基于ARM的嵌入式網絡電能計量系統的研究電力電子與電力傳動專業隨著市場經濟的不斷發展，人們生活水平的日益提高，用電量也持續上升。電能的計量是否公平、公正已成為人們十分關心的問題。作為電能量的計量工具電能表已成為各行各業用電不可缺少且非常重要的儀表。由于傳統的電能表有計量不精確、人工抄表費時費力、統計繁瑣等缺點，因此，研究開發高精度、低功耗、網絡化、智能化的電能表是明顯的趨勢。 嵌入式系統技術是近幾年電子產品設計領域最為熱門的技術之一，目前已廣泛應用于工業控制、智能交通、信息家電、公共服務等領域。嵌入式系統正對人類的后PC時代產生著深遠的影響。 本文針對傳統的機電式電能表的缺點和不足，結合當前的嵌入式系統技術和網絡技術，研究并設計了一套基于ARM處理器、CAN總線和以太網傳輸的嵌入式網絡電能表系統。此系統主要由網絡中繼模塊和電能量采集終端兩部分組成。網絡中繼模塊硬件采用了PHILIPS的LPC2290作為中央處理器。LPC2290是一款16/32位RISC微處理器，采用ARM公司的ARM7TDMI-S內核，提供了兩路CAN總線和其它一些片上通用外設接口。采用L2C2290處理器，不但降低了整個系統的設計成本，而且也大大減少了額外的接口電路。網絡中繼模塊軟件是通過μCLinux操作系統內嵌的BOA實現嵌入式WEB服務器，并應用CGI接口程序完成了動態網頁程序的編制。電能量采集終端采用專用電能芯片、單片機和CAN控制器實現。網絡中繼模塊和電能量采集終端之間通過CAN總線進行通信，保證了信息的可靠性。當客戶端通過網絡瀏覽器訪問WEB服務器時，CGI程序就將電能量采集終端所采集的電能量數據上傳給客戶端，實現網絡自動抄表。
上傳時間： 2013-06-23
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溫度的測量和控制在工業生產中有廣泛的應用，尤其在石油、化工、電力、冶金等工業領域中，對溫度的測量和監控是非常重要的一個環節，溫度參數是工業控制中的一項重要的指標。 本文主要研究了基于ARM9架構的嵌入式Linux系統在工業領域中各種爐溫控制場合中的應用。目前控制方案主要是采用傳統的PLC和單片機進行控制。PLC主要是針對單項工程或者重復數極少的項目，靈活性相對不足，并且體積大，成本相對較高；而單片機主要用于小型設備的控制，具有成本低，功耗低，效率高的特點，但可移植性較差。為了適應信息產業的發展，新技術革新以及產業的專業化現代化的發展，本文針對PLC和單片機控制的優缺點和應用場合提出了采用ARM9嵌入式微控制器AT91RM9200和Linux操作系統相結合的嵌入式溫度控制系統，具有系統擴展性強、可靠性高、響應速度快、體積小等特點，為用戶提供了一種新型的控制方案。 本文首先論述了嵌入式操作系統的組成，接著設計了溫度控制系統的硬件系統，主要包括CPU模塊、模擬電路模塊、存儲模塊和通信模塊四個部分：在對溫度控制系統的軟件部分的設計中，主要是針對Boot-Loader的移植、Linux內核移植、根文件系統的定制、驅動程序的編寫和應用程序的編寫五部分進行設計。 系統功能主要是循環采集AD通道數據，上傳AD數據到服務器，接收服務器下發的控制數據包，記錄日志等。通過在線運行測試，該系統穩定可靠，采集和控制效果良好，可有效降低了生產成本和工人的勞動強度，為安全生產提供保證。
上傳時間： 2013-04-24
