近年來,隨著世界上汽車保有量的快速增長,不可避免的帶來了交通擁擠、交通事故、廢氣的排放等問題。這些問題促使人們開始致力于研究智能交通系統(ITS),以此來保障交通安全,提高交通運輸效率,方便出行。 車載導航系統是智能交通系統ITS最后發布的環節,它集先進的全球衛星定位技術、地理信息技術、數據庫技術、多媒體技術、現代通信技術與嵌入式計算機系統于一體,實現車輛定位、車輛導航、實時信息發布等功能,為駕駛者提供便捷的服務,幫助駕駛者準確、安全、快速地到達目的地。隨著汽車工業的快速發展以及對智能化交通的需求加深,研究適合中國國情的車載導航系統,有著極其重要的意義。 本論文針對車載導航系統要求成本低、體積小、功耗低、性能可靠等問題,設計了基于S3C2440A芯片的嵌入式Linux車載導航系統,建立了相應的硬件平臺和軟件平臺,實現車載導航系統的定位查詢、最優路徑查詢等功能。論文的主要工作如下: (1)深入研究智能交通動態信息平臺的構架、作用,根據平臺需要車載導航系統實現的功能,以及系統所要滿足的價格低、體積小、功耗低、性能可靠等指標,提出了嵌入式車載導航系統的整體設計構架。選擇使用三星公司32位嵌入式微處理器S3C2440A來搭建系統硬件平臺,使用Linux操作系統來進行車載導航系統應用程序的開發。 (2)圍繞S3C2440A芯片的性能結構,構建了系統硬件平臺的整體框架。根據系統所需要的性能,對框架中的存儲模塊、GPS模塊、GPRS模塊以及外圍接口等進行了選型設計。 (3)建立Linux操作系統的開發環境,完成BootLoader移植,實現了在S3C2440A芯片上的移植,最后研究了車載導航系統的程序設計與開發。 (4)論文的創新點之一在于設計的車載導航系統是動態交通信息平臺中的發布環節,通過GPRS通信,它能夠提供實時動態交通信息,并能進行最優路徑查詢,最大限度地實現了交通信息資源的共享。 (5)另外的創新點在于充分考慮成本和性能的基礎上,選用了S3C2440A芯片來構建系統硬件平臺。它預留了多媒體接口、相機接口、音頻接口、網絡接口等可以豐富車載導航系統的功能。 本文所研發的嵌入式車載導航系統經實驗室調試,結果表明基本實現了設計要求。
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,嵌入式Internet遠程測控系統已成為計算機控制領域一個重要組成部分,它將計算機網絡、通信與自動控制技術相結合并成為新興的研究熱點。通過嵌入式Internet控制系統,用戶只要在有網絡接入的地方,就可以對與網絡連接的任何現場設備進行遠程測控。嵌入式系統可以根據應用進行軟硬件的定制,特別適用于對成本、體積、功耗有嚴格要求的各種遠程測控設備。該項技術的研究具有廣闊的應用前景。 嵌入式Web遠程監控不同于以往的C/S和B/S網絡監控技術,它通常采用嵌入式系統作為Web服務器,使得系統的成本大大降低,且設備體積小巧,便于安裝、易于維護,安全可靠,此技術自問世以來得到了業界的廣泛關注,各式各樣的解決方案和實現方式層出不窮。 本文提出了一種基于ARM的嵌入式網絡控制系統。該系統以嵌入式Boa服務器作為遠程信號的傳輸平臺。首先對網絡的系統結構和工作原理作了詳細介紹,然后對嵌入式網絡控制系統的實現作了深入的探討和研究。 整個嵌入式網絡控制系統主要劃分為三個部分:嵌入式網絡控制系統硬件設計;嵌入式網絡控制器的軟件設計;嵌入式網絡控制系統Web服務器實現。系統選用主流的ARM微處理器LPC2210作為系統主控制器,并根據需要給出了具體的硬件電路設計,包括:存儲器接口電路、網絡接口電路、串行通信接口電路以及信號調理電路設計。鑒于μ Clinux對ARM技術的有力支持,且μ Clinux具有內核可裁減、網絡功能強大、低成本、代碼開放等特點,通過對μ Clinux的裁減、配置和編譯,成功地將μ Clinux移植到LPC2210中。然后完成設備驅動開發、嵌入式網絡控制系統Boa服務器的構建及系統應用開發。 該嵌入式網絡控制系統融合監控網與信息網,實現了遠程分布式測控和通訊。系統穩定性高、實時性好、性價比高,具有廣泛的應用價值,適用于工業、交通、電力、能源等眾多控制領域。
上傳時間: 2013-06-13
