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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隨著計算機技術的發展，嵌入式系統已成為計算機領域的一個重要組成部分。本文用嵌入式系統構建了一個電力機車主變壓器故障診斷試驗平臺。 在電力機車主變壓器綜合測試及故障診斷領域中，我國幾個大型的電力機車廠的變壓器測試依然采用人工讀數，而這種方法的特點是：效率比較低，數據存在誤差等。因此非常有必要采用自動測試系統，而如果用工控機作為控制中心來進行測試，成本將比較高，因此，本文采用基于ARM的嵌入式系統作為控制中心來進行測試。這樣系統的成本更低，操作更方便，數據更準確。 本文詳細地介紹了基于ARM微處理器ST2410及Linux操作系統的電力機車主變壓器綜合測試及故障診斷系統的開發與實現過程。主要有三部分：硬件平臺設計與實現部分；軟件平臺設計部分；應用程序的開發等3部分。 本論文的研究主要是基于ARM-linux的平臺。它的內核模塊采用了ARM920T核的S3C2410，外部有SDRAM、FLASH、串口、網卡、鼠標、鍵盤、LCD等，同時還提供有擴展插槽，該平臺主要面向高性能的電力、工業控制等，適用于網絡的研究；本文探討嵌入式軟件開發模式，宿主機與目標機，交叉編譯環境的搭建，Linux內核和外設驅動的移植，以及圖形用戶界面QT和應用程序開發移植等；另外，在該平臺開發了應用程序，具體包括串口通信，網絡通信，數據庫編程等。
上傳時間： 2013-07-10
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水泵效率是反映水泵經濟性能和綜合性技術指標的參數。隨著我國節能減排工作的深入開展，用泵企業要求準確、經常性地測試水泵的效率值，掌握設備的能源利用率和設備自身狀況，評估設備運行經濟狀況的合理程度。目前，國內水泵效率檢測儀器的測量精度低、實時性和可靠性較差，現場可操作性差，人機界面不夠友好。 本課題是利用ARM嵌入式系統來實現水泵效率檢測儀器的研制，旨在開發一種操作簡單、便于攜帶又能滿足指導經濟運行精度要求的泵效測量裝置，將計算機技術、傳感器技術、數據采集處理技術、嵌入式系統技術相結合，實現水泵效率檢測的同時，也實現了水泵各項主要參數的測試、數據保存、傳輸及曲線擬合等功能。研究了數據采集與處理、曲線擬合、數據庫開發、通信等實現中的重點、難點問題，并采取了有效的硬件和軟件抗干擾措施，確保了系統的穩定性和可靠性。 本文以模塊化和結構化的思想搭建了基于ARM9的硬件平臺，設計了專用模擬電路，研究了嵌入式操作系統WinCE4.2的移植，利用Platform Builder進行了操作系統內核的定制和編譯，分析了WinCE4.2 Bootloader的工作原理和架構，根據系統的功能需要和硬件資源分配、設計了設備的Bootloader。 應用層開發使用embedded Visual C++4.0開發工具，集成IDE環境，快速的開發Windows CE應用程序。主要內容包括：開發友好的人機界面、實現儀器的基本功能、顯示水泵機組的性能參數、繪制水泵性能曲線并顯示和構建水泵性能數據庫、實現通信。 在樣機試制完成后，對多臺水泵進行了試驗，試驗結果證明本檢測儀器具有穩定可靠、測試精度和自動化程度高、管理維護方便的特點，具有較好的技術經濟性能。
上傳時間： 2013-06-02
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信息技術的發展，數字化產品的普及，導致了對嵌入式開發的巨大需求。以Linux為宿主機系統，搭配一個交叉編譯環境，為嵌入式設備生成可執行程序己成為現在日益流行的編譯嵌入式軟件的解決方案。而開放源代碼的GNUT具鏈是一套開源的開發環境，是嵌入式軟件開發中理想的交叉編譯器。但現有GNUI具鏈支持的平臺并不能滿足層出不窮的嵌入式產品的開發需要，仍有許多平臺得不到支持，例如我們進行的minix向ARM-MINIX平臺的移植。 本文以在linux環境下構建MINIX嵌入式系統的交叉編譯工具鏈為背景，首先介紹了交叉編譯系統的基本組成和結構，以及利用GCC構建交叉編譯環境的優越性。然后對目標平臺作了介紹。分析了GCC編譯器，說明了GCC的設計思想，系統結構，介紹了GNU Binutils的功能，使用方法；接著分析了GNU工具鏈中的GAS和GLD的實現機制及源代碼結構，由于BFD是GNUBinutils的基礎，GAS和GLD都是使用BFD庫來操作目標文件，因此在這一部分本文對BFD庫的工作機制，數據結構也作了重點分析。緊接著說明了GCC交叉編譯系統的移植思路和方法，實現難點，以及一些相關技術細節，這涉及到了若干重要的C源文件，Makefile，配置文件的修改，重點給出了BFD庫，GAS和GLD的分析及其重定向(通常GCC生成的目標程序是針對GNU/Linux系統的)的實現；然后本文給出了在GNU/Linux宿主機上構建針對ARM-MINIX的參數設置及過程：最后對本文所做的工作進行了總結。
