嵌入式測控系統(tǒng)和測控裝置在工業(yè)生產(chǎn)過程控制、儀器儀表及自動化系統(tǒng)、智能樓宇監(jiān)控等方面得到廣泛的應(yīng)用。由于嵌入式測控系統(tǒng)監(jiān)控對象的多樣性，因此通用性不是很強，傳統(tǒng)的設(shè)計方法都是從底層的硬件設(shè)計開始，再設(shè)計專用的軟件，導(dǎo)致設(shè)計周期長，重復(fù)工作多，成本增加。微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，使得微處理器的性能和功能得到極大的提高，為通用型測控平臺的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。 本文提出了一種嵌入式測控平臺的設(shè)計思路。采用主板和擴展板相結(jié)合的模塊化設(shè)計，使嵌入式測控系統(tǒng)可以在一個標準化平臺上進行構(gòu)建。平臺主板選用基于32位ARM7TDMI-S內(nèi)核的微控制器LPC2292作為核心，加上以太網(wǎng)芯片、CPLD以及其它外圍電路，構(gòu)成了一個維持系統(tǒng)正常運行的最小系統(tǒng)。擴展功能模塊包括ZigBee無線通信、USB、A/D、D/A、液晶觸摸屏等模塊，通過層疊式結(jié)構(gòu)與主板連接。測控開發(fā)平臺在功能、電路、結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了可裁剪、可擴展，能滿足大多數(shù)嵌入式測控系統(tǒng)的需求。 在實現(xiàn)嵌入式測控開發(fā)平臺硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，嵌入式測控平臺引入了Nucleus Plus實時操作系統(tǒng)來完成系統(tǒng)資源的管理和任務(wù)的調(diào)度。文中提出了啟動代碼模版的概念，簡化了移植操作系統(tǒng)的工作，提高了效率。 基于ARM的嵌入式測控開發(fā)平臺為開發(fā)各種智能化、小型化現(xiàn)代測控系統(tǒng)提供了可重用、高性能、圖形化、網(wǎng)絡(luò)化軟硬件基礎(chǔ)平臺和高效的開發(fā)模式。從而，大大縮短了軟、硬件開發(fā)的周期，具有十分重要的意義。 作為在測控開發(fā)平臺的基礎(chǔ)上構(gòu)建測控系統(tǒng)的實例，研制了氣門彈簧負荷計算機自動分選系統(tǒng)的現(xiàn)場級控制器。
上傳時間： 2013-06-16
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研究如何將當前流行的嵌入式技術(shù)應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域中的數(shù)據(jù)采集與記錄方面，是當今工業(yè)過程測量控制領(lǐng)域發(fā)展的一個必然方向。 本論文所設(shè)計完成的嵌入式工業(yè)過程數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)，是以32位ARM7微處理器S3C44B0X為核心，取代了傳統(tǒng)的單片機，并且引入了μClinux多任務(wù)實時操作系統(tǒng)。采集到的工業(yè)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)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(yè)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)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(xiàn)，可以像使用Windows操作系統(tǒng)一樣，點擊菜單、滾動條、列表框、按鈕等控件以完成相應(yīng)的操作。數(shù)據(jù)的記錄完全脫離PC機，顯示在LCD上的數(shù)據(jù)，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(dǎo)出。μClinux操作系統(tǒng)中移植了BOA網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器和CGI腳本程序，因此具有動態(tài)Web監(jiān)控功能，用戶可以在PC機上的瀏覽器中通過網(wǎng)絡(luò)隨時監(jiān)測工業(yè)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)。 經(jīng)過測試，該系統(tǒng)可以穩(wěn)定可靠的運行，完全實現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集、人性化顯示、規(guī)范化操作、脫機化記錄和網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測等一系列功能，取代了傳統(tǒng)的底層智能儀表搭配PC機的構(gòu)架，將其功能合二為一，對工業(yè)企業(yè)的技術(shù)進步和生產(chǎn)過程的現(xiàn)代化有著重要的作用。