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嵌入式系統是為了專用目的內建到產品內部，實現控制、管理、通信等功能的計算機電路與軟件的集合體。隨著Internet的發展和后PC時代的到來，嵌入式系統的應用越來越廣泛。目前嵌入式系統技術已經成為了最熱門的技術之一，嵌入式產品已經在IT產業中占有很大的比重，同時大量的嵌入式應用也對嵌入式設備的性能和功能提出了更高的要求。 隨著國內嵌入式應用的發展，ARM因其高性能、低功耗、低成本而成為移動通信、便攜設備、消費與圖像應用等嵌入式產品的首選。Linux是使用最廣泛的操作系統，它能運行在包括ARM在內的所有主要處理器架構上。清晰的結構與開放的源碼使Linux成為一個非常具有活力，節奏明快的操作系統。近年來對嵌入式Linux的研究正進行得如火如荼，并獲得了長足的進步。基于ARM與IJnux的嵌入式技術已經成為當前嵌入式領域研究的一個亮點，應該被廣泛重視和應用。 本設計的目的正是建立一個完整的基于ARM9核心處理器和嵌入式IJnux操作系統的嵌入式開發平臺，為嵌入式系統開發提供一個完整的軟硬件環境。 論文的背景是教研室的嵌入式圖像處理應用項目。作者在項目中承擔嵌入式系統主板、LCD驅動板、BootLoader軟件、LCD及鍵盤驅動程序設計任務。因此本論文將研究如何構建一個完整的、性能優良的ARM嵌入式系統。論文首先介紹了嵌入式系統的基本概念、嵌入式系統的發展過程，然后進行功能分析和總體設計，分析嵌入式系統設計關鍵性問題，包括系統框架的設計、開發流程和開發原則以及對于嵌入式處理器和操作系統的選擇，這對基于嵌入式平臺的嵌入式應用系統設計具有普遍意義。隨后我們將重點論述基于ARM的嵌入式硬件平臺的設計、Linux操作系統內核的定制和交叉編譯、BootLoader、Linux驅動程序的開發過程。最后，總結了本文的主要研究工作，并結合當今信息產業的先進技術對該開發平臺做了展望。 論文提出的基于嵌入式平臺的應用系統潛力非常巨大，有待進一步的研究和探索。
上傳時間： 2013-06-18
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生物識別技術代表了未來身份驗證技術的發展方向，而指紋識別技術又是最可靠、最有效的生物識別技術之一。目前，指紋識別技術是優于其它生物識別技術的身份鑒別方法。這是因為人的指紋各不相同、終生基本不變的特點已經得到公認，特別是現有的指紋識別算法已達到識別迅速、準確可靠的水平，是完全可以商業化的生物識別技術。 傳統的指紋識別系統多是基于PC平臺，這種系統將指紋圖像處理和指紋匹配甚至指紋采集控制都放在PC平臺上，在獲得了較高速度和開發效率的同時，缺點也是顯而易見的，其體積龐大，成本較高。而已有的嵌入式指紋識別系統多是基于單片機和DSP的，不是在運算速度上受到硬件限制，就是在系統的擴展性、可維護性及用戶交互上有諸多不足。 近年來指紋識別應用的普及對自動指紋識別系統的便攜性和易用性提出了更高的要求，指紋識別技術正向著小型化和嵌入式的方向發展。在微電子領域，以ARM、DSP、FPGA為代表的嵌入式微處理器的性能飛速提高，為構建嵌入式系統提供了硬件保證。 ARM是當前最為流行的32位RISC處理器架構，目前ARM占RISC處理器市場的七成左右。三星公司的S3C2410是基于ARM920T內核的通用32位微處理器，它具有高性能和低功耗的特性，被設計用于手持設備和通用嵌入式系統。 嵌入式系統對操作系統和其上運行的軟件有特別的要求。針對本課題所采用的ARM硬件平臺，詳細介紹了嵌入式操作系統Arm-Linux的移植。分別說明了交叉編譯工具鏈的安裝、引導裝載器的移植和Linux內核的裁減和交叉編譯過程。為了運行應用程序，還介紹了文件系統的構建。 指紋識別系統需要指紋采集設備。FPS200是Veridicom公司推出的第三代半導體指紋傳感器，是一款專為嵌入式系統設計的高性能、低成本、低功耗的電容式固態指紋傳感器。本文詳細闡述了基于FPS200的USB接口指紋采集卡的設計與實現。 指紋圖像處理與匹配是整個系統的重要環節，論文介紹了圖像處理與匹配的一般概念，并提出了新的指紋匹配方法。指紋匹配是自動指紋識別中的一個難點。現有的指紋匹配方法大致可以歸結為圖形匹配和人工神經網絡匹配兩大類，本文提出的基于線段的特征點匹配算法屬于圖形匹配。 