數控機床是現代制造系統的基礎和核心，而先進的數控技術是解決機床制造業持續發展的關鍵。隨著嵌入式系統、微計算機技術和集成電路的迅速發展，高性能的32位CUP開始普及。它執行速度快、功能強大，在中、低檔數控系統中已經完全可以替代PC機及8位單片機，獲得更大的價格和技術優勢。本文旨在打破傳統基于PC機及8位單片機的數控系統，研究并設計一種基于ARM的32位嵌入式機床數控系統。 本文設計了基于ARM內核的嵌入式機床數控系統，并給出了硬件設計方案、軟件程序設計思想及相應設計。硬件部分選用是日本NOVA電子有限公司研制的DSP運動控制專用芯片MCX314AL，作為數控裝置電機的驅動芯片，其性能優良、接口簡單、編程方便、工作可靠，給運動控制帶來極大方便。采用ARM微處理器STR710負責控制MCX314AL、外圍邏輯電路的管理及后臺任務的實現。系統軟件平臺采用源代碼公開的嵌入式實時操作系統uC/OS-Ⅱ，對數控系統軟件模塊的任務進行劃分，并根據其實時性要求賦予不同優先級，采用基于優先級的搶占式調度算法，設計了任務間的通信方式及中斷事件的響應，使該數控系統具有良好的實時性和穩定性，可以滿足高精度加工的要求，同時也具有良好的人機界面和網絡支持。
上傳時間： 2013-05-25
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隨著國內工業化、數字化的迅速發展，嵌入式開發在IT行業中的重要性越來越顯著。嵌入式開發領域對產品的功能性、穩定性、實時性等方面的要求也越來越高。 采用嵌入式實時操作系統作為開發平臺，以高性能的嵌入式處理器為工業控制等領域的主控制器可以有效地提高系統的可靠性、實時性、和軟件編程的靈活性。在嵌入式處理器方面，ARM構架已經在高性能、低功耗、低成本的嵌入式領域里占領先地位。而在嵌入式操作系統方面，適合國內發展方向的解決方案以及系統基礎結構方面并不理想。首先，國外成熟的嵌入式實時操作系統大都成本高、結構復雜，不適合強實時應用；其次，因大部分實時操作系統不公開源碼，使開發的產品存在安全隱患。而類似μC/OS-II的小型強實時嵌入式操作系統內核雖然具有低成本、易控制、小規模、高性能等特性，但這類系統的基礎較為薄弱，面臨產品化和商業化還有一定的距離。 本文針對這種情況，結合現有的操作系統內核理論及嵌入式強實時系統的特殊需求，特別是對μC/OS-Ⅱ的研究分析基礎上，面向強實時應用，設計、構造了一種適合在32位ARM處理器環境下使用的內核。這樣做的目的是為了提供一個基礎牢固、值得信賴的基本平臺。 本文研究工作主要集中在以下幾個方面： 針對嵌入式環境中高效、簡潔、易擴展、易剪裁的要求，對內核體系結構框架進行了設計。內核整體上采用分層結構，在各層中采用功能相對獨立的模塊：在最底層借鑒微核的原理，只提供最基本的功能模塊。 針對系統快速和穩定的實時響應能力需求，為IRQ中斷建立了統一的中斷入口，采用合理的半嵌套工作方式；保留FIQ為不可屏蔽中斷，在快速反應場合使用；引入中斷分段處理機制解決中斷和任務的ITC機制共享，需要硬保護機制相互協調所引起的硬保護機制被隱性地泛濫使用問題。 針對應用提出的系統行為的可預測性需求，在調度算法方面采用基于優先級位圖的搶占閾值調度算法，提高了處理器的利用率和任務集合的可調度性，減少了內核存儲開銷；在共享資源訪問控制方面，以優先級天花板協議為依據，使用互斥事件解決優先級反轉和死鎖問題的發生。 為了保障系統的強實時性能，本文還對內核的時鐘管理、內存管理等方面進行了設計。最后，通過實時性能測試，結果表明該實時內核有很好的強實時特性。
上傳時間： 2013-04-24
