在特定的工業測控應用中對處理器的功耗有嚴格的要求，類似X86處理器芯片系列由于繼承了原有8086的構架，功耗很大，不能滿足要求。當前應用廣泛的ARM系列處理器有低功耗、高處理器能力的優點，非常適合于此類應用。由于ARM處理器并沒有對PC/104總線有支持，所以本設計使用CPLD可編程邏輯完成ARM本地總線與PC/104總線的轉換。文章完成了以下工作： 1.介紹了工業控制計算機的發展情況和當前使用廣泛的PC/104計算機，描述了嵌入式系統的發展歷史和軟硬件組成，分析了X86與ARM處理器構架的特點與優缺點； 2.從PC/104總線規范出發，對基于ARM處理器的PC/104工業控制嵌入式工控機進行了總體設計，軟硬件選型部分對當前流行的軟硬件系統進行了詳細地描寫，硬件處理器選用SAMSUNG公司的S3C2410，軟件系統采用嵌入式Linux操作系統； 3.對系統硬件各個部分實現細節進行了描寫，包括最小系統、CAN網絡、以太網絡和PC/104總線控制器；其中著重對PC/104總線控制器的實現方案進行了討論，分析了ARM本地總線時序和PC/104總線時序，最后使用VHDL語言實現了了總線控制器邏輯； 4.移植了嵌入式Linux操作系統，Linux操作系統移植分為配置、編譯和下載運行調試三個步驟；基于Linux操作系統編寫了PC/104總線驅動，驅動完成映射PC/104地址到系統虛擬地址和中斷綁定；編寫了基于PC/104的CAN總線驅動，分析了驅動初始化、中斷處理流程、數據緩沖區管理和文件操作接口，描寫了驅動的編譯和下載過程；最后給出了應用程序接口； 5.根據機車工業控制領域的具體要求，開發了實際系統，給出了系統主要參數指標；對系統的運算性能進行了測試，測試表明定點運算能力與X86相當，符合設計要求：系統通過鐵標高低溫測試和射頻干擾測試，并進行了為期3個月的裝車試運行，試運行過程中系統工作正常，完全能夠滿足設計要求。
上傳時間： 2013-07-10
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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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嵌入式操作系統是嵌入式系統應用的核心。完成簡單功能的嵌入式系統一般不需要操作系統，但是隨著所謂后PC時代的來臨，嵌入式系統設計日趨復雜，嵌入式操作系統就必不可少了。一般而言，嵌入式操作系統不同于一般意義的計算機操作系統，它有占用空間小、執行效率高、方便進行個性化定制和軟件要求固化存儲等特點。 本文在討論了嵌入式操作系統的基本理論之后，論述了MINIX 3操作系統的特點，指出了MINIX 3向嵌入式操作系統方面發展的意義和可行性。建立可移植代碼是操作系統移植的首要步驟和重要途徑，本文又論述了建立可移植代碼的一般方法和過程。而后深入分析了MINIX 3操作系統的內核結構及組成部分，重組了內核目錄樹，列出了移植MINIX 3內核需要重新編寫的內核接口。在MINIX 3已有代碼的基礎上，分離了一部分機器相關代碼和體系結構不相關代碼，建立了相應的可移植代碼。 提到嵌入式，就不能不提ARM，ARM體系結構是目前最流行的嵌入式微處理器體系結構。本文就是針對ARM處理器體系結構來展開的，文中簡單介紹了ARM處理器的情況，并且對應ARM體系結構修改了MINIX 3內核的部分代碼。最后在深入分析了MINIX3操作系統進程調度算法和代碼之后，結合軟實時操作系統進程調度特點和要求，改進了MINIX 3進程調度策略，使之適合軟實時操作系統的要求，并給出了修改后的相關源代碼。
上傳時間： 2013-06-24
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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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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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飛機飛行的高度、馬赫數和升降速度等參數是飛機的自動控制、導航、火控、空中管制、和告警等系統必不可少的信息。