標簽： ARM 嵌入式 工業(yè)過程 數(shù)據(jù)采集
上傳時間： 2013-07-18
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隨著工業(yè)技術(shù)的不斷發(fā)展，以及人對安全防范意識的逐漸加強，視頻監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)成為人們在生產(chǎn)、生活中必不可少的一個部分。特別是近年來，隨著計算機技術(shù)的發(fā)展、寬帶的普及、圖像處理技術(shù)的提高，視頻監(jiān)控在越來越廣泛地滲透到教育、娛樂、醫(yī)療、運動等各個領(lǐng)域。視頻監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)成為當今可視化領(lǐng)域的一個新的開發(fā)熱點。許多應(yīng)用領(lǐng)域?qū)τ谝曨l監(jiān)控系統(tǒng)提出了更高更新的要求，如何經(jīng)濟有效地實現(xiàn)特定環(huán)境所需的監(jiān)控功能，給我們提出了新的課題。 本文設(shè)計和實現(xiàn)了基于ARM9和Linux操作系統(tǒng)的嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)，實現(xiàn)視頻圖像的采集、壓縮和傳輸。文章結(jié)合嵌入式技術(shù)、圖像壓縮技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，設(shè)計了一種基于嵌入式的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)。 本文首先研究了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及今后發(fā)展趨勢，詳細分析了嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的基本原理和性能要求，提出了系統(tǒng)的設(shè)計的總體方案。在硬件設(shè)計方面，系統(tǒng)采用三星公司的S3C2410A作為嵌入式處理器，配合外圍硬件電路構(gòu)成嵌入式核心板。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計方案，將硬件劃分為三大模塊：主控器與儲存器模塊；電源時鐘復(fù)位電路模塊；外圍接口電路模塊。在論文中對各個部分進行了詳細的介紹。完成了核心板的硬件設(shè)計后，接下來介紹如何構(gòu)建嵌入式監(jiān)控系統(tǒng)的軟件平臺，包括成功的移植Linux操作系統(tǒng)；嵌入式Linux下USB接口攝像頭驅(qū)動的接口和實現(xiàn)。最后在基于嵌入式Linux系統(tǒng)的平臺上完成應(yīng)用程序的設(shè)計，完成視頻圖像的采集、壓縮、傳輸，這部分主要完成的工作有：如何使用Video4Linux API庫函數(shù)實現(xiàn)圖像采集；如何實現(xiàn)視頻流的軟件壓縮；如何保證視頻流數(shù)據(jù)的實時傳輸。 本文實現(xiàn)了一種體積小、成本低廉、數(shù)字化的監(jiān)控解決方案。該系統(tǒng)可滿足監(jiān)控系統(tǒng)對數(shù)據(jù)傳輸可靠性和實時性的要求，具有廣泛的應(yīng)用價值。
標簽： ARM 嵌入式視頻 監(jiān)控終端
上傳時間： 2013-07-10
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根據(jù)機械電子工程類專業(yè)測控實驗教學(xué)平臺數(shù)據(jù)采集的需要，在綜合考慮成本和性能基礎(chǔ)上，提出以為主處理芯片的數(shù)據(jù)采集卡設(shè)計方案。 該方案的主要特點是，使用基于ARM7TDMI內(nèi)核的，工作主頻最高可達44MHz；內(nèi)置高性能的ADC和DAC模塊，采樣速度最高可達1MSPS，采樣精度為12位；模擬信號輸入通道最多可達16路，模擬信號輸出通道最高可達4路；具有豐富的外設(shè)資源可以使用，GPIO口數(shù)目最高可達40個。 在設(shè)計中采用了模塊化思想，將系統(tǒng)分為四個功能模塊：主模塊的功能是控制ADC進行信號采集和DAC進行模擬信號輸出；模擬信號模塊的作用是對傳感器輸入信號和DAC輸出波形進行簡單的調(diào)理；數(shù)字信號模塊引出32路數(shù)字I/O口，可用于需要采集數(shù)字量的場合；JTAG模塊可進行程序的調(diào)試和下載，對于數(shù)據(jù)采集卡的二次開發(fā)有很大的作用。 