隨著計算機技術和互聯網技術的發展，嵌入式系統已成為近年來新興的研究熱點。嵌入式系統的硬件核心是嵌入式微處理器，ARM處理器以其高性能、低功耗、低成本等優點占領了嵌入式系統處理器的大部分市場，基于ARM的嵌入式系統的應用已深入到工業控制、網絡通訊設備等領域。Linux作為功能強大、源碼公開的操作系統，在嵌入式領域中被廣泛應用。 本文針對自動售貨機控制系統在校園一卡通系統中的應用要求，以開發具有射頻卡結帳功能的新型自動售貨機控制系統，并與校園一卡通信息管理系統相連為目標，提出了基于ARM-Linux的自動售貨機控制器總體設計方案。根據方案對自動售貨機控制系統進行總體設計，在分析嵌入式軟硬件可實現模塊化設計的基礎上，采用數據處理能力強和能夠實現數據網絡傳輸的HMS30C7202微處理器，對ARM處理器最小系統和關鍵的接口電路進行了硬件結構設計，系統擴展有FLASH、EPROM、以太網接口、RS232接口、GPIO接口、USB接口等外圍電路。利用Protel軟件完成了開發板的原理圖設計、繪制以及印刷電路板布局布線工作，PCB設計以高速電路設計為準則，集成了多種接口電路，完成了硬件系統的設計。研究了嵌入式Linux操作系統下的自動售貨機控制系統軟件環境建立方法，論述了移植Linux到ARM控制板的過程，分析了嵌入式軟件的應用程序架構與各部分設備驅動程序的設計方法，設計了硬件驅動程序。在嵌入式軟、硬件開發的基礎上，對基于ARM的嵌入式自動售貨機控制系統進行實例研究和系統功能調試，完成了自動售貨機控制系統的基本功能，并使系統能夠基于以太網進行數據通信，為進一步的開發和應用提供了良好的基礎。
上傳時間： 2013-07-05
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隨著科學技術的飛速發展，各科學領域對測試技術提出了越來越高的要求。調速器試驗臺是調試、校驗調速器性能的一種試驗工具，是船舶修造廠、尤其調速器修造專業廠必須具有的試驗設備。基于ARM嵌入式平臺和uC/OS-II實時操作系統的嵌入式控制調速器試驗臺是基于國內外調速器測試技術的發展趨勢和工作的實際要求。本調速試驗臺充分利用了嵌入式單片機技術和傳感器技術，通過采用多種傳感器采集系統所需要的數據，例如直流電機的轉速、調速器的齒條位移等等，經過單片機系統處理并輸出結果來實現調速器試驗臺的功能，并運用新型的全彩液晶顯示屏將各種試驗數據顯示出來。 本文主要是針對調速試驗臺控制系統的研究，在分析了嵌入式軟硬件可實現模塊化設計的基礎上，借鑒了“開發平臺”的設計思想，首先，在ARM嵌入式最小系統的基礎上架構通用的硬件平臺，對測控平臺的硬件結構進行設計，特別是對于關鍵的接口電路進行了比較深入的研究，針對不同的應用，集成了多種接口電路。其次，在實現嵌入式實時多任務操作系統uC/OS-II在ARM上可移植的基礎上，架構了通用的軟件平臺，對接口電路驅動程序進行模塊化設計。最后，研究了基于參數實時可變型的一種新型的PID控制算法，并將此PID算法作為調速試驗臺的控制算法。 通過對本系統的研究開發，提高了調速器試驗臺的測試精度，也使性能更加穩定可靠，實現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實意義。
上傳時間： 2013-07-20
