我國是世界上設施農業面積最大的國家，設施面積占世界總面積的70-80％。目前國內設施溫室應用的主要環境參數采控系統大多為進口產品，這些產品技術含量高，采控效果好，但相對價格較高，通常適用于現代化的大型或高檔連棟溫室。少數國產品牌無論技術水平還是采控效果均不甚理想，尤其缺少能夠適用于我國常見的中小型日光溫室的低成本智能采集控制裝置。本文基于國家高技術研究發展計劃(863計劃)課題“設施農業精準生產技術系統構建與應用”，對設施溫室環境和生物信息數據采集、傳輸、備份、調控問題進行了研究。 論文分析了目前國內中小型日光溫室環境監控需求，提出并實現了一套網絡型設施農業日光溫室智能控制系統從硬件到軟件的完整方案。主要研究工作如下： (1) 開發了面向常用環境信息傳感器和生物信息傳感器的數據采集模塊，該數據采集模塊具有可定制、可擴展的特點。 (2) 開發了基于CF卡的數據備份及存儲模塊，為實現現場數據的大容量存儲和本地化自主控制提供了基礎。 (3) 構建了傳感器數據的局域傳輸網絡和以太網絡接口，滿足了節點環境參數及視頻信息寬帶傳輸與溫室集中監控的需要。 (4) 開發了面向中小型日光溫室的可擴展核心設備管理模塊，實現了在決策服務器支持下的環境參數本地自主調控。 (5) 移植了嵌入式操作系統、開發了設備驅動程序，使用戶可以靈活方便地調用板載設備進行系統的二次定制開發。 (6) 對系統軟件、硬件進行了模擬調試和現場實驗，驗證了系統在設施溫室環境采控中的各項功能。 論文結構如下：首先分析了課題的研究背景、意義、研究現狀和相應關鍵技術；然后在溫室控制的需求分析上提出了智能控制系統的方案；接著給出了智能PAC系統子/主節點的硬件設計及實現，給出了基于U-BOOT與uClinux的智能PAC系統軟件設計和驅動開發；其次設計了實驗平臺對智能PAC系統進行仿真調試和現場實驗。論文最后展望了我國設施農業溫室環境監控的發展。 現場實驗表明，該智能PAC系統解決了日光溫室環境和生物信息數據采集、傳輸、備份問題，并且具有可定制化、可編程、運行穩定可靠的特點，達到了預期的設計要求。
上傳時間： 2013-04-24
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單片機讀寫U盤的模塊 USB118 _不用電腦也能讀寫U盤中的文件！ ■ 型 號: USB118AD USB118A 關鍵詞：U盤、單片機、USB2.0、USB Host、USB主設備、設備黑匣子、數據記錄 ■ 簡 介 目前，基于USB2.0接口的移動存儲設備已經被廣泛使用，尤其是采用USB-FLASH技術的U盤產品的容量由幾年前的16M增加到現在的4G以上。我們知道，U盤通常是作為計算機的外部存儲設備，能否脫離計算機直接向U盤讀寫文件呢？答案是肯定的。USB118系列嵌入式U盤讀寫模塊提供了通過串口或SPI口讀寫U盤的簡單途徑，由此結合單片機的RS232串口或高速SPI總線就可以實現對U盤上的文件讀寫。 USB118AD型高速U盤讀寫模塊是對USB118A模塊的性能進行改進后的USB2.0接口的高速模塊，具有與USB118A模塊完全兼容的串口，同時增加了高速的SPI接口，主要應用于便攜儀器或者嵌入式數據采集系統的外掛式海量存儲。 ■ 特 征 ◆ 不必了解USB協議，直接嵌入用戶系統 ◆ 兼容1G以上U盤、移動硬盤 ◆ USB2.0接口，提供USB HOST接口 ◆ RS232串口波特率：57600/115200/9600bps ◆ 高速SPI接口文件傳輸速度：150KByte/Sec ◆ 支持文件系統：FAT16/FAT32 ◆ 創建Word、 Excel、二進制等各種類型文件 ◆ 提供單片機編程實例C51源代碼 ◆ 提供模塊測試板及電腦串口測試軟件 ◆ 直流5V供電，電流100mA(不含U盤) ◆ 模塊只有火柴盒大小：51.6×43×12mm ■ 應 用 ◆ 海量數據采集存儲 ◆ 設備黑箱子 ◆ 考勤機數據記錄 ◆ 石油儀器儀表 ◆ 紡織機械 ◆ 水文監測 ◆ 無紙記錄儀
上傳時間： 2013-06-03
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大多數現在的PCL打印機驅動程序都是將需要打印的文件(包括圖形或者文本)處理成JPEG文件發送到打印機進行打印，因為這樣一方面可以減少發送給打印機的數據量，一方面可以極大的簡化驅動程序的開發。而在打印機內部，這些JPEG文件又被解碼成BMP文件進行進一步的處理。采用這種方式工作的打印機JPEG解碼的工作占據了其CPU時間的一半以上，所以JPEG文件解碼引擎是打印機的核心之一，提高JPEG的解碼速度對于提高打印機的處理能力至關重要。 同時，JPEG文件解碼工作是一個計算密集型的作業，主要有兩個辦法提高它的速度：一個是設計更高效的算法，一個是采用性能更加強勁的CPU設備。