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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運動控制系統是機器人控制系統的重要組成部分。本文將ARM與CPLD技術應用于機器人運動控制系統，使控制系統更加開放、更加模塊化，同時ARM芯片的高速大容量的數據處理能力以及CPLD的高集成度，可編程性，能夠逾越以往控制系統中實時、高速、高精度的技術瓶頸. 嵌入式技術是當今最熱門的技術之一，由于簡潔、高效等優點，使得其廣泛應用在各個領域；所謂嵌入式系統就是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現對其它設備的控制、監視或管理等功能。 本文主要闡述了基于嵌入式處理器S3C44B0X的機器人控制器的設計過程。文章首先介紹了機器人本體規劃、嵌入式系統和嵌入式微處理器S3C44B0X的結構特點；接著介紹了基于S3C44B0X的智能控制器的設計，包括硬件設計和CPLD軟件設計。其中控制器硬件平臺擴展了外部存儲器、串行口，通過輸出PWM信號進入驅動電路模塊，從而實現控制機器人運動的目的。在CPLD設計過程中，引入JTAG調試接口，方便系統程序的下載和調試，通過自上而下、分塊設計的思想給出了QUARTUSⅡ設計環境下的軟件代碼。本系統利用不同任務間的切換來實現通信過程，而不再采用無操作系統的工程文件的形式，這樣不但有利于項目的調試，也有利于對其它接口的擴展。最后對該控制器進行了測試和分析。
上傳時間： 2013-07-19
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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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射頻識別技術(RFID，RadioFrequencyIdentification)是目前自動識別技術發展的趨勢所在，更被譽為21世紀最重要的十大技術之一。當成本這一始終阻礙RFID得到全面發展的問題在全球各國政府政策的支持下得到解決后，RFID得到了前所未有的廣泛發展和應用。在條形碼逐步被RFID標簽取代的今天，作為RFID系統核心組成部分的RFID閱讀器，有著極其廣泛的技術開發空間和市場前景。如何根據應用的需要，設計出性能良好、使用方便并且具有相當通用性的RFID閱讀器產品，是眾多企業和單位在應用中會遇到的課題。 本文首先簡單介紹了RFID基本原理和RFID閱讀器系統結構，然后結合工程項目的要求，介紹了一個基于ARM嵌入式平臺的便攜式RFID閱讀器的設計實現的實例。在設計和實現過程中，首先進行了系統需求和特點的分析，結合系統便攜化和功能復雜性方面的特點以及ARM嵌入式系統的優勢制定了系統方案并進行了功能模塊劃分。然后在此基礎上設計了各模塊的硬件電路，編寫了相應的驅動和測試程序。并且利用這些驅動和測試代碼在ADS環境下通過JTAG接口對電路進行了調試和功能驗證。接著采用802.11b/g方案對閱讀器進行了無線組網的設計。此后在硬件系統的基礎上，簡述了Linux嵌入式操作系統下閱讀器軟件的開發。文章最后還介紹了將所設計實現的樣機投入實際應用環境下的測試情況，詳細描述了測試的內容、方法和結果。 文章試圖通過對一個閱讀器開發實例的詳細介紹，提出一套完整的閱讀器設計思路和流程，為學習和開發人員提供幫助。
上傳時間： 2013-04-24
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在特定的工業測控應用中對處理器的功耗有嚴格的要求，類似X86處理器芯片系列由于繼承了原有8086的構架，功耗很大，不能滿足要求。當前應用廣泛的ARM系列處理器有低功耗、高處理器能力的優點，非常適合于此類應用。由于ARM處理器并沒有對PC/104總線有支持，所以本設計使用CPLD可編程邏輯完成ARM本地總線與PC/104總線的轉換。文章完成了以下工作： 1.介紹了工業控制計算機的發展情況和當前使用廣泛的PC/104計算機，描述了嵌入式系統的發展歷史和軟硬件組成，分析了X86與ARM處理器構架的特點與優缺點； 2.從PC/104總線規范出發，對基于ARM處理器的PC/104工業控制嵌入式工控機進行了總體設計，軟硬件選型部分對當前流行的軟硬件系統進行了詳細地描寫，硬件處理器選用SAMSUNG公司的S3C2410，軟件系統采用嵌入式Linux操作系統； 3.