在本數(shù)據(jù)采集卡上，嘗試進行了μC/OSⅡ操作系統(tǒng)的移植，成功實現(xiàn)了四個任務(wù)的管理。在實際應(yīng)用中，工作數(shù)小時仍可保持正常的運行。 為檢驗數(shù)據(jù)采集卡的串口通訊能力，利用LabVIEW程序讀取下位機串口發(fā)送的已采集到的數(shù)據(jù)，進行波形圖繪制。 為檢驗本數(shù)據(jù)采集卡的ADC和DAC精度，設(shè)計實驗利用DAC輸出波形，并利用ADC將采集到的波形通過LabVIEW顯示，測量結(jié)果顯示兩者電壓值誤差均在可允許的3LSB（Least Significant Bit）范圍內(nèi)，表明本數(shù)據(jù)采集卡已基本實現(xiàn)預(yù)期設(shè)計指標。
標簽： ARM 數(shù)據(jù)采集卡
上傳時間： 2013-04-24
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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(shù)據(jù)的高效采集和實時傳輸成為心電檢測的基礎(chǔ)，因此，設(shè)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(tǒng)將對心血管疾病的檢測和預(yù)防具有重要意義。 本文在對心電信號采集技術(shù)和以太網(wǎng)傳輸技術(shù)進行深入研究的基礎(chǔ)上，設(shè)計實現(xiàn)了一款基于ARM的心電信號采集與以太網(wǎng)傳輸系統(tǒng)。該系統(tǒng)前端是利用AD620、LM324、ADOP07等器件設(shè)計的信號調(diào)理電路，該電路實現(xiàn)了心電信號的高質(zhì)量提取；系統(tǒng)的關(guān)鍵電路是以32位ARM7TDMI-S微控制器LPC2210為核心，并結(jié)合以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS、Flash SST39VF160和SRAM IS61LV25616AL設(shè)計的A/D轉(zhuǎn)換模塊和以太網(wǎng)接口模塊，它構(gòu)建了數(shù)據(jù)采集和傳輸?shù)挠布A(chǔ)；此外，論文還完成了μC/OS-II操作系統(tǒng)在LPC2210上的移植，并實現(xiàn)了系統(tǒng)TCP/IP協(xié)議棧；最后，采用了多任務(wù)化方式設(shè)計了系統(tǒng)應(yīng)用程序。 通過遠端上位機應(yīng)用軟件測試表明，本系統(tǒng)實現(xiàn)了心電信號的采集與傳輸，達到了遠程監(jiān)控心電信號的目的，且運行穩(wěn)定可靠。
上傳時間： 2013-06-15
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心血管疾病是當今世界危害人類健康的頭號殺手，主要由高血壓和動態(tài)粥樣硬化等病癥引起，早期這些病癥不明顯，但是一些相關(guān)的參數(shù)都己發(fā)生變化。因此通過檢測這些參數(shù)就可以及早診斷出心血管疾病的潛在危險，也可以評估病人的病況和預(yù)示疾病的程度。因此若能及時檢查這些參數(shù)就可以及早診斷出心血管疾病的潛在危險，為其預(yù)防和治療爭取了寶貴的時間。大量的臨床實測結(jié)果證實，脈搏波的波形特征與心血管疾病密切相關(guān)。因此，系統(tǒng)通過檢測脈搏信號來檢測心血管參數(shù)。 便攜式醫(yī)療儀器具有很大的市場，醫(yī)療儀器已從傳統(tǒng)的PC和工業(yè)控制計算機轉(zhuǎn)向嵌入式計算機系統(tǒng)。隨著微處理器運算能力的增加，ARM微處理器及其優(yōu)越的性能必將成為心血管檢測系統(tǒng)的的主要平臺。本系統(tǒng)采用三星ARM920作為處理器，通過脈搏傳感器采集脈搏信號，并基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)來實現(xiàn)。系統(tǒng)可實時顯示脈搏波波形，選擇顯示心血管參數(shù)。本論文詳細闡述了如何通過檢測脈搏波來計算心血管參數(shù)；具體分析了系統(tǒng)的硬件平臺；主要論述了軟件的實現(xiàn)，包括bootload的移植，嵌入式Linux系統(tǒng)的移植，驅(qū)動程序的移植；應(yīng)用程序的編寫；基于QT的圖形界面開發(fā)。采用高性能的ARM處理器作為系統(tǒng)的控制核心，不但能實時檢測到脈搏信號，并對信號進行分析處理，而且集成了豐富的外設(shè)接口，有利于整個系統(tǒng)的集成。進一步提高通過脈搏波信號計算心血管參數(shù)的精度，系統(tǒng)的集成化和小型化，對參數(shù)異常處理的進一步處理是今后工作的發(fā)展趨勢。 