數(shù)字通信系統(tǒng)中，在實際信道上傳輸數(shù)字信號時，由于信道傳輸特性不理想及噪聲的影響，接收端所收到的數(shù)字信號不可避免地會發(fā)生錯誤。為了減小誤碼率，提高接收質(zhì)量，必須采用差錯控制編碼。對于數(shù)字視頻通信系統(tǒng)這類高碼率，高要求的系統(tǒng)，為了提供優(yōu)良的圖象質(zhì)量，采用差錯控制編碼尤為重要。 本文采用的DVB-T系統(tǒng)差錯控制技術是針對于數(shù)字視頻通信而設計的，提出了糾錯編碼結(jié)合交織技術的實現(xiàn)方案，即RS(204，188，8)截短碼、卷積交織、卷積碼三種技術的級聯(lián)。各技術中的參數(shù)設計為輸入的MPEG-2傳輸流(TS流)提供了便利，在編碼后可以保持傳輸流的幀結(jié)構(gòu)和同步字節(jié)不改變，使接收端的同步捕獲和同步跟蹤成為可能。 本文首先簡要介紹了差錯控制技術，DVB-T系統(tǒng)，以及硬件實現(xiàn)所用到的FPGA實現(xiàn)方法。然后分別研究RS碼、卷積交織、卷積碼的編解碼原理，并提出了三類技術的硬件實現(xiàn)方案。其中，重點論述了RS碼解碼的硬件實現(xiàn)。將RS碼解碼分為四個模塊：伴隨式計算，BM迭代，錢搜索和錯誤值計算，分別講述每個模塊的電路設計方案并給出仿真結(jié)果。最后，將該差錯控制系統(tǒng)應用于一個輸出速率恒定的實際數(shù)字視頻通信系統(tǒng)中，按系統(tǒng)需要，加入了接口電路和速率控制的設計。
上傳時間： 2013-04-24
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FPGA．技術在許多領域均有廣泛的應用，特別是在無線通信領域里，越來越多的工程師在進行數(shù)字集成電路的設計時選擇FPGA。而采用VHDL進行設計輸入的設計方法有著不依賴器件，移植容易，能加快設計的特點。因而，VHDL。和FPGA器件結(jié)合，能大大提高設計的靈活性與效率，縮短了產(chǎn)品開發(fā)的周期，加快產(chǎn)品上市時間。 本課題來源于海信TETRA終端項目的一部分，設計并實現(xiàn)了TETRA終端基帶電路與射頻電路的接口模塊設計，內(nèi)容包括邏輯端口、SPI總線、VCO、旋鈕模塊以及時鐘／同步脈沖接口模塊的設計，實現(xiàn)了主處理器對外設的控制接口擴展。本文首先詳細介紹了FPGA技術及其發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢以及本課題所選用的現(xiàn)場可編程器件，同時較詳細的介紹了VHDL語言及特點以及開發(fā)所用到的ISE軟件。詳細論述了FPGA各接口模塊的設計、時序仿真波形的截取、FPGA的配置、各功能模塊的集成以及總體測試結(jié)果和結(jié)論。
上傳時間： 2013-07-04
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開關磁阻電機是電機技術與現(xiàn)代電力電子技術、微機控制技術相結(jié)合的產(chǎn)物，既具有結(jié)構(gòu)簡單堅固、成本低、容錯能力強，耐高溫等優(yōu)點，又在高度發(fā)展的電力電子和微機控制技術的支持下獲得了良好的可控性能，目前己經(jīng)在多個工業(yè)部門得到應用。因此，開關磁阻電機在驅(qū)動調(diào)速領域有著良好的發(fā)展前景。本論文在對前人成果的廣泛了解和研究基礎上，以philip公司生產(chǎn)的LPC2101為主控芯片，充分利用其高速運算能力和面向電機控制的高效控制能力，設計并制作了SRM控制器與系統(tǒng)軟件。本文以開關磁阻電機的調(diào)速控制策略及其控制實現(xiàn)方法為主要研究內(nèi)容，對開關磁阻電機的數(shù)學模型、功率變換器技術、控制策略、控制方案的實現(xiàn)進行了全面深入的研究。 全文的研究工作分為五個部分，第一部分介紹了開關磁阻電機調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)成及基本工作原理，綜述了開關磁阻電機的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、特點及研究動向，總結(jié)了開關磁阻電機系統(tǒng)存在的技術問題，提出了本文的研究目的和主要研究內(nèi)容。 