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噴油泵是柴油機燃油噴射系統中燃油的控制、供給單元，其性能的好壞直接決定著柴油機的加速性能、油耗大小、尾氣的排放質量等。準確測試噴油泵的各種技術參數對提高柴油機的各項技術性能具有十分重要的意義。嵌入式系統技術已經成為了最熱門的技術之一。基于ARM的嵌入式技術己經成為當前嵌入式領域研究的一個亮點。ARM公司的32位RISC處理器，以其高速度、低功耗、低成本、功能強等諸多優異性能，應用越來越廣泛。uCLinux操作系統是從Linux衍生出來的一種操作系統，它是專為無MMU的微控制器開發的嵌入式Linux操作系統。它支持眾多嵌入式處理器類型，具有完善的各類驅動支持。 本文從噴油泵試驗臺控制系統總體結構入手，在詳細分析了系統所要檢測和控制的參數的基礎上，設計出噴油泵試驗臺控制系統總體架構。噴油泵試驗臺控制系統由兩個模塊組成：以80C196KB單片機為中心的噴油泵控制及數據采集系統，以S3C44BOX為中心的上位機監控及管理系統。下位機通過RS232串口接收上位機的命令并執行噴油泵試驗臺的電機轉速控制、燃油溫度控制、噴油次數計數、提前角監控及燃油壓力顯示。上位機是整個試驗臺控制系統的管理者，主要完成給下位機發送特定的操作命令，完成實驗數據的顯示、收集和存儲，它有友好的中文顯示界面，可以完成簡單的數據管理操作。 文中詳細闡述了上位機的操作系統uCLinux的特點和移植過程。同樣對上位機的界面設計及運行環境MiniGUI進行了全面分析并給出移植和界面編程方法。在文章的最后，對噴油泵控制系統采用模糊控制算法進行優化設計。詳細描述了模糊控制器設計所包含的三個主要部分：清晰量的模糊化接口、模糊控制規則及算法及模糊量的清晰化接口。 通過試驗證實，本文設計的噴油泵試驗臺控制系統技術路線正確合理。相信該可靠實用的控制系統配合噴油泵試驗臺使用將具有良好的市場潛力。
上傳時間： 2013-06-04
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基于刪的μC/OS-Ⅱ移植及其CAN總線應用研究流體機械及工程專業近年來，嵌入式系統受到科學與工程各個領域研究者的密切關注，成為研究的一個熱點。隨著嵌入式系統的復雜性不斷增加，嵌入式操作系統成為嵌入式系統中最重要的組成部分。在嵌入式系統中，μC/OS-Ⅱ憑借其結構清晰、源代碼開放和實時性好等優勢，成了監控系統等領域的技術熱點。嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ與模塊化硬件相結合，共同構成一個可以重復利用的軟硬件系統平臺，不但可以提高開發效率，還可以提高系統的可靠性和實時性，滿足日益復雜的應用需求。 在國內監控領域中，大多采用了集散式監控系統，雖然克服了集中式監控系統的缺點，但還存在著效率較低，錯誤處理能力不強等缺點。而且設備的兼容性不好，系統實時性、可靠性也不高。采用CAN現場總線可很好的克服上述一些缺點，具有很強的抗干擾能力。CAN總線把所有掛接在總線上的智能設備聯接成網絡，構成自動化系統，實現對現場設備的實時監控。 基于這些考慮，本文選擇了以IPC2290芯片(內部集成了CAN模塊)為微控制器的MagicARM2200教學實驗開發板作為學習和研究的開發平臺，把μC/OS-Ⅱ這個實時微內核操作系統嵌入到該芯片中。在深入研究CAN通信模塊特點和驅動的基礎上，把其驅動移植到μC/OS-Ⅱ操作系統中。并在實時操作系統μC/OS-Ⅱ上通過設計—個帶A/D轉換的CAN智能模塊來闡述智能模塊軟硬件設計方法，這些工作為搭建基于CAN總線的實際測控系統方案提供了理論基礎。 本文使用的CAN通信方案具有極大的靈活性，能方便和簡潔的運用到各種測控系統中。實驗結果證明了該方案的有效性和正確性，并且具有實際的應用價值。最后，本文作者在CAN智能模塊的基礎上搭建了基于CAN總線的多相流動實驗臺的測控系統方案。
上傳時間： 2013-07-16