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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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超聲波流量計以非接觸、精度高、使用方便等優點，在氣象、石油、化工、醫藥、水資源管理等領域獲得了廣泛的應用。近年來，隨著數字處理技術和微處理器技術的發展，超聲波流量計作為一種測量儀表也得到了長足進步。本課題將ARM微控制器用于流量測量儀表的研制，拓展了儀表的開發空間，符合嵌入式技術的發展方向。 本文詳細介紹了超聲波時差法流量測量原理及基于LPC2214的超聲波流量計系統設計方案和軟硬件實現方法，并對測時算法進行了詳細討論。通過分析和借鑒國外超聲波流量測量的先進技術和方法，得出了改進的時差法測量方案。系統硬件設計了超聲波發射、接收及放大電路，采用高速模數轉換器數字化接收信號，并對ARM系統電路中的電源電路，存儲器電路，通信接口電路等進行了詳細介紹。系統軟件詳細分析了嵌入式操作系統uClinux的移植方法，給出構建ARM-uClinux平臺的步驟，并基于此平臺，完成了系統軟件設計。測時算法運用數字濾波技術提高信號信噪比，采用方差比檢驗方法和插值算法，提高測時定位精度。 系統設計良好的人機交互界面和通信調試接口，提高了ARM系統的軟件開發調試效率；在保證流量計系統功能的同時，盡量簡化硬件電路設計，降低研制成本，使設計更具合理性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著嵌入式系統技術的迅猛發展,無線數據傳輸的嵌入式系統的發展成為新的趨勢,嵌入式系統以其小型、專用、易攜帶、可靠性高的特點,已經在這個領域到了廣泛的應用。 現在隨著嵌入式系統的功能增強,程序代碼變得越來越復雜,傳統的軟件設計方式很難保證系統的可靠性和穩定性,使用嵌入式操作系統作為軟件開發平臺是解決這個問題的有效途徑。在本系統中,系統硬件平臺采用AMR微處理器,軟件平臺采用μClinux操作系統,μClinux是一種專門為微控制器設計的多進程處理任務操作系統,具有對多種文件系統的支持能力,可以將應用程序分解成多個任務,簡化應用系統軟件的設計。 本論文以設計基于32位AMR微處理器LPC2210和移植嵌入式操作系統μClinux的通用通信平臺為主要內容,研究了所涉及的關鍵技術并提出了實現方案。系統設計分為三個部分：選用高性價比的PHLIPIS公司生產的16/32位ARM7TDMI微處理器LPC2210作為核心處理器,并在處理器上移植μClinux操作系統；系統的無線傳輸模塊選用CC1020無線串口模塊,以實現數據的可靠透明傳輸。整個設計完成了相關硬件電路的設計連接和軟件的代碼編寫調試,最后實現了整個系統的測試。
上傳時間： 2013-06-04
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心血管疾病是威脅人類健康的主要疾病之一，而心電圖檢測是診斷心臟病變的有效手段。心電數據的高效采集和實時傳輸成為心電檢測的基礎，因此，設計一種性能可靠、價格低廉、體積較小的心電采集與遠程傳輸系統將對心血管疾病的檢測和預防具有重要意義。 本文在對心電信號采集技術和以太網傳輸技術進行深入研究的基礎上，設計實現了一款基于ARM的心電信號采集與以太網傳輸系統。該系統前端是利用AD620、LM324、ADOP07等器件設計的信號調理電路，該電路實現了心電信號的高質量提取；系統的關鍵電路是以32位ARM7TDMI-S微控制器LPC2210為核心，并結合以太網控制芯片RTL8019AS、Flash SST39VF160和SRAM IS61LV25616AL設計的A/D轉換模塊和以太網接口模塊，它構建了數據采集和傳輸的硬件基礎；此外，論文還完成了μC/OS-II操作系統在LPC2210上的移植，并實現了系統TCP/IP協議棧；最后，采用了多任務化方式設計了系統應用程序。 通過遠端上位機應用軟件測試表明，本系統實現了心電信號的采集與傳輸，達到了遠程監控心電信號的目的，且運行穩定可靠。