第二部分引用并討論了SR電動機的基本數(shù)學模型和準線性數(shù)學模型，然后基于此重點分析了與電動機運行特性密切相關的相電流波形與轉(zhuǎn)子角位移的函數(shù)關系，最后根據(jù)課題所關心的控制系統(tǒng)設計，在理論分析的基礎上提出了SR電動機控制方案并進行了原理性分析，對SR電動機各個運行階段的特點進行分析并初步提出控制方案。 第三部分對SR電動機調(diào)速系統(tǒng)的硬件設計進行了詳細說明，主要包括以LPC2101為核心的控制系統(tǒng)的研究與設計，根據(jù)SR電機的控制特點，盡可能地開發(fā)了LPC2101的硬件資源和軟件資源，使控制系統(tǒng)具有很高的控制精度和靈活性，然后對功率變換器進行了設計和制作，分析了各種主電路形式的優(yōu)缺點，采用了新型IGBT功率管作為主開關元器件，使功率變換器結(jié)構(gòu)得到簡化，設計了IGBT的功率驅(qū)動電路，并專門設計了電壓鉗位電路和諸如過壓、過流保護等保護單元，保證了整個系統(tǒng)安全可靠地運行，然后分析了SR電動機控制系統(tǒng)位置傳感器檢測電路設計、電流及電壓斬波電路設計、電流檢測及保護電路設計等。 第四部分主要介紹了系統(tǒng)的總體控制思想，分析了各個運行階段的控制策略，對控制策略的軟件實現(xiàn)進行了設計，并給出了軟件實現(xiàn)的具體流程圖，直觀地體現(xiàn)了軟件編程思想。最后，對系統(tǒng)進行了實驗研究及分析。目前，該控制系統(tǒng)已調(diào)試完畢，基本實現(xiàn)預期功能。 本文對以ARM為控制核心的開關磁阻電動機控制系統(tǒng)進行了研究，得出了基于有位置傳感器檢測的控制方案。針對SR電機的控制特點，充分利用了ARM的硬件資源，采用PID數(shù)字調(diào)節(jié)，發(fā)出相通斷信號和PWM信號，并和電流、電壓等保護信號相結(jié)合，實現(xiàn)對主功率元件的通斷控制。并且設計了相應的外圍硬件檢測、保護、控制及人機接口電路，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，可靠性高；系統(tǒng)的控制軟件設計，采用模塊化的程序設計方法，增強了系統(tǒng)的可讀性及可維護性，實現(xiàn)了一種電壓斬波和電流斬波控制相結(jié)合的控制方式;結(jié)合系統(tǒng)的硬件設計，開發(fā)了相應的軟件模塊，使系統(tǒng)具有完善的保護和控制性能。 本系統(tǒng)經(jīng)過試驗，調(diào)速范圍可達100～2000轉(zhuǎn)/分，效率較高，性能優(yōu)良，驗證了控制思想和控制方法的正確性。
標簽： ARM 開關磁阻 電機驅(qū)動 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-04-24
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隨著社會的發(fā)展，網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為日常生產(chǎn)生活中的重要輔助設備，應用十分廣泛。當前視頻監(jiān)控系統(tǒng)正逐步由模擬化走向數(shù)字化，隨著視頻壓縮技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展，開發(fā)新一代的基于計算機網(wǎng)絡和多媒體MPEG-4壓縮算法的視頻監(jiān)控系統(tǒng)已成為整個行業(yè)技術發(fā)展的主要方向之一。人們有時會采用DSP與MPEG-4算法結(jié)合的方案來實現(xiàn)，也有的部門采用了片上系統(tǒng)(SOC)，但這些不但編程極度復雜，而且成本也過高。本文提出并研究設計了一種基于ARM微處理器S3C2410、MPEG-4專用壓縮芯片MPG440、以嵌入式Linux為操作系統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)方案，不僅開發(fā)便捷、成本低廉，而且實時性較好，適應范圍廣。 