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隨著新的控制算法的應用和電子技術的發展，移動機器人正朝著高速度、高精度、開放化、智能化、網絡化方向發展，對控制系統也提出了更高的要求。移動機器人要實現高速度、高精度的位置控制和軌跡跟蹤，必須依賴先進的控制策略和優良的運動控制系統。 導航是移動機器人最具挑戰性的能力之一，機器人感知、定位、認知及運動控制的性能是決定導航成功的關鍵因素。根據課題“仿生導航系統”的要求，本文選擇“主控制器+運動控制器+英特網遠程無線監控”結構進行導航移動機器人控制系統的設計。首先分析導航移動機器人體系結構，建立機器人運動學模型，最后詳細闡述控制系統的全部開發過程，包括控制系統需求分析、總體設計、功能模塊的劃分及軟硬件的設計與實現，并對無線通信及英特網通訊做了一些基礎研究，開發了無線通訊模塊軟件和上位機軟件。 在控制系統的硬件設計方面，主要包括基于 LPC2138 的主控制單元、基于HCTL-1100 的運動控制單元、基于 6N137 的光電隔離單元、基于 LMD18200 的功率放大單元、傳感器接口單元及上位機無線通訊單元的電路設計。軟件方面，在μC/OS-Ⅱ實時操作系統的多任務環境下，利用其任務調度功能，合理地協調和組織了控制系統的各項硬件資源，提高了整個系統的實時性和可靠性。上位機采用的無線通訊、Internet 通訊以及可視化監控程序界面，讓用戶可以方便直觀地遠程觀察和控制機器人。 該控制系統的研制為仿生傳感器性能測試提供了一個良好的實驗平臺，經過實驗，驗證了系統的可行性，系統的各項功能及控制精度滿足設計要求。
上傳時間： 2013-05-22
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電腦繡花機是當代最先進的繡花機械，隨著人們對刺繡品質量的追求以及刺繡品需求量的增加，高性能的電腦繡花機越來越受到市場的推崇，用戶對CAN(現場總線)、遠程控制、海量USB存儲、彩色LCD顯示等技術在新型電腦繡花機中的應用有了新的需求。然而，國內電腦繡花機監控系統平臺由于存在技術上的困難或成本上的障礙而使這些功能難以實現。隨著電腦的不斷發展和電子產品成本的不斷降低，采用先進架構和體系的處理器，加上相應的實時操作系統進行任務管理，就能大大提高電腦繡花機監控系統的性能。本文設計了一種電腦繡花機監控系統，在詳細分析電腦繡花機工作原理和功能需求的基礎上，采用ARM處理器與μC/OS-Ⅱ實時操作系統構建了監控系統平臺，實現了實時操作系統任務管理、網絡通信、USB設備讀寫、花樣圖案預覽等功能，具體工作如下： (1)在介紹電腦繡花機的工作原理以及分析電腦繡花機監控系統性能需求的基礎上，構建了基于ARM7核的嵌入式處理器與μC/OS-Ⅱ實時操作系統的監控系統平臺，并給出了系統的整體設計方案。 (2)根據電腦繡花機監控系統的整體設計方案，設計實現了系統的硬件電路，處理器采用ST公司生產的具有ARM7核的STR710FZ2T6，利用STR710FZ2T6的外部存儲器接口的三個BANK，分別設計實現了以太網通信接口、USB設備讀寫接口以及彩色LCD實現接口等。 (3)在系統的接口電路設計方面，采用以太網控制芯片CS8900A使其通過ISA總線與系統處理器相連，構建了以太網通信接口，負責遠程傳輸數據(花樣文件)控制信息等；利用LJSB主從控制器SL811HS，在處理器STR710FZ2rr6的控制下設計實現了對海量USB設備讀寫的USB接口，負責讀寫在U盤上的花樣文件以及其它的數據信息；利用5.6英寸的彩色液晶屏及其控制板QD-13設計實現了監控系統的LCD顯示接口，系統處理器通過控制QD-13向LCD寫入要顯示的圖案以及文字數據；組建了一個基于CAN通信的安全檢測模塊，主要包括電源檢測以及斷線檢測等。