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船舶氣象儀是一套船載的自動化海洋氣象觀測系統,該系統廣泛的布置在各種船只上,可以獲得船只經過的海域內的風、濕、溫、氣壓、降雨等氣象參數。通過對海洋氣象環境實時的掌握,能夠使船舶航行安全、省時、經濟,并使因災害性天氣造成的損失減小到最低限度。通過對海洋氣象數據的存儲、統計,對我國觀測海洋環境、研究海洋、開發海洋、利用海洋都有著重要的意義。 現代測控系統除了具有高性能的數據采集、信號處理、I/O和通信接口以外,通常均需具備良好的人機接口、友好的用戶界面和強大的網絡功能等。ARM架構的嵌入式處理器和嵌入式Linux操作系統由于其優異的性能和很高的性價比,已經被廣泛地應用到各種電子產品的設計當中,并受到愈來愈多的自動化設備和智能儀表設計人員的青睞。 本課題主要研究基于ARM+Linux架構的嵌入式船舶氣象儀的設計與開發。系統硬件平臺選用ATMEL公司的AT91RM9200處理器,擴展了64M SDRAM和8M NAND FLASH,同時擴展了外圍通信設備接口包括通用串行口、CAN總線接口、網絡接口和人機交互接口等;并根據實際環境需要,進行了傳感器的選型。 軟件平臺的設計主要涉及了U-Boot引導裝載程序的建立,同時根據開發平臺的資源,配置和裁剪Linux的內核,并編寫、添加源代碼中沒有的驅動程序,如AD、鍵盤、CAN總線控制器等,重新編譯內核,下載到開發平臺。并在此基礎上,進行了應用程序的編寫。同時深入研究了嵌入式Linux下的圖形界面,將圖形界面系統MiniGUI移植到Linux系統中,設計了較完善、友好的圖形用戶界面,大大方便了用戶的操作。
上傳時間: 2013-06-12
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大量的電力電子裝置及非線性負荷在電力系統中廣泛的應用,使電能質量(Power Quality)問題日益突出。電能質量問題不僅危害電力系統本身的安全及電網的穩定運行,對系統中用戶也造成嚴重威脅。因此,對電能質量的實時監測具有十分重要的意義。 論文首先介紹了電能質量的概念,分析了國內外電能質量監測的研究現狀及開發新型電能質量監測裝置的意義,同時對影響電能質量的指標參數的數字測量原理與算法進行了深入的研究。在此基礎上,提出了以ARM9(s3c2410)芯片為CPU,以嵌入式Linux為軟件核心的電能質量監測裝置的總體設計思想。 論文建立了基于arm-1inux的嵌入式開發環境,完成了基本的硬件電路設計和軟件設計。硬件設計方面,根據電力系統中數據采集和處理的實際特點,在前置測量采集模塊中,采用了ADS7864芯片設計了多通道信號采樣保持和快速轉換電路;利用鎖相環保證了多路信號的硬件同步采樣;在通訊方式上,除了采用RS-232通訊方式外,還采用了以太網和USB通訊方式,從而提高了裝置應用的靈活性。軟件設計方面,依據裝置所要實現的功能,剪裁并成功移植了嵌入式linux內核到ARM處理器中;完成了各應用程序的編制,給出了詳細的程序流程圖;設計了基于Qt/Embedde的人機交互界面(GUI)。 基于arm-linux嵌入式電能質量監測儀不僅數據處理功能強、人機交互性好、系統升級簡單、還能進行遠程監控。在此基礎上可進一步開發,向微型化、高度智能化等方向發展,以滿足不同場合的需求,具有較大的使用價值和廣闊的應用前景。
上傳時間: 2013-05-16
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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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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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隨著工業技術的不斷發展,以及人對安全防范意識的逐漸加強,視頻監控系統已經成為人們在生產、生活中必不可少的一個部分。特別是近年來,隨著計算機技術的發展、寬帶的普及、圖像處理技術的提高,視頻監控在越來越廣泛地滲透到教育、娛樂、醫療、運動等各個領域。