首先，采用軟硬件協(xié)同設計的思想提出了系統(tǒng)的總體設計方案，系統(tǒng)的整體架構(gòu)分為攝像頭、云臺控制器、網(wǎng)絡視頻服務器以及客戶端PC機等四大部分。 第二，以三星公司的S3C2410芯片和DAVICOM公司的DM9000以太網(wǎng)接口芯片為硬件核心，對整個系統(tǒng)進行了模塊化的硬件電路的設計。根據(jù)S3C2410的特點及系統(tǒng)整體需求，完成了電源復位模塊、晶振模塊、存儲器接口模塊、視頻數(shù)據(jù)處理模塊、以太網(wǎng)接口模塊、云臺控制模塊等的硬件選型與電路連接。其中，在云臺控制模塊等的電路設計中充分體現(xiàn)了優(yōu)化設計的技巧，并重點對網(wǎng)絡接口部分和視頻數(shù)據(jù)處理部分進行了詳細的硬件設計與說明。闡述了整個系統(tǒng)的工作流程。 第三，從應用需求出發(fā)，選擇嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為本系統(tǒng)的軟件平臺，搭建了交叉式的開發(fā)環(huán)境，對bootloader進行了選擇，并給出了加載步驟。完成了對嵌入式Linux內(nèi)核的選擇及移植。 第四，采用基于任務的設計方法對服務器端的軟件進行了總體設計，主要包括共用程序庫、config配置文件、日志文件以及多個任務等。并對運行于客戶端的軟件設計進行了簡要說明。 第五，由于數(shù)字視頻傳輸?shù)膶崟r性能和通過網(wǎng)絡傳輸以后客戶端接收的視頻圖像質(zhì)量在本系統(tǒng)中至關重要，所以本文對傳輸信道和網(wǎng)絡協(xié)議進行了優(yōu)化選擇，并詳細闡述了IP組播技術、流媒體傳輸協(xié)議等在圖像傳輸過程中的具體應用。
標簽： Linux ARM 嵌入式 網(wǎng)絡視頻
上傳時間： 2013-04-24
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隨著我國電力行業(yè)的飛速發(fā)展，安全五防工作的重要性日益突顯。為此我國大部分省市電力部門均要求高壓帶電設備必須配裝安全五防裝置——即高壓帶電顯示裝置。感應式高壓帶電顯示閉鎖裝置由于其非接觸式傳感特性和相間處理無干擾的優(yōu)點成為行業(yè)首選，而三相正弦波信號發(fā)生器則是感應式高壓帶電顯示閉鎖裝置主要電氣性能保證的關鍵。 本文研究基于感應式高壓帶電顯示閉鎖裝置所感應的高壓帶電體電場信號，并依據(jù)感應式高壓帶電顯示閉鎖裝置的電氣性能行業(yè)標準制定了該信號發(fā)生器的性能指標。設計的三相正弦波信號發(fā)生器在硬件架構(gòu)上以ARM7微處理器為核心，符合16C550工業(yè)標準的異步串行口UART0與PC機通信，便于信號輸出和數(shù)據(jù)保存，為滿足感應式高壓帶電顯示閉鎖裝置在復雜環(huán)境運行的數(shù)據(jù)分析和智能決策提供了平臺。現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集、保存和分析功能，將對感應式高壓帶電顯示閉鎖裝置的智能化起到關鍵作用。
上傳時間： 2013-04-24
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H.264作為新一代視頻編碼標準，相比上一代視頻編碼標準MPEG2，在相同畫質(zhì)下，平均節(jié)約64﹪的碼流。該標準僅設定了碼流的語法結(jié)構(gòu)和解碼器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)靈活性極大，其規(guī)定了三個檔次，每個檔次支持一組特定的編碼功能，并支持一類特定的應用，因此。H.264的編碼器的設計可以根據(jù)需求的不同而不同。 H.264雖然具有優(yōu)異的壓縮性能，但是其復雜度卻比一般編碼器高的多。本文對H.264進行了編碼復雜度分析，并統(tǒng)計了整個軟件編碼中計算量的分布。H.264中采用了率失真優(yōu)化算法，提高了幀內(nèi)預測編碼的效率。