嵌入式系統需要完善的軟件支持。隨著嵌入式技術的飛速發展，用戶交互界面也由傳統的字符界面向圖形界面轉變，圖形用戶界面系統得到了長足的發展。MiniGUI 是一個非常適合于工業控制實時系統以及嵌入式系統的可定制的、小巧的圖形用戶界面支持系統。本文介紹了基于MiniGUI的可視化指紋識別軟件設計。 綜上所述，本文針對特定硬件條件，構建了定制的嵌入式操作系統；設計了支持USB數據傳輸的指紋采集卡；指紋圖像的濾波、提取特征和指紋特征匹配均針對嵌入式系統的實際情況進行了優化；利用MiniGUI圖形支持庫完成了界面美觀友好的可視化指紋識別程序。系統具有安全可靠、易于擴展、性價比高等優點。
上傳時間： 2013-08-02
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以嵌入式計算機為技術核心的嵌入式系統是繼網絡之后，又一個IT領域新的技術發展方向。由于嵌入式系統具有體積小、性能強、功耗低、可靠性高等特點，目前已經廣泛的應用在國防、消費電子、信息家電、網絡通信、工業控制等領域。其中具有代表意義的是32位的控制器和嵌入式操作系統的應用。 本文是以弧焊機器人的焊縫跟蹤系統為例，研究了基于嵌入式實時操作系統μC/OS-Ⅱ和32位ARM微處理器的嵌入式系統的實現。該焊縫跟蹤應用系統實例實現的功能是使弧焊機器人能及時檢測并自動糾正當前焊接點與焊縫之間出現的偏差，以提高弧焊機器人的智能化水平。 論文首先介紹了32位的ARM控制器工作原理，然后介紹了嵌入式操作系統的工作原理以及焊縫信號的處理原理，在此基礎上設計了弧焊機器人焊縫跟蹤系統的硬件電路，最后完成了嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ在S3C44BOX上的移植工作，并且編寫和調試了控制軟件。基本上達到了控制要求。
上傳時間： 2013-04-24
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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，傳統的工業控制領域正經歷著一場前所未有的變革，開始向網絡化方向發展。本文即從未來工業控制網絡發展的需要出發，設計并實現了以S3C2410微處理器為核心的嵌入式網絡控制器。 本文以S3C2410-32 位微處理為核心，設計并實現了具有1路以太網接口、1路 USB Host 接口、1路USB Device 接口、3路RS232串口、1個CAN總線擴展卡、1個RS485擴展卡、1個RS422擴展卡使用、8路A/D、1路D/A、4路 PWM、一個 240×320TFT LCD 顯示觸摸屏的功能強大的嵌入式網絡控制器。并在此基礎上，結合嵌入式操作系統Windows CE建立了一個嵌入式軟件開發平臺。 在深入研究和分析CANopen協議的基礎上，實現了基于Windows CE 的嵌入式 CANopen 協議棧，大大提高了嵌入式網絡控制器在現場總線上的通信和控制能力，為新型的網絡控制算法研究提供了實驗平臺。在探討了TCP/IP協議的基礎上研究了基于 Windows CE 的嵌入式 TCP/IP 協議棧，掌握了Windows CE 平臺的網絡 Socket 通信編程，使控制器能夠通過以太網接到Intranet或Intemet上。 在完成嵌入式網絡控制器硬件與軟件設計的基礎上，將控制器應用到了網絡化的嵌入式數控系統的中央數控單元中，實現數控系統等數控設備小型化、網絡化和集成化的需要。并以此為基礎，結合計算機控制實驗室建設，構建了三層(信息層、控制層和設備層)工業網絡實驗平臺，實現了實驗室設備真正的網絡互連，為網絡控制研究提供了一個高性能的平臺。
上傳時間： 2013-06-10