視頻監測系統已經成為當今可視化領域的一個新的開發熱點。許多應用領域對于視頻監控系統提出了更高更新的要求,如何經濟有效地實現特定環境所需的監控功能,給我們提出了新的課題。 本文設計和實現了基于ARM9和Linux操作系統的嵌入式視頻監控系統,實現視頻圖像的采集、壓縮和傳輸。文章結合嵌入式技術、圖像壓縮技術和網絡技術,設計了一種基于嵌入式的網絡視頻監控系統。 本文首先研究了視頻監控系統的發展現狀及今后發展趨勢,詳細分析了嵌入式監控系統的基本原理和性能要求,提出了系統的設計的總體方案。在硬件設計方面,系統采用三星公司的S3C2410A作為嵌入式處理器,配合外圍硬件電路構成嵌入式核心板。系統采用模塊化設計方案,將硬件劃分為三大模塊:主控器與儲存器模塊;電源時鐘復位電路模塊;外圍接口電路模塊。在論文中對各個部分進行了詳細的介紹。完成了核心板的硬件設計后,接下來介紹如何構建嵌入式監控系統的軟件平臺,包括成功的移植Linux操作系統;嵌入式Linux下USB接口攝像頭驅動的接口和實現。最后在基于嵌入式Linux系統的平臺上完成應用程序的設計,完成視頻圖像的采集、壓縮、傳輸,這部分主要完成的工作有:如何使用Video4Linux API庫函數實現圖像采集;如何實現視頻流的軟件壓縮;如何保證視頻流數據的實時傳輸。 本文實現了一種體積小、成本低廉、數字化的監控解決方案。該系統可滿足監控系統對數據傳輸可靠性和實時性的要求,具有廣泛的應用價值。
上傳時間: 2013-07-10
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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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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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汽車儀表是駕駛員獲取汽車狀態信息的關鍵設備,對汽車的安全行駛起著重要的作用。近年來,隨著計算機、微電子和各種現場總線通信技術的廣泛應用,汽車電子技術得到了迅猛的發展,汽車儀表盤上顯示的信息不斷增加,傳統的機械式、電氣式組合儀表越來越無法滿足使用的需求。特別是隨著汽車GPS導航、自動駕駛等新技術的日趨成熟,汽車儀表成為集顯示、控制、通訊、娛樂為一體的汽車綜合信息顯示中心已經指日可待。 本文提出并設計了一種以ARM器件為CPU,以嵌入式Linux為操作系統的車載儀表盤系統。該儀表盤以嵌入式微處理器為核心,對汽車的各種信息狀態,如電池電壓、車速等參數進行采集、處理、顯示和報警提示,駕駛員根據報警提示的結果進行相應的處理,以使汽車安全正常行駛。儀表盤本身作為汽車CAN總線的一個節點,支持CAN通信,可以接收來自其它CAN節點的信息并顯示,也可以發送控制信息至其它CAN節點。該儀表盤在外型上不同于傳統的汽車儀表,其顯示端使用一個LCD顯示屏代替原有的顯示設備,汽車運行的所有狀態信息都在該屏上顯示,但為延續傳統的操作習慣,將原來的車速、發動機轉速等用指針顯示的信息在顯示屏上以模擬表的形式顯示。并對越限工況和各種違規操作,在顯示屏上以圖形指示燈的形式閃爍顯示并同時以真人語音進行提醒。 本文在簡要介紹了汽車儀表發展趨勢的基礎上,重點論述了嵌入式系統的開發流程和模式,包括開發平臺的搭建、驅動程序的開發、圖形顯示界面的開發和應用程序的設計。在嵌入式系統設計中,硬件、軟件的可裁剪是其最大的特點,因此,增加功能模塊(比如本系統中用到的CAN通信模塊、音頻輸出模塊等)是嵌入式系統設計中的一個重點和難點,所以本文重點之一是放在驅動模塊的設計上。同時,作為信息顯示中心,信息顯示要求及時、準確、有美感,因此,圖形界面的開發也是重點之一。 本課題所設計的汽車儀表,作為綜合信息顯示中心的一個雛形,可以方便地擴展GPS導航系統、汽車后視攝像系統、網絡系統等模塊,相信進一步的研究和開發,汽車綜合信息顯示中心將成為未來汽車上重要的一部分。
上傳時間: 2013-06-13
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