監控系統的CAN節點利用系統處理器自帶的CAN模塊結合TI的CAN收發器sn65hvd230實現，電源檢測節點、斷線檢測節點以及運動控制系統交互的CAN節點的控制器采用Microchip公司的帶有CAN模塊的18系列單片機PIC18F4680，CAN收發器采用該公司的MCP2551芯片。 (4)設計實現了基于μC/OS-Ⅱ操作系統的軟件，包括兩個部分，一是功能接口的驅動程序，另一個是操作系統中的應用程序軟件。驅動程序負責控制相應功能接口的運行，操作系統中的應用程序軟件實現具體的功能應用，例如TCP/IP協議棧以及USB協議的實現等。 (5)整合了系統各個功能模塊，并做出監控系統的PCB板，利用ADS開發環境進行系統的整體調試，給出了系統的運行效果，實驗表明監控系統工作穩定，性能良好。 最后，文章分析了電腦繡花機的監控系統需要改進的地方，并對電腦繡花機監控系統未來發展趨勢作出了展望。
上傳時間： 2013-05-25
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上傳時間： 2013-07-14
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嵌入式人臉識別系統建立在嵌入式操作系統和嵌入式硬件系統平臺之上,具有起點高、概念新、實用性強等特點。它涉及嵌入式硬件設計、嵌入式操作系統應用開發、人臉識別算法等領域的研究；嵌入式人臉識別系統攜帶方便、安裝快捷、機動性強,可廣泛應用于各類門禁系統、戶外機動布控的實時監測等特殊場合,因此對嵌入式人臉識別的研究工作具有突出的理論意義和廣泛的應用前景。 本文是上海市經委創新研究項目《射頻識別RFID系統-自動識別和記錄人群的身份》(編號：04-11-2)與上海市科委AM基金項目《基于ARM和RFID芯片的自組織安全監控系統的研制》(編號：0512)的主要研究內容之一。論文從構建自動人臉識別系統所需解決的若干關鍵問題入手,重點探討了基于嵌入式ARM微處理器的實時人臉檢測、關鍵特征定位、高效的人臉特征描述、魯棒的人臉識別分類器及自動人臉識別系統設計等問題的研究。論文的主要工作和創新點表現在以下方面： 1實現了結合膚色校驗的Haar特征級聯分類器嵌入式實時人臉檢測,提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法。 復雜背景中的人臉檢測是自動人臉識別系統首先要解決的關鍵問題,通過對基于膚色模型和基于Haar特征級聯強分類器的人臉檢測算法的分析研究,綜合兩個算法的優點,提出了基于膚色模型校驗和Haar特征級聯強分類器的嵌入式實時人臉檢測算法。實驗結果表明,該算法不僅解決了復雜背景中的類膚色和類人臉結構問題,而且具有較高的檢測率和較快的檢測速度,同時對光照、尺度等變化條件下的人臉檢測也具有較強的魯棒性。 人眼檢測與瞳孔定位在人臉歸一化和有效人臉特征抽取等方面起著非常重要的作用,為了快速檢測人眼并精確定位人眼瞳孔中心,論文提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法,首先利用人眼檢測分類器在人臉區域內完成對人眼位置的檢測,然后通過對檢測到的人眼進行遮罩掩磨、簡單圖像形態學變換及橢圓擬合實現瞳孔中心的精確定位。測試結果表明該算法只需幾百毫秒便能完成人眼檢測與瞳孔中心定位整個過程,在保證檢測速度較快的同時,還能確保較高的定位精度。 