上傳時間： 2013-06-15
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AGV(Automated Guided Vehicle)即自動導引車，是具備一定自主能力的運輸設備，在自動化物流系統和工廠自動化系統中具有重要的應用價值。 AGV是一種高度自動化產品，它所涉及的技術包括針對特定用途的車體結構、貨物移送機構、路徑導引技術、貨位檢測技術、防碰撞技術、驅動技術和控制技術。更深入的研究還包括多車協調與優化調度技術、智能控制技術等。 本文首先對AGV的發展及關鍵技術進行了總結與歸納，并分析了現有技術的特點與不足，在此基礎上設計了一個模擬貨物分揀的小型AGV系統。車體采用二輪驅動和前后萬向輪支承的結構，可以實現靈活的轉向和快速移動。導引方式采用光電傳感器路徑導引，以計數方式實現貨位識別檢測。ARM是一種高性能的嵌入式微處理器，AGV控制系統采用了基于ARM7核的微控制器LPC2210，其豐富的片上資源可以很方便地實現AGV的所有檢測、信息處理及控制功能。利用LPC2210的串行通信功能，再配合無線通信模塊建立與PC機的通信聯系，通過PC機實現對AGV小車的控制與調度。 制作完成后的AGV樣機在實驗室模擬環境下進行了性能測試，其性能指標均滿足設計要求。
上傳時間： 2013-04-24
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在電力現代化建設中，提高發電機發電效率是其中重要的一環，氫氣作為導熱性冷卻介質廣泛的應用于發電設備，作為冷卻劑，它可以有效地提高其發電效率，但它又是一種易燃易爆氣體，所以使氫氣參數處于正常范圍，保證發電機高效、安全正常工作就變得至關重要，因此對氫氣參數進行實時監測有著重要的意義。 本論文研究和開發了基于ARM和CPLD的氫氣參數監測系統，首先簡要的分析了氫冷發電機系統對氫氣參數進行監測的必要性以及當前電力系統氫氣參數監控系統的發展情況。然后提出了一種利用無線通信手機短消息業務SMS、工控總線Modbus通信協議和RR485總線、SD卡海量存儲等技術實現發電機系統多氫氣參數的現場實時監測系統的設計方案。該方案以功能強大的ARM處理器作為系統的核心。采用高精度的16位AD轉換芯片，并使用兩種濾波算法的結合對信號進行數字濾波，滿足系統對氫氣參數采集精度的要求。同時系統結合CPLD技術，用于解決系統內微控器I/O口不足以及SD卡驅動的問題，本論文采用一片CPLD擴展I/O口，每一個擴展的I/O口都分配固定的地址，ARM微控器可以通過外部總線控制擴展I/O口的輸出電平。SD卡(Secure Digital Memory Card)中文翻譯為安全數碼卡，是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設備，具有低成本，大容量的特點，系統的歷史數據存儲使用了SD卡作為存儲介質，系統并沒有直接使用ARM處理器讀寫SD卡，而是使用了擁有1270個邏輯單元的MAXⅡ1270 CPLD來驅動SD卡，在CPLD中使用VHDL語言設計了SD卡的總線協議，外部總線接口，SRAM的讀寫時序等，這樣既可以提高微處理器SD卡的讀寫速度，增強微處理器程序的移植性，又可以簡化微處理器讀寫SD卡的步驟并減少微處理器的負擔。 本論文的無線數據傳輸采用GSM無線通信技術的SMS業務遠傳現場數據，設計了GSM模塊的軟件硬件，實現了報警等數據的無線傳輸，系統的有線傳輸采用了基于Modbus通信協議的RS485總線通信方式，采用這兩種通信方式使系統的通信更加靈活、可靠。本論文最后分析了系統的不足并且提出了具體的改進方向。