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嵌入式系統的開發已成為新的行業熱點，將嵌入式應用于工業控制類產品中，并開發出優秀的人機交互界面，是嵌入式發展的趨勢，擁有廣闊的市場前景。近年來的市場需求顯示越來越多的嵌入式系統包括PDA、機頂盒、DVD/VCD播放機、WAP手機等均要求提供一個方便簡潔的可視化操作界面，而這些都要求有一個高性能穩定可靠的GUI(GraphicalUser Interface)來提供支持。友好的圖形人機界面為嵌入式系統的人機交互提供豐富的圖形圖像信息、直觀的表達方式。嵌入式GUI作為人機界面的軟件系統，具有簡潔、美觀、方便好用且更具人性化的特點，采用嵌入式GUI進行人機界面設計能夠提高設備開發效率、節省維護成本、豐富人機交互信息，因而，已經被越來越多的領域所采用。 本文研究設計了一種基于ARM微處理器和嵌入式實時操作系統的嵌入式GUI應用平臺的方案。以SmartARM2200開發板為硬件平臺(基于PHILIP公司的微處理LPC2210)，在ADS1.2集成開發環境下，首先對嵌入式實時操作系統μ/OS-Ⅱ的特點、移植條件、性能等方面進行應用研究，重點分析了μ/OS-Ⅱ的移植過程，給出了移植的思路，總結了移植過程中應注意的問題，提出了簡潔高效的移植方法；其次詳細講述了如何利用圖形用戶界面開發工具MiniGUI進行圖形用戶界面的開發，包括鼠標、鍵盤、菜單、繪圖等功能的實現。該嵌入式GUI應用平臺既可以滿足用戶對應用系統實時性和快速處理的要求，又能夠給用戶提供生動、直觀的圖形人機交互界面，具有廣泛的應用前景。
上傳時間： 2013-07-06
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汽車行駛記錄儀是對車輛行駛速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其他狀態信息進行記錄、存儲并可通過接口實現數據輸出的數字式電子記錄裝置。汽車行駛記錄儀的使用，對遏止疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛人員的不良駕駛行為、保障車輛行駛安全以及道路交通事故的分析鑒定具有重要的作用。一個完整的汽車行駛記錄儀系統包括車載主機和上位機管理分析軟件兩部份。 在嵌入式技術被廣泛運用的今天，我國現在應用的汽車行駛記錄儀仍然多是運用8位或者16位單片機作為處理器，采用匯編語言，結構簡單功能單一。為了使嵌入式技術也在汽車行駛記錄儀中得到運用，同時為了滿足我國《汽車行駛記錄儀》GB/T 19056-2003標準要求，并與國際IEEE 1616標準接軌，本文設計了基于嵌入式系統的汽車行駛記錄儀，采用的是三星公司的S3C2410 32位處理器和Linux操作系統，這樣提高了系統的實時性，功能也得以擴展。 本文詳細論述了汽車行駛記錄儀系統主機模塊軟硬件的設計與實現，并且介紹了上位機管理分析軟件的設計。論文首先介紹了課題的研究背景，并對國內外汽車行駛記錄儀的研究現狀進行了概括，在此基礎上提出了本課題需要完成的目標。闡述了基于嵌入式系統的總體設計構思以及各個功能模塊不同方案優劣的比較，并對最終方案進行了描述，此后詳細介紹了各主要功能部件的特點及應用。 在系統軟件設計單元，對主機軟件開發環境、調試方法以及系統各功能模塊的流程設計做了詳細描述，同時介紹了BootLoader、Linux操作系統和設備驅動程序在S3C2410上的編譯和移植全過程。最后，論文對整個系統的功能和特點進行了總結，并對下一步工作以及記錄儀今后的發展進行了展望。
標簽： 汽車行駛記錄儀
上傳時間： 2013-05-25