2 針對傳統線性判別分析法存在的小樣本問題(sss),通過調整Fisher判別準則,實現了自適應線性判別分析算法及相應的人臉識別方法人臉識別中的小樣本問題使線性判別分析算法的類內散布矩陣發生嚴重退化,導致問題無法求解。本文在人臉識別小樣本問題的基礎上,通過調整Fisher判別準則,利用類間散布矩陣的補空間巧妙地避開類內散布矩陣的求逆運算,通過訓練集每類樣本的樣本數信息自適應改變調整參數,實現了自適應線性判別分析算法,實驗結果表明,該算法能有效解決人臉識別中的小樣本問題。 3 提出了基于有效人臉區域的Gabor特征抽取算法,有效地解決了Gabor特征抽取維數過高的問題。 Gabor小波對圖像的光照、尺度變化具有較強魯棒性,是一種良好的人臉特征表征方法。但維數過高的Gabor特征造成應用系統的維數災難,為解決Gabor特征的維數災難問題,論文第四章提出了基于有效人臉區域的Gabor特征抽取算法,該算法不僅有效地降低了人臉特征向量維數,縮小了人臉特征庫的規模,同時降低了核心算法的時間和空間復雜度,而且具有與傳統Gabor特征抽取算法同樣的魯棒性。 4 結合有效人臉區域的Gabor特征抽取、自適應線性判別分析算法和基于支持向量機分類策略,提出并實現了基于支持向量機的嵌入式人臉識別和嵌入式人像比對系統支持向量機通過引入核技巧對訓練樣本進行學習構造最小化錯分風險的最優分類超平面,不僅具有強大的非線性和高維處理能力,而且具有更強的泛化能力。本文研究了支持向量機的多類分類策略和訓練方法,并結合論文中提出的基于有效人臉區域的Gabor特征提取算法、自適應線性判別分析算法,首次在基于Windows CE操作系統的嵌入式ARM平臺中實現了具有較強魯棒性的嵌入式自動人臉識別系統和嵌入式人像比對系統。 5 提出并初步實現了基于客戶機/服務器結構無線網絡模型的遠距離人臉識別方案為解決嵌入式人臉識別系統在海量人臉庫中進行識別的難題,論文提出并初步實現了基于客戶機/服務器結構無線網絡模型的嵌入式遠距離人臉識別方案。 客戶機(嵌入式平臺)完成對人臉圖像的檢測、歸一化處理和人臉特征提取,然后通過無線網絡將提取后的人臉特征數據傳輸到服務器端,由服務器在海量人臉庫中完成人臉識別,并將識別后的結果通過無線網絡傳輸到客戶機顯示輸出,從而實現基于客戶機/服務器無線網絡模型的嵌入式遠距離人臉識別方案。 6 結合我們開發的基于ARM的嵌入式自動人臉識別系統和嵌入式人像比對系統,從系統設計的角度探討了在嵌入式系統中進行人臉識別應用設計的思路及應該注意的問題雖然嵌入式人臉識別系統的性能很大程度上取決于高效的人臉特征描述和魯棒的人臉識別核心算法。但是,嵌入式系統的設計思想對嵌入式人臉識別系統的性能影響同樣值得重視。本文第六章重點闡述了嵌入式自動人臉識別應用系統的設計思路,并結合我們自主開發的嵌入式自動人臉識別系統和嵌入式人像比對系統從系統設計的角度探討了嵌入式人臉識別應用系統設計中應該注意的關鍵技術問題。 結合本文提出的算法我們在PC上完成對人臉識別分類器的訓練,然后在嵌入式ARM開發平臺上實現了嵌入式自動人臉識別、嵌入式人像比對兩個便攜式人員身份認證系統,經測試運行效果良好。所提出的人臉識別算法不僅具有一定的理論參考價值,而且對于嵌入式系統應用開發、AFR應用系統開發也具有一定的借鑒意義。
上傳時間： 2013-05-18