上傳時間： 2013-05-26
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汽車儀表總成是汽車和駕駛員進行信息交互的窗口。傳統的汽車儀表總成采用了大量機械器件、模擬電路和少量簡單數字電路的方式設計。它體積大，精確和穩定性低，顯示信息少，控制按鈕繁復。本項目以當前主流的嵌入式技術為基礎，設計了一種以大尺寸LCD觸摸屏為主要顯示控制界面，以CAN總線和其他接口為信息采集渠道，以高速嵌入式ARM9微控制器為處理單元的車載信息顯控終端。 作者在該項目中負責車載信息顯控終端的樣機設計，用Prote199完成原理圖和PCB圖的設計，編寫測試程序對主要硬件進行測試。軟件上移植Linux操作系統并編寫LCD驅動程序。 論文設計的車載信息顯控終端以SAMSUNG公司S3C2410ARM9微控制器為核心，以Microchip公司的MCP2515芯片為CAN總線控制器，以Sharp公司LQ080V3DG01型號的8英寸LCD屏為顯控接口。存儲器方面外擴了NOR FLASH、NAND FLASH、SDRAM。接口方面設計了CAN、USB、RS232、以太網等標準接口，和GPIO、AD等接口。軟件上本車載信息顯控終端采用自行剪裁移植的Linux操作系統，并移植了相應的LCD驅動程序。 論文主要闡述了車載信息顯控終端的硬件設計，詳細分析了Linux在S3C2410微控制器系統上的移植，并將在軟硬件調試過程中總結的經驗與大家分享。 本車載信息顯控終端是對汽車儀表總成數字化和虛擬化顯示控制的一個有益嘗試，離最后的實用化和產品化還待進一步研究。
上傳時間： 2013-05-30
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本文首先介紹了主流8位MCU(微控制器)的通用架構，通過比較分析主流國際MCU半導體供應商的MCU產品，結合作者在德國英飛凌公司的項目實踐，分析了英飛凌XC866系列8位MCU的架構特點和功能特性。在此基礎上，介紹了該MCU芯片的系統集成方法，以及組成模塊的架構和功能。 LlN協議是當前廣泛應用的車載局部互連協議，作為英飛凌XC866MCU上很關鍵的一個外圍IP，本論文在介紹了MCU架構基礎上，設計實現了LlN控制器。LIN協議是UART在數據鏈路層上的擴展，其關鍵是LlN協議數據鏈路層的檢測實現。本文給出了一種可靠，高效的協議檢測機制，從而使軟件和硬件更好配合工作完成協議檢測。在完成LlN控制器設計后，本文結合了XC866ADC的架構，介紹了ADC模擬和系統的數字接口概念和實現要點，介紹了如何考慮分析選擇合理的數字接口方案。論文最后以XC866的系統架構為基礎，提出了一種高效的基于FPGA的IP原型驗證平臺方案，并以LlN控制器作為驗證這一平臺的IP，在FPGA上成功的實現了驗證方案。論文同時介紹了從SOC設計向FPGA原型驗證轉換時的處理方法及工程經驗，介紹了MCU及驗證平臺的測試平臺思想，以及基于FPGA原型和邏輯分析儀實時測試的MCU固件代碼覆蓋率測試方法。 目前8位MCU在中低端的應用越來越廣泛，特別是目前發展迅速的汽車電子和消費電子領域。因此對MCU架構的不斷研究和提高，對更多面向應用領域的IP的研究和設計，以及如何更快速的實現芯片驗證將極大的推動MCU在各個領域的應用和推廣，將產生極大的經濟和應用價值。
上傳時間： 2013-07-14
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