隨著醫(yī)療衛(wèi)生事業(yè)的發(fā)展，心血管疾病的預(yù)防和治療急需解決，心血管檢測系統(tǒng)具有廣闊的市場空間，不僅適合臨床使用，也適合普通家庭的應(yīng)用。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著汽車電子和現(xiàn)代化交通的飛速發(fā)展，人們對汽車的行駛性能和安全性能提出了更高的要求。在汽車測試試驗中使用記錄儀，可以實現(xiàn)實時測量，控制汽車的車速，對超速進行報警，滿足汽車試驗中對汽車運行情況的了解，特別是根據(jù)汽車試驗要求而制定的試車計劃得到的準確實施，從而進一步提高汽車制造商的市場競爭力。 隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，超大規(guī)模集成電路技術(shù)的成熟，嵌入式計算機系統(tǒng)的功能越來越強大，在某些場合完全可以取代傳統(tǒng)的工控機，并且其獨特的優(yōu)勢在于它的體積小、功耗低、性價比高，便于攜帶，使得它非常適合應(yīng)用到汽車試驗記錄儀中。 本論文在嵌入式系統(tǒng)平臺的構(gòu)建中做了探索性研究，以汽車試驗記錄儀的發(fā)展和功能要求為目標，以嵌入式計算機系統(tǒng)的硬件設(shè)計入手，深入研究了嵌入式計算機硬件系統(tǒng)設(shè)計和電磁兼容性問題和能夠長時間可靠運行的嵌入式計算機主板。主要模塊包括電源、復(fù)位、JATG模塊，數(shù)據(jù)存儲模塊、數(shù)據(jù)通信模塊、數(shù)據(jù)采集模塊、人機交互模塊。 在軟件部分，實現(xiàn)了嵌入式計算機系統(tǒng)的引導(dǎo)程序(u-boot-1.1.4)的移植，嵌入式Limux2.6.14內(nèi)核的移植，根文件系統(tǒng)的制作，新增硬件驅(qū)動程序編寫以及嵌入式圖形界面GUI系列MiniGUI的移植，完成了嵌入式計算機系統(tǒng)從硬件到軟件系統(tǒng)平臺的構(gòu)建。 目前，國內(nèi)市場上缺乏專門應(yīng)用與汽車試驗中的記錄儀，本文設(shè)計中的汽車記錄儀正是基于此目的而設(shè)計和研制的，該新型的汽車試驗記錄儀使用方便，性價比高，適用于國內(nèi)中小型汽車制造廠商。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展，各科學(xué)領(lǐng)域?qū)y試技術(shù)提出了越來越高的要求。調(diào)速器試驗臺是調(diào)試、校驗調(diào)速器性能的一種試驗工具，是船舶修造廠、尤其調(diào)速器修造專業(yè)廠必須具有的試驗設(shè)備。基于ARM嵌入式平臺和uC/OS-II實時操作系統(tǒng)的嵌入式控制調(diào)速器試驗臺是基于國內(nèi)外調(diào)速器測試技術(shù)的發(fā)展趨勢和工作的實際要求。本調(diào)速試驗臺充分利用了嵌入式單片機技術(shù)和傳感器技術(shù)，通過采用多種傳感器采集系統(tǒng)所需要的數(shù)據(jù)，例如直流電機的轉(zhuǎn)速、調(diào)速器的齒條位移等等，經(jīng)過單片機系統(tǒng)處理并輸出結(jié)果來實現(xiàn)調(diào)速器試驗臺的功能，并運用新型的全彩液晶顯示屏將各種試驗數(shù)據(jù)顯示出來。 本文主要是針對調(diào)速試驗臺控制系統(tǒng)的研究，在分析了嵌入式軟硬件可實現(xiàn)模塊化設(shè)計的基礎(chǔ)上，借鑒了“開發(fā)平臺”的設(shè)計思想，首先，在ARM嵌入式最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上架構(gòu)通用的硬件平臺，對測控平臺的硬件結(jié)構(gòu)進行設(shè)計，特別是對于關(guān)鍵的接口電路進行了比較深入的研究，針對不同的應(yīng)用，集成了多種接口電路。其次，在實現(xiàn)嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)uC/OS-II在ARM上可移植的基礎(chǔ)上，架構(gòu)了通用的軟件平臺，對接口電路驅(qū)動程序進行模塊化設(shè)計。最后，研究了基于參數(shù)實時可變型的一種新型的PID控制算法，并將此PID算法作為調(diào)速試驗臺的控制算法。 通過對本系統(tǒng)的研究開發(fā)，提高了調(diào)速器試驗臺的測試精度，也使性能更加穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)了整個測試過程的自動化，從而減輕了試驗人員的勞動強度，提高了工作效率，降低了試驗成本，也同時消除了安全隱患，因此對本課題的研究具有較大的現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-07-20