在單核CPU的嵌入式環境中，JPEG編解碼速度已經幾乎到了極限，難有提升的空間，然而近兩年多核嵌入式芯片的出現，為大幅度提升它的性能提供了可能。 本文基于嵌入式的Linux平臺，采用ARM11 MPCore4核處理器，針對PCL，XL打印機控制語言的JPEG文件解碼設計和實現了一個高速引擎，主要內容為： 分析和解碼PCL，XL文件，提取出其中的JPEG文件。 對JPEG文件實現并行化解碼，在多個處理器核上并行處理，并針對多核處理器構架進行內存讀取等方面的優化。 針對多核處理器的特點和優勢，設計和實現多線程調度算法。 總結和提取數據，分析多核處理器相對于單核處理器的性能提升。 另外，為便于讀者理解，文中簡要介紹了ARM(SIMD)指令集，嵌入式匯編以及與硬件相關的一些概念。
上傳時間： 2013-06-16
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半導體技術的迅猛發展使得微控制器集成度越來越高，計算速度越來越快，價格和功耗越來越低。近年來異軍突起的一些32位ARM微控制器工作主頻高達幾百兆，很好的解決了困擾工程師們的實時性問題。 隨著計算機、通訊和控制技術的發展，工業控制系統正在朝著網絡化、分布化的方向發展。現場總線既是一個開放通信網絡，又是一種全分布控制系統。現已廣泛應用于多個工業領域。CAN總線即是現場總線的一種，它主要應用于各種設備檢測及控制，被公認為最有前途的現場總線之一。 本文基于ARM微控制器AT91RM9200，開發了一套帶有CAN總線接口的海洋氣象要素觀測系統。該系統可以掛接多個CAN總線傳感器節點，同時還具有以太網、USB、RS232、RS422、RS485等多種通信端口，并且可靠性高、抗干擾能力強。CAN總線傳感器節點，由傳感器、微處理器芯片(內嵌CAN控制器)和CAN收發模塊組成，可以獨立完成某一項或多項氣象要素的數據采集，同時還能實現與CAN總線的數據交換。 論文首先介紹了海洋氣象要素觀測系統的總體設計，接著介紹了傳感器節點的CAN總線實現方案，然后詳細闡述了以AT91RM9200為核心的開發平臺的硬件組成及實現，并以此硬件平臺為基礎，詳細的論述了嵌入式Linux開發流程以及移植到具體硬件平臺需要完成的工作，如U－BOOT的移植、Linux內核的編譯與裁剪、文件系統的制作、驅動程序的編寫、以及應用程序的開發。
上傳時間： 2013-05-20
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嵌入式系統發展到今天，應用越來越復雜，功能越來越強大，這就使得我們在嵌入式開發中必須加入對操作系統的支持，由此，產生了Bootloader的應用。作為嵌入式系統中的啟動模塊，Bootloader的作用就是引導和加載操作系統內核鏡像。Bootloader的設計與移植工作已經成為嵌入式系統開發中的重要環節。 在實際的嵌入式系統開發項目中，人們經常選擇移植通用Bootloader，例如U-Boot到自己的目標板。U-Boot雖然支持多種嵌入式操作系統和處理器架構，功能設置高度靈活，設備驅動豐富，但U-Boot代碼組織結構過于龐大，啟動流程機理和文件間的依賴關系復雜，這使得采用U-Boot進行Bootloader的開發往往會不得要領；另一方面，嵌入式系統是資源受限的，為了更好的適應市場，嵌入式產品的開發極其重視成本。以U-Boot-1．1．4來說，其源代碼大小就有38．4M，移植后生成的可執行bin文件一般也要500K以上，這對于寶貴的Flash資源來說無疑是種浪費。 論文以ARM內核處理器應用為切入點，設計了一種小型ARMBootloader-MicroBootloader。在理論上，通過對Bootloader的分析，總結了其主要功能、啟動過程，提出了Bootloader設計的典型框架，并按照這一典型框架對MicroBootloader進行了總體設計。在實現上，采用模塊化設計原則組織源文件，使得整個MicroBootloader組織結構清晰簡潔，便于維護與擴展，方便針對不同硬件平臺的移植進行修改。 論文的創新點在于做到了代碼量大小與功能的平衡。整個文件組織只有37個文件，代碼總計為208K，生成的可執行bin文件僅35K。通過實驗驗證，MicroBootloader完全能夠完成Bootloader的基本功能，其擴展功能也能實現下載操作系統鏡像，并讓其在目標板上成功運行，具有一定的現實意義和后續應用開發價值。
標簽： Bootloader ARM 內核
上傳時間： 2013-04-24