隨著飛機性能的不斷增強，飛機上各系統對飛行參數測試的要求也越來越高，舊有的測試系統已逐漸不能適應現代高速飛機飛行參數的測試需求，本文針對項目委托方提出的技術要求，經過對飛行參數測試技術及其發展趨勢的研究分析，最終確定采用嵌入式技術，設計一款基于32位微處理器ARM的集數據采集、處理、顯示為一體的測試飛機飛行高度、馬赫數和升降速度的系統。 基于課題的研究內容，本文在分析研究飛機飛行參數測試原理的基礎上，圍繞著設計目標，從整體方案的選擇、系統各部分元件的選取及測試系統的軟硬件設計等方面闡述了主要開展的設計研究工作。重點對系統硬件電路設計、軟件設計和氣壓傳感器的溫度補償方法進行了深入論述。 應當指出，本文介紹的大氣數據參數測試專用機，選用小型化高采樣速率的硅壓阻式氣壓傳感器、高性能的32位ARM微處理器、高精度A/D轉換器、專用接口芯片等優化組合，集成度高，體積小，重量輕。實驗結果表明了所設計的系統方案合理有效，具有較好的實時性和可靠性，基本上滿足了系統的設計需要。
上傳時間： 2013-06-23
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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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隨著現代計算機技術和互聯網技術的飛速發展，嵌入式系統成為了當前信息行業最熱門的焦點之一。ARM以其高性能低功耗的特點成為目前主流的32位嵌入式處理器而在數碼產品中廣泛使用，隨著數碼相機的普及，數碼相框產品得到推廣，數碼相框通過一個液晶的屏幕顯示數碼照片而非紙質照片，數碼相框比普通相框更靈活多變，也給現在日益使用的數碼相片一個新的展示空間。在嵌入式操作系統方面，uC/OS—Ⅱ憑借其小內核、多任務、豐富的系統服務、容易使用以及源碼公開等特點被嵌入式系統開發者廣泛用在各種嵌入式設備開發中。uC/FS嵌入式文件系統由于穩定性，可移植性以及與uC/OS—Ⅱ內核的相兼容被廣泛用在基于uC/OS—Ⅱ的嵌入式系統開發中。NAND Flash存儲器由于其大容量數據存儲、高速存取速度、易于擦除和重寫、功耗小等特點被廣泛應用于便攜式電子設備的數據存儲、嵌入式系統的程序存儲載體中。 本論文的硬件工作平臺是艾科公司研發的數碼相框芯片方案ARK1600，該平臺集成了嵌入式系統設計所需的相關硬件模塊。本論文的主要設計目標是在該平臺上實現NAND Flash存儲設備驅動的系統級方案，即在ARK1600平臺上通過構建uC/OS—Ⅱ操作系統以及uC/FS文件系統來實現NAND Flash設備驅動掛接。本論文是在Windows環境下通過ARM ADS實現代碼的編譯，通過Multi—ICE進行前期調試以及USB—Debug進行后期的系統整合調試。 本論文的主要研究工作具體涉及以下三個的方面：首先研究了ARM相關構架以及uC/OS—Ⅱ操作系統的特點，并在此基礎上移植uC/OS—Ⅱ操作系統到ARK1600平臺，分析ARK1600硬件體系結構的基礎上詳細分析了BootLoader的相關概念，并重點闡述了NAND BootLoader程序設計與實現過程；其次在文件系統方面，本論文成功移植uC/FS嵌入式文件系統到ARK1600平臺，在移植的過程中采用了動態文件緩沖區算法提高了該文件系統的數據傳輸效率；最后重點討論了NAND Flash驅動在ARK1600的實現，主要分析了NAND Flash的數據存儲結構，并從物理層，邏輯層和文件系統接口層三個方面具體分析了NAND Flash驅動程序的實現，并在NAND Flash邏輯層驅動實現時通過采用壞塊處理表算法實現了NAND的磨損均衡問題。
上傳時間： 2013-07-31
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嵌入式人臉識別系統建立在嵌入式操作系統和嵌入式硬件系統平臺之上,具有起點高、概念新、實用性強等特點。它涉及嵌入式硬件設計、嵌入式操作系統應用開發、人臉識別算法等領域的研究；嵌入式人臉識別系統攜帶方便、安裝快捷、機動性強,可廣泛應用于各類門禁系統、戶外機動布控的實時監測等特殊場合,因此對嵌入式人臉識別的研究工作具有突出的理論意義和廣泛的應用前景。 本文是上海市經委創新研究項目《射頻識別RFID系統-自動識別和記錄人群的身份》(編號：04-11-2)與上海市科委AM基金項目《基于ARM和RFID芯片的自組織安全監控系統的研制》(編號：0512)的主要研究內容之一。論文從構建自動人臉識別系統所需解決的若干關鍵問題入手,重點探討了基于嵌入式ARM微處理器的實時人臉檢測、關鍵特征定位、高效的人臉特征描述、魯棒的人臉識別分類器及自動人臉識別系統設計等問題的研究。