在該算法下進行幀內(nèi)預測時，為了得到一個宏塊的預測模式，需要進行592次率失真代價計算。因此為了降低幀內(nèi)預測模式選擇的計算復雜度，本文改進了幀內(nèi)預測模式選擇算法。實踐證明，在PSNR值的損失可以忽略不計的情況下，該算法相比原算法，幀內(nèi)編碼時間平均節(jié)約60﹪以上，對編碼的實時性有較大幫助。 為了實現(xiàn)實時編碼，考慮到FPGA的高效運算速度和使用靈活性，本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實現(xiàn)。首先研究了H.264編碼器硬件實現(xiàn)架構(gòu)，并對影響編碼速度，且具有硬件實現(xiàn)優(yōu)越性的幾個重要部分進行了算法研究和FPGA.實現(xiàn)。本文主要研究了H.264編碼器中整數(shù)DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數(shù)DCT變換等部分。分別對這些模塊進行了綜合和時序仿真，并將驗證后通過的系統(tǒng)模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中，進行了在線測試，驗證了該系統(tǒng)對輸入的殘差數(shù)據(jù)實時壓縮編碼的功能。 本文對H.264編碼器幀內(nèi)預測模式選擇算法的改進，算法實現(xiàn)簡單，對軟件編碼的實時性有很大幫助。本文對在單片F(xiàn)PGA上實現(xiàn)H.264編碼器做出了探索性嘗試，這對H.264編碼器芯片的設計有著積極的借鑒性。
標簽： FPGA 264 幀內(nèi)預測 算法優(yōu)化
上傳時間： 2013-05-25
上傳用戶：refent
由于信道中存在干擾,數(shù)字信號在信道中傳輸?shù)倪^程中會產(chǎn)生誤碼.為了提高通信質(zhì)量,保證通信的正確性和可靠性,通常采用差錯控制的方法來糾正傳輸過程中的錯誤.本文的目的就是研究如何通過差錯控制的方法以提高通信質(zhì)量,保證傳輸?shù)恼_性和可靠性.重點研究一種信道編解碼的算法和邏輯電路的實現(xiàn)方法,并在硬件上驗證,利用碼流傳輸?shù)臏y試方法,對設計進行測試.在以上的研究基礎之上,橫向擴展和課題相關問題的研究,包括FPGA實現(xiàn)和高速硬件電路設計等方面的研究. 糾錯碼技術是一種通過增加一定的冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法.RS碼是一種典型的糾錯碼,在線性分組碼中,它具有最強的糾錯能力,既能糾正隨機錯誤,也能糾正突發(fā)錯誤.在深空通信,移動通信以及數(shù)字視頻廣播等系統(tǒng)中具有廣泛的應用,隨著RS編碼和解碼算法的改進和相關的硬件實現(xiàn)技術的發(fā)展,RS碼在實際中的應用也將更加廣泛. 在研究中,對所研究的問題進行分解,集中精力研究課題中的重點和難點,在各個模塊成功實現(xiàn)的基礎上,成功的進行系統(tǒng)組合,協(xié)調(diào)各個模塊穩(wěn)定的工作. 在本文中的EDA設計中,使用了自頂向下的設計方法,編解碼算法每一個子模塊分開進行設計,最后在頂層進行元件例化,正確實現(xiàn)了編碼和解碼的功能. 本文首先介紹相關的數(shù)字通信背景；接著提出糾錯碼的設計方案,介紹RS(31,15)碼的編譯碼算法和邏輯電路的實現(xiàn)方法,RTL代碼編寫和邏輯仿真以及時序仿真,并討論了FPGA設計的一般性準則以及高速數(shù)字電路設計的一些常用方法和注意事項；最后設計基于FPGA的硬件電路平臺,并利用靜態(tài)和動態(tài)的方法對編解碼算法進行測試. 通過對編碼和解碼算法的充分理解,本人使用Verilog HDL語言對算法進行了RTL描述,在Altera公司Cyclone系列FPGA平臺上面實現(xiàn)了編碼和解碼算法. 其中,編碼的最高工作頻率達到158MHz,解碼的最高工作頻率達到91MHz.在進行硬件調(diào)試的時候,整個系統(tǒng)工作在30MHz的時鐘頻率下,通過了硬件上的靜態(tài)測試和動態(tài)測試,并能夠正確實現(xiàn)預期的糾錯功能.
