等領域有著廣泛的應用，特別適用于移動環境、難于布線的場所和邊遠地區。
上傳時間： 2013-06-11
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