上傳時間： 2013-05-31
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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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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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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
上傳用戶：gaojiao1999
嵌入式系統的開發與研究已經成為當前的一個熱點，Linux由于其獨有的優勢成為很多廠家開發嵌入式應用的系統，而ARM作為一種高性能、低成本的嵌入式RISC微處理器，已成為應用最廣泛的嵌入式處理器。而引導裝載程序Bootloader作為嵌入式系統設計的關鍵之一，針對不同嵌入式處理器開發相應的引導裝載程序也變的越來越重要。 本文主要圍繞著嵌入式Linux系統中使用比較廣泛的一種Bootloader即RedBoot的建立展開討論，詳細論述了在嵌入式Linux操作系統開發領域里所做的研究和實踐。 首先由設計完成的RedBoot方案應用在醫療儀器上的測試結果引入，開始介紹了Bootloader系統的概念，分析了目前嵌入式系統中開放源碼的Bootloader，選擇RedBoot作為文中使用的EW—AM9302開發平臺引導裝載程序，并詳細敘述引導過程，重點分析了基于網絡啟動的RedBoot，這是許多帶有網卡設備的嵌入式產品開發中常用的一種Bootloader方案。 最后，詳述如何設計完成擁有在線自動升級方式的RedBoot，其具有下載速度快，操作簡易性，功能更加完善，并將該RedBoot系統應用于基于EW—AM9302開發平臺的醫療器械開發和設計中，主要以ARM架構為基礎，完成該RedBoot在ARM9上的移植。根據測試結果，本方案的RedBoot完全達到開發標準，為嵌入式產品的開發提供了有效的手段。
上傳時間： 2013-05-30
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隨著計算機技術、半導體技術、微電子技術技術的不斷融合，嵌入式系統的應用得到了迅猛發展。本文以嵌入式系統開發為背景，研究基于ARM和μC/OS-II的嵌入式系統及其在加密解密模塊中的應用。 本文在介紹了嵌入式系統和硬件實現Rijndael算法的研究現狀之后，簡要概述了Rijndael加密算法的結構、輪變換、密鑰擴展和該加密模塊選用Rijndael算法的原因以及ARM系列微處理器選型和S3C44BOX芯片體系結構、開發板平臺的選擇和板上主體硬件電路等相關內容。 在深入地研究了Rijndael加密算法之后以及根據嵌入式系統的一般要求，本文設計了一個基于ARM和μC/OS-II的嵌入式加密模塊。該加密模塊采用了32位高性能ARM微處理器S3C44BOX為硬件核心，并以嵌入式實時操作系統μC/OS-II為軟件平臺，在ARM ADS1.2環境下進行系統軟件開發。該加密模塊充分地利用了ARM微處理器性能高、功耗低和成本低的優勢以及發揮了μC/OS-II可移植性好、穩定性和可靠性高的優點。 本文重點論述了嵌入式加密模塊BootLoader文件的裝載、I/O端口初始化、基于S3C44BOX微處理器的μC/OS-II移植及應用軟件部分中任務和模塊的流程設計。在該加密模塊應用軟件設計部分中，對各個任務的創建、定義、優先級設置和事件的定義、對文件的操作進行了設計，并且按照系統軟件設計的流程描述了模塊所有任務和部分子模塊的功能。
上傳時間： 2013-05-24
上傳用戶：Alibabgu
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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