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在現代電網中，隨著超高壓、大容量、遠距離輸電線路的不斷增多，對電力系統的安全穩定運行提出了更高、更嚴格的要求。距離保護作為線路保護的基本組成部分，其工作特性對電力系統的安全穩定運行有著直接和重要的影響。為了適應現代超高壓電網穩定運行的要求，微機保護裝置在硬件和軟件上都提出了越來越高的要求。 高速數字信號處理芯片（DSP）技術的發展，為開發一種速度快、處理能力強的微機保護系統奠定了基礎。在這樣的背景下，我們采用DSP芯片和ARM處理器，設計了一個并列式雙處理器微機保護系統。該系統采用一個DSP芯片負責控制數據采集、采樣數據處理，實現保護功能。ARM微處理器承擔人機接口管理，通過串行通信方式實現與DSP端口之間的數據通信，豐富的通訊接口，使得與上位機的通訊、下載程序定值靈活方便。新的微機保護裝置不斷推出，投入運行的微機保護裝置不允許用來進行試驗、培訓，該裝置還可作為試驗教學系統，供學生學習認識微機保護裝置的內部結構，并可自行設計保護算法、編制程序，通過上位機下載到實驗裝置，完成相應保護功能的測試。 本文實現了微機保護方案的整體軟硬件設計，內容包括DSP2812微處理器芯片，ARM7微處理器LPC2220芯片，開關量輸入／輸出電路、數據采集電路、通訊和網絡接口電路、人機界面的顯示板電路，文中對各部分電路的功能、特點以及器件的選擇、引腳連接進行了詳細介紹。系統采用模塊化設計，采用雙CPU并行處理模式，針對基于LPC2220微處理器的監控管理系統，完成了最小系統設計，詳細完成了啟動電路的設計。 本文初步設計了人機操作界面，給出了軟件設計的流程圖，將實時操作系統μC/OS-Ⅱ與模塊化硬件設計相結合，共同構成一個可以重復利用的軟硬件數字系統平臺，除了可以最大限度地提高開發的效率、減少資源的浪費外，還可以通過長期對于該平臺的研究，逐步優化平臺軟硬件資源，提高其性能，并滿足日益復雜的應用需求。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著科技的不斷進步，現代電子技術、信息技術得到不斷的發展，隨之也帶來了監控技術的不斷發展。現代監控技術的含義已不僅僅是局限于某種單一的或獨立的傳感器測量或數據處理，而是多種技術的集成融合。針對與風蝕風沙與小氣候環境的監測技術的實際需要，本選題提出了一種基于嵌入式ARM-Linux技術、Zigbee技術、GPRS網絡技術與現代傳感器技術的風蝕風沙與小氣候環境的監控系統。 針對風蝕風沙以及小氣候環境監測的各種傳感器的種類以及型號的差別性與環境因子的需要，本選題選擇了功能強大的ARM9處理器AT91RM9200為硬件平臺，以開源的嵌入式Linux操作系統為軟件平臺的設計方案。考慮到野外監測中傳感器的分布問題，選擇了無線自主路由的Zigbee技術進行各種模擬傳感器的連接，Zigbee主模塊與AT91RM9200處理器之間的通信采用RS-232總線進行連接的設計思路。在對數據進行處理方法的選擇上，本選題進行了數據的本地存儲與GPRS網絡無線遠程發送相結合的設計方法。本地存儲可以利用具有USB接口的現場存儲設備如U盤、SD卡等。在進行GPRS網絡傳輸時，本課題選擇了西門子公司的MC39i模塊實現GPRS網絡與Internet網絡的無縫對接，以進行終端設備與遠端服務器的通信。軟件設計上，采用了模塊化設計，使用多線程編程，提高了軟件運行的能力，在網絡編程上使用了Socket編程技術，保證了多通道數據的網絡傳輸。 本系統已經實現了硬件設計、軟件設計的全部過程，并且已經在吉林白城中國農業大學實驗站安裝使用。實踐表明，該系統具有可靠性高、體積小、安裝方便，數據采集及時、準確、可靠等特點，適合大部分野外環境的監測應用。
上傳時間： 2013-04-24
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TLC1551是美國TI公司生產的10位并行輸出模數轉換器,該器件轉換速度快,傳輸數據方便,應用電路簡單.文中介紹了TLC1551的管腳功能、電氣特性、工作原理和時序、應用電路及模數轉換的單片機基本程
上傳時間： 2013-07-26
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目前，基于USB2.0接口的移動存儲設備已經被廣泛使用，尤其是采用USB-FLASH技術的U盤產品的容量由幾年前的16M增加到現在的4G以上。我們知道，U盤通常是作為計算機的外部存儲設備，能否脫離計算機直接向U盤讀寫文件呢？答案是肯定的。
上傳時間： 2013-07-06
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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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