論文的主要工作和創新點表現在以下方面： 1實現了結合膚色校驗的Haar特征級聯分類器嵌入式實時人臉檢測,提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法。 復雜背景中的人臉檢測是自動人臉識別系統首先要解決的關鍵問題,通過對基于膚色模型和基于Haar特征級聯強分類器的人臉檢測算法的分析研究,綜合兩個算法的優點,提出了基于膚色模型校驗和Haar特征級聯強分類器的嵌入式實時人臉檢測算法。實驗結果表明,該算法不僅解決了復雜背景中的類膚色和類人臉結構問題,而且具有較高的檢測率和較快的檢測速度,同時對光照、尺度等變化條件下的人臉檢測也具有較強的魯棒性。 人眼檢測與瞳孔定位在人臉歸一化和有效人臉特征抽取等方面起著非常重要的作用,為了快速檢測人眼并精確定位人眼瞳孔中心,論文提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法,首先利用人眼檢測分類器在人臉區域內完成對人眼位置的檢測,然后通過對檢測到的人眼進行遮罩掩磨、簡單圖像形態學變換及橢圓擬合實現瞳孔中心的精確定位。測試結果表明該算法只需幾百毫秒便能完成人眼檢測與瞳孔中心定位整個過程,在保證檢測速度較快的同時,還能確保較高的定位精度。 2 針對傳統線性判別分析法存在的小樣本問題(sss),通過調整Fisher判別準則,實現了自適應線性判別分析算法及相應的人臉識別方法人臉識別中的小樣本問題使線性判別分析算法的類內散布矩陣發生嚴重退化,導致問題無法求解。本文在人臉識別小樣本問題的基礎上,通過調整Fisher判別準則,利用類間散布矩陣的補空間巧妙地避開類內散布矩陣的求逆運算,通過訓練集每類樣本的樣本數信息自適應改變調整參數,實現了自適應線性判別分析算法,實驗結果表明,該算法能有效解決人臉識別中的小樣本問題。 3 提出了基于有效人臉區域的Gabor特征抽取算法,有效地解決了Gabor特征抽取維數過高的問題。 Gabor小波對圖像的光照、尺度變化具有較強魯棒性,是一種良好的人臉特征表征方法。但維數過高的Gabor特征造成應用系統的維數災難,為解決Gabor特征的維數災難問題,論文第四章提出了基于有效人臉區域的Gabor特征抽取算法,該算法不僅有效地降低了人臉特征向量維數,縮小了人臉特征庫的規模,同時降低了核心算法的時間和空間復雜度,而且具有與傳統Gabor特征抽取算法同樣的魯棒性。 4 結合有效人臉區域的Gabor特征抽取、自適應線性判別分析算法和基于支持向量機分類策略,提出并實現了基于支持向量機的嵌入式人臉識別和嵌入式人像比對系統支持向量機通過引入核技巧對訓練樣本進行學習構造最小化錯分風險的最優分類超平面,不僅具有強大的非線性和高維處理能力,而且具有更強的泛化能力。本文研究了支持向量機的多類分類策略和訓練方法,并結合論文中提出的基于有效人臉區域的Gabor特征提取算法、自適應線性判別分析算法,首次在基于Windows CE操作系統的嵌入式ARM平臺中實現了具有較強魯棒性的嵌入式自動人臉識別系統和嵌入式人像比對系統。 5 提出并初步實現了基于客戶機/服務器結構無線網絡模型的遠距離人臉識別方案為解決嵌入式人臉識別系統在海量人臉庫中進行識別的難題,論文提出并初步實現了基于客戶機/服務器結構無線網絡模型的嵌入式遠距離人臉識別方案。 客戶機(嵌入式平臺)完成對人臉圖像的檢測、歸一化處理和人臉特征提取,然后通過無線網絡將提取后的人臉特征數據傳輸到服務器端,由服務器在海量人臉庫中完成人臉識別,并將識別后的結果通過無線網絡傳輸到客戶機顯示輸出,從而實現基于客戶機/服務器無線網絡模型的嵌入式遠距離人臉識別方案。 6 結合我們開發的基于ARM的嵌入式自動人臉識別系統和嵌入式人像比對系統,從系統設計的角度探討了在嵌入式系統中進行人臉識別應用設計的思路及應該注意的問題雖然嵌入式人臉識別系統的性能很大程度上取決于高效的人臉特征描述和魯棒的人臉識別核心算法。但是,嵌入式系統的設計思想對嵌入式人臉識別系統的性能影響同樣值得重視。本文第六章重點闡述了嵌入式自動人臉識別應用系統的設計思路,并結合我們自主開發的嵌入式自動人臉識別系統和嵌入式人像比對系統從系統設計的角度探討了嵌入式人臉識別應用系統設計中應該注意的關鍵技術問題。 結合本文提出的算法我們在PC上完成對人臉識別分類器的訓練,然后在嵌入式ARM開發平臺上實現了嵌入式自動人臉識別、嵌入式人像比對兩個便攜式人員身份認證系統,經測試運行效果良好。所提出的人臉識別算法不僅具有一定的理論參考價值,而且對于嵌入式系統應用開發、AFR應用系統開發也具有一定的借鑒意義。
上傳時間： 2013-05-18
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