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遙感圖像是深空探測和近地觀測所得數(shù)據(jù)的重要載體，在軍事和社會經(jīng)濟生活領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。由于遙感圖像數(shù)據(jù)量巨大，它的存儲和傳輸已成為遙感信息應(yīng)用中的關(guān)鍵問題。圖像壓縮編碼技術(shù)能降低圖像冗余度，從而減小圖像的存儲容量和傳輸帶寬，它的研究對于遙感圖像應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實意義。CCSDS圖像壓縮算法是空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(CCSDS)提出的圖像數(shù)據(jù)壓縮算法。該算法復(fù)雜度較低，并行性好，適合于硬件實現(xiàn)，能實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的實時處理，從而廣泛應(yīng)用于深空探測和近地觀測。對于直接關(guān)系到軍事戰(zhàn)略、經(jīng)濟建設(shè)等方面的遙感圖像的傳輸，必須對它進行加密處理。AES加密算法是由美國國家標準和技術(shù)研究所(NIST)于2000年發(fā)布的數(shù)據(jù)加密標準，它不但能抵抗各種攻擊，保證加密數(shù)據(jù)的安全性，而且易于軟件和硬件實現(xiàn)。本論文對CCSDS圖像壓縮算法和AES加密算法進行了研究，完成的主要工作包括： (1)研究了CCSDS圖像壓縮算法的原理和結(jié)構(gòu)，用C語言實現(xiàn)了算法的編解碼器，并與SPIHT算法和JPEG2000算法的性能進行了比較。 (2)研究了AES加密算法的原理和結(jié)構(gòu)，用C語言實現(xiàn)了算法的加解密器。 (3)介紹了實現(xiàn)CCSDS圖像壓縮算法和AES加密算法的FPGA設(shè)計所選擇的軟件開發(fā)工具、開發(fā)語言和硬件開發(fā)平臺。 (4)給出了CCSDS編碼器的FPGA實現(xiàn)方法和實現(xiàn)性能。 (5)給出了AES加密器的FPGA實現(xiàn)方法和實現(xiàn)性能。 本文設(shè)計的CCSDS圖像壓縮和AES加密FPGA系統(tǒng)運用了流水線設(shè)計、高速內(nèi)存設(shè)計、模塊并行化設(shè)計和模塊串行化設(shè)計等技術(shù)，在系統(tǒng)速度和資源面積上取得了較好的平衡，達到了預(yù)期的設(shè)計目的。
上傳時間： 2013-07-15
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嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟件硬件均可裁剪，能滿足應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。隨著信息技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)得到了廣闊的發(fā)展空間。其中ARM微處理器憑借體積小、功耗低、成本低而性能高等優(yōu)點，己被成功應(yīng)用于移動通信、手持設(shè)備、多媒體數(shù)字消費等諸多嵌入式領(lǐng)域。ARM也逐步成為了嵌入式的代名詞。另外，嵌入式操作系統(tǒng)經(jīng)過多年的發(fā)展目前也已十分豐富，特別是自由免費軟件Linux的出現(xiàn)。Linux憑借源碼開放、內(nèi)核可裁減、功能豐富、運行穩(wěn)定等優(yōu)勢，被移植到了多種不同結(jié)構(gòu)的CPU和硬件平臺上，且得到了大量優(yōu)秀開發(fā)工具軟件的支持。 本論文的目的是建立一個以ARM為基礎(chǔ)的嵌入式linux系統(tǒng)控制平臺．本文詳細介紹了整個系統(tǒng)平臺的研究開發(fā)和設(shè)計實現(xiàn)過程。論文首先介紹ARM和嵌入式Linux操作系統(tǒng)的特點和當前的發(fā)展概況。再闡述了以AT91RM19200為核心的開發(fā)平臺的硬件組成，詳細研究了硬件平臺設(shè)計過程，平臺的外圍配置包括存儲模塊、串口模塊、 CAN總線模塊、以太網(wǎng)模塊、USB模塊及JTAG調(diào)試模塊、實時模塊等多種功能模塊，包括各個功能模塊的芯片選擇和原理圖，還對硬件電路設(shè)計的注意事項進行了探討。再以此硬件平臺為基礎(chǔ)，詳細的論述了嵌入式Linux系統(tǒng)開發(fā)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(nèi)核的編譯與裁減、文件系統(tǒng)的制作、驅(qū)動程序的編寫等。最后對系統(tǒng)性能進行了測試，通過測試表明平臺達到設(shè)計要求，性能穩(wěn)定。
上傳時間： 2013-04-24
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