上傳時間： 2013-07-01
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隨著科學技術的發(fā)展與公共安全保障需求的提高，視頻監(jiān)控系統(tǒng)在工業(yè)生產(chǎn)、日常生活、警備與軍事方面的應用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術、H．264壓縮編碼技術和網(wǎng)絡傳輸控制技術實現(xiàn)網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)，在穩(wěn)定性、功能、成本與擴展性等方面都有著突出的優(yōu)勢，具有重要的學術意義與實用意義， 本課題所設計的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)由以Nios Ⅱ為核心的嵌入式圖像服務器、相關網(wǎng)絡設備與若干PC機客戶端組成。嵌入式圖像服務器實時采集圖像，采用H．264 編碼算法進行壓縮，并持續(xù)監(jiān)聽網(wǎng)絡。PC機客戶端可通過網(wǎng)絡對服務器進行遠程訪問，接收編碼數(shù)據(jù)，使用H．264解碼算法重建圖像并實時顯示，使監(jiān)控人員有效地掌握現(xiàn)場情況， 在嵌入式圖像服務器設計階段，本文首先進行了芯片選型與開發(fā)平臺選擇。然后構(gòu)建圖像采集子系統(tǒng)，采用雙緩存乒乓交換的方法設計圖像采集用戶自定義模塊。接著設計雙Nios Ⅱ架構(gòu)的SOPC系統(tǒng)，闡述了雙軟核設計中定制連接、內(nèi)存芯片共享、數(shù)據(jù)搬移、通信與互斥的解決方法。同時完成了網(wǎng)絡服務器的設計，采用μC/OS-Ⅱ進行多任務的管理與調(diào)度， H．264視頻壓縮編解碼算法設計與實現(xiàn)是本文的重點。文中首先分析H．264．標準，規(guī)劃編解碼器結(jié)構(gòu)。接著設計了16×16幀內(nèi)預測算法，并設計宏塊掃描方式，采用兩次判決策略進行預測模式選擇。然后設計4×4子塊掃描方式，編寫整數(shù)變換與量化算法程序。熵編碼采用Exp-Golomb編碼與CAVLC相結(jié)合的方案，針對除拖尾系數(shù)之外的非零系數(shù)值編碼子算法，實現(xiàn)了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設計了網(wǎng)絡傳輸?shù)拇a流組成格式，并針對編碼算法設計相應解碼算法。使用VC++完成算法驗證，并進行測試，觀察不同參數(shù)下壓縮率與失真度的變化。 算法驗證完成后，本文進行了PC機客戶端設計，使其具有遠程訪問、H．264解碼與實時顯示的功能。同時將H．264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中，并將嵌入式圖像服務器與若干客戶端接入網(wǎng)絡進行聯(lián)合調(diào)試，構(gòu)建完整的網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)， 實驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)視頻壓縮率高，監(jiān)控圖像質(zhì)量良好，充分證明了系統(tǒng)軟硬件與圖像編解碼算法設計成功。本系統(tǒng)具有成本低、擴展性好及適用范圍廣等優(yōu)點，發(fā)展前景十分廣闊。
標簽： FPGA 264 網(wǎng)絡視頻監(jiān)控 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-08-03