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隨著計算機、通信及網絡技術的高速發展，嵌入式系統廣泛地滲透到各行各業及人們日常生活的方方面面中。由于嵌入式系統的復雜性不斷增加，嵌入式操作系統成為了嵌入式系統中最重要的組成部分。在各種嵌入式操作系統中，Linux憑借其性能優異、結構清晰、平臺支持廣泛、網絡支持強勁及開放源代碼等多方面的優勢，被嵌入式系統開發者廣泛的采用。同時隨著近幾年來國內嵌入式領域發展非常迅速，其中32位ARM處理器結構體系的嵌入式CPU在商用領域、工控領域和軍用領域都得到了廣泛使用。 近幾年隨著無線通信技術、傳感器技術、信息采集和處理技術的飛速發展，出現了低成本、低功耗、多功能的微型無線傳感器節點。無線傳感器網絡是隨著傳感器節點的發展而興起的計算機科學技術的一個新的研究領域，它是由一組無線傳感器節點通過ad-hoc方式構成的無線網絡，綜合傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和無線通信技術，能夠協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，并對其進行處理，并傳送到需要這些信息的用戶處。這種無線網絡系統被廣泛地用于國防軍事、國家安全、環境監測、交通管理、醫療衛生、制造業、反恐救災等領域，具有十分巨大的發展潛力，引起了學術界和工業界的高度重視。 目前，手持終端的應用范圍主要是在商業領域，開發一款適合在工業現場等無線傳感網絡監控領域的手持終端是本文的初衷。本文從嵌入式系統的角度，采用目前比較流行的ARM9處理器和嵌入式Linux的操作系統，闡述手持終端硬件平臺的設計和軟件的移植方案；接著研究了系統引導程序的原理、設備驅動開發的關鍵點、根文件系統的制作方法。在此基礎上，分析和移植引導程序U-Boot 1.1.4的實現、無線收發芯片CC2420的驅動開發和幀緩沖驅動的開發，并針對目標平臺的特點完成了文件系統的構建；然后介紹了基于Qt/Embedded的圖形界面開發的基礎，最后對本文研究工作進行總結。
上傳時間： 2013-06-26
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隨著現代計算機技術和互聯網技術的飛速發展，嵌入式系統成為了當前信息行業最熱門的焦點之一。而ARM以其高性能低功耗的特點成為目前應用最廣泛的32位嵌入式處理器。在嵌入式操作系統方面，Linux憑借其性能優異、結構清晰、平臺支持廣泛、網絡支持強勁及開放源代碼等多方面的優勢，被嵌入式系統開發者廣泛地采用。Linux 2.6包含許多新的特性，為其在嵌入式領域的應用提供了強有力的支持，新的內核越來越多地應用于嵌入式Linux系統中。 本文的工作基于艾科公司研發的硬件平臺Ark1600開展。該平臺上集成了多個功能模塊，例如LCD、12S、GPIO、12C等，同時支持XD、CF、MMC、SD等多種硬件存儲設備，在設備通信方面提供了USB、串行通信等傳輸方式。本文的主要工作是研究Linux在ARM芯片上的移植，并在此基礎上闡述Linux設備驅動的開發。 首先構建了交叉編譯環境，然后在分析Ark1600硬件體系結構的基礎上詳細闡述了BootLoader程序設計與實現、Linux2.6內核移植、Ramdisk文件系統移植的全過程，為后續項目的實施搭建了一個良好的開發平臺。論文最后闡述了Linux 2.6內核中開發塊設備驅動程序的實現方法，并以XD塊設備驅動程序為例，詳細闡述了Linux驅動程序的開發流程。 主要工作量在于BootLoader程序的設計與實現、Linux系統移植和XD塊設備驅動程序的開發。因為項目平臺獨特的硬件環境，一些程序代碼要嚴格依賴硬件設備設計。在Linux移植中的主要工作包括串口控制臺的驅動、設置系統的存儲布局、初始化系統定時器、初始化系統中斷、在Linux系統中建立標識本硬件平臺的結構體變量、配置并編譯Linux內核等。
上傳時間： 2013-05-18
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