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隨著嵌入式控制在工業領域的不斷滲入，進入21世紀之后，基于ARM體系Linux操作系統的嵌入式一體化工業控制系統成為了工業控制的主要發展方向，ARM芯片不僅體積小，功耗低，而且功能強；Linux由于其開源，穩定以及成本低的優點，在嵌入式系統中得到了廣泛的應用。 本文研究的主要內容是基于Linux操作系統ARM體系的嵌入式工控一體機設計與實現。該嵌入式工控一體機是基于Motorola公司研發的ARM9嵌入式系統和Linux操作系統的設備，整個系統體積小，結構精簡，并有很高的執行效率。它根據特定的工業控制對象定制特定的模型與控制算法。另外，該設備自身還具備各種數字PID控制算法，實現PID閉環控制。可以應用于工業控制領域中的各類被控設備，以及為高校自動化控制實驗和工業應用研究提供解決方案。它的軟件編程由Qt集成開發環境實現，Qt是基于C++的針對構造圖形用戶界面（程序）所使用的GUI工具包，它速度塊，易于使用，并具有很好的可移植性。 本文首先對嵌入式系統進行選型，然后提出了系統的軟硬件整體架構和系統的啟動流程。接著介紹了系統開發環境的搭建，包括啟動加載器的設計和實現，Linux內核的移植，設備驅動程序的編寫以及圖形用戶界面的實現。最后，詳細介紹了一個具有創新性的案例作為該嵌入式Linux工控一體機作為通訊和控制終端的典型應用。 該嵌入式Linux工控一體機具有極好的實用性和應用前景，并且其設計和實現過程對于其它嵌入式平臺也具有很好的參考價值。
上傳時間： 2013-07-27
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傳統的數控系統采用的大多是專用的封閉式結構，它能提供給用戶的選擇有限，用戶無法對現有數控設備的功能進行修改以滿足自己的特殊要求；各種廠商提供給用戶的操作方式各不相同，用戶在培訓人員、設備維護等方面要投入大量的時間和資金。這些問題嚴重阻礙了CNC制造商、系統集成者和用戶采用快速而有創造性的方法解決當今制造環境中數控加工和系統集成中的問題。隨著電子技術和計算機技術的高速發展，數控技術正朝向柔性化、智能化和網絡化的方向發展。針對數控系統已存在的問題和未來發展的趨勢，本文致力于建立一個適合現場加工特征的開放結構數控平臺，使系統具備軟硬件可重構的柔性特征，同時把監控診斷和網絡模塊融入數控系統的框架體系之內，滿足智能化和網絡化的要求。 本文在深入研究嵌入式系統技術的基礎上，引入可重構的設計方法，選擇具體的硬件平臺和軟件平臺進行嵌入式可重構數控系統平臺的研發。硬件結構以MOTOROLA的高性能32位嵌入式處理器MC68F375和ALTERA的現場可編程門陣列(FPGA)芯片為核心，配以系統所需的外圍模塊；軟件系統以性能卓越的VxWorks嵌入式實時操作系統為核心，開發所需要的應用軟件，將VxWorks嵌入式實時操作系統擴展為一個完整、實用的嵌入式數控系統。該系統不僅具有可靠性高、穩定性好、功能強的優點，而且具有良好的可移植性和軟硬件可裁減性，便于根據實際需求進行功能的擴展和重構。 本論文的主要研究工作如下： (1)深入研究了以高性能微處理器MC68F375為核心的主控制板的硬件電路設計，以及存儲、采集、通訊和網絡等模塊的設計。 (2)深入研究了基于FPGA的串行配置方法和可重構設計方法，設計出基于FPGA的電機運動控制、機床IO控制、鍵盤陣列和液晶顯示控制等接口模塊電路。 (3)深入研究了VxWorks嵌入式實時操作系統在硬件平臺上的移植和任務調度原理，合理分配控制系統的管理任務，開發系統的底層驅動程序和應用程序。 最后，本文總結了系統的開發工作，并對嵌入式可重構數控系統的進一步研究提出了自己的一些想法，以指引后續研究工作。
上傳時間： 2013-04-24
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