上傳用戶：88mao
本文對16QAM基帶Modem的FPGA芯片設計進行了研究與論述.首先介紹了16QAM調(diào)制的原理和16QAM基帶Modem的FPGA芯片總體設計,以及一些FPGA設計的基本原則.接著介紹了高性能濾波器的FPGA設計方法,并采用多相結(jié)構(gòu)濾波器和分布式算法(DA)設計了發(fā)送端平方根升余弦滾降濾波器.然后介紹了自適應盲均衡器的設計,該均衡器是一個復數(shù)結(jié)構(gòu)的橫向濾波器,采用復用抽頭的結(jié)構(gòu)來節(jié)省資源,本文對自適應均衡器的核心運算單元-采用booth編碼算法設計的高性能乘累加(MAC)運算單元進行了詳細描述.接下來介紹了載波恢復環(huán)路的FPGA設計,這是一個數(shù)字二階鎖相環(huán),本文推導了數(shù)字二階鎖相環(huán)和模擬二階鎖相環(huán)的對應關系.DD相位檢測算法中的反正切函數(shù)tan
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：dajin
作為嵌入式系統(tǒng)核心的微處理器，是SOC不可或缺的“心臟”，微處理器的性能直接影響著整個SOC的性能。 與國際先進技術相比，我國在這一領域的研究和開發(fā)工作還相當落后，這直接影響到我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本著趕超國外先進技術，填補我國在該領域的空白以擺脫受制于國外的目的，我國很多科研單位和公司進行了自己的努力和嘗試。經(jīng)過幾年的探索，已經(jīng)有多種自主知識產(chǎn)權(quán)的處理器芯片完成了設計驗證并逐漸進入市場化階段。我國已結(jié)束無“芯”的歷史，并向設計出更高性能處理器的目標邁進。 艾科創(chuàng)新微電子公司的VEGA處理器，是公司憑借自己的技術力量和科研水平設計出的一款64位高性能RSIC微處理器。該處理器基于MIPSISA構(gòu)架，采用五級流水線的設計，并且使用了高性能處理器所廣泛采用的虛擬內(nèi)存管理技術。設計過程中采用自上而下的方法，根據(jù)其功能將其劃分為取指、譯碼、算術邏輯運算、內(nèi)存管理、流水線控制和cache控制等幾個功能塊，使得我們在設計中能夠按照其功能和時序要求進行。 本文的首先介紹了MIPS微處理器的特點，通過對MIPS指令集和其五級流水線結(jié)構(gòu)的介紹使得對VEGA的設計有了一個直觀的認識。在此基礎上提出了VEGA的結(jié)構(gòu)劃分以及主要模塊的功能。作為采用虛擬內(nèi)存管理技術的處理器，文章的主要部分介紹了VEGA的虛擬內(nèi)存管理技術，將VEGA的內(nèi)存管理單元(MMU)尤其是內(nèi)部兩個翻譯后援緩沖(TLB)的設計作為重點給出了流水線處理器設計的方法。結(jié)束總體設計并完成仿真后，并不能代表設計的正確性，它還需要我們在實際的硬件平臺上進行驗證。作為論文的又一重點內(nèi)容，介紹了我們在VEGA驗證過程中使用到的FPGA的主要配置單元，F(xiàn)PGA的設計流程。VEGA的FPGA平臺是一完整的計算機系統(tǒng)，我們利用在線調(diào)試軟件XilinxChipscope對其進行了在線調(diào)試，修正其錯誤。 經(jīng)過模塊設計到最后的FPGA驗證，VEGA完成了其邏輯設計，經(jīng)過綜合和布局布線等后端流程，VEGA采用0.18工藝流片后達到120MHz的工作頻率，可在其平臺上運行Windows-CE和Linux嵌入式操作系統(tǒng)，達到了預計的設計要求。
上傳時間： 2013-07-07
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