對系統硬件各個部分實現細節進行了描寫，包括最小系統、CAN網絡、以太網絡和PC/104總線控制器；其中著重對PC/104總線控制器的實現方案進行了討論，分析了ARM本地總線時序和PC/104總線時序，最后使用VHDL語言實現了了總線控制器邏輯； 4.移植了嵌入式Linux操作系統，Linux操作系統移植分為配置、編譯和下載運行調試三個步驟；基于Linux操作系統編寫了PC/104總線驅動，驅動完成映射PC/104地址到系統虛擬地址和中斷綁定；編寫了基于PC/104的CAN總線驅動，分析了驅動初始化、中斷處理流程、數據緩沖區管理和文件操作接口，描寫了驅動的編譯和下載過程；最后給出了應用程序接口； 5.根據機車工業控制領域的具體要求，開發了實際系統，給出了系統主要參數指標；對系統的運算性能進行了測試，測試表明定點運算能力與X86相當，符合設計要求：系統通過鐵標高低溫測試和射頻干擾測試，并進行了為期3個月的裝車試運行，試運行過程中系統工作正常，完全能夠滿足設計要求。
上傳時間： 2013-07-10
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現代噴氣織機以其高速、高性能等優勢，占據了無梭織機的大部分市場，并成為最有發展前景的一種織機。送經、卷取機構是織機控制系統的重要組成部分，其對經紗張力的控制精度已成為評定織機質量的重要技術指標。因此，提高和改善噴氣織機的電子送經和卷取控制系統的性能非常必要，而且，開發具有高速、高精度的獨立電子送經和卷取控制模塊具有廣闊的應用前景。 本課題研究開發了一款獨立的電子送經和卷取控制模塊，通過人機界面或CAN通訊對該控制系統所需參數進行設置，使其可以根據參數設置應用于不同型號的噴氣織機。通過對系統的控制分析，本課題主要從硬件電路設計、軟件控制及張力控制算法三個方面進行研究。 首先，通過對噴氣織機的性能要求及控制器結構與性能的綜合考慮，系統采用以高速ARM7TDMI為內核的低功耗微處理器LPC2294作為系統控制器，該控制器不僅速度快、性能穩定，而且其豐富的外圍模塊大大簡化了硬件電路的設計。硬件電路設計采用模塊化設計方法，主要功能模塊包括嵌入式最小系統模塊、主軸編碼器采集模塊、張力采集模塊、電機控制模塊、通訊模塊、人機界面模塊、輸入輸出信號模塊等。根據系統需要，對各個模塊的控制器件進行選取，并設計出各個模塊的接口電路。最后，為了提高系統的穩定性和可靠性，在硬件電路設計中采取了隔離、去耦等硬件抗干擾措施。 在軟件設計方面，系統采用嵌入式實時操作系統μC/OS-II，便于系統升級和維護。在系統硬件平臺的基礎上，根據設計要求對操作系統內核進行剪裁和移植，并對系統時鐘節拍進行修改。結合硬件電路及系統控制要求，對系統啟動代碼進行修改；并根據系統對各個功能模塊控制的時效性要求，對系統任務進行合理規劃。為了說明系統采用該RTOS的可行性，對實時性要求最高的張力采集任務進行了實時性分析。對CAN通訊協議進行制定和編程實現，并對I2C、CAN和LCD驅動程序進行開發，另外，對每個任務的功能及控制流程和任務間及任務與中斷間的信息通訊進行了說明。系統在軟件方面也采用了一定的抗干擾技術，對硬件抗干擾進行補充。 最后，針對經紗張力的非線性和滯后性等復雜特性，對張力調節采用模糊參數自整定PID控制算法，設計出張力模糊參數自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，對PID控制器下的張力算法及模糊參數自整定PID控制器下的張力算法進行仿真研究。而且對張力模糊PID控制算法在LPC2294中的實現進行了說明。關鍵詞：ARM； μC/OS-II；噴氣織機；送經卷取；模糊PID
上傳時間： 2013-06-11
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嵌入式測控系統和測控裝置在工業生產過程控制、儀器儀表及自動化系統、智能樓宇監控等方面得到廣泛的應用。由于嵌入式測控系統監控對象的多樣性，因此通用性不是很強，傳統的設計方法都是從底層的硬件設計開始，再設計專用的軟件，導致設計周期長，重復工作多，成本增加。微電子技術和計算機技術的飛速發展，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建奠定了基礎。 本文提出了一種嵌入式測控平臺的設計思路。采用主板和擴展板相結合的模塊化設計，使嵌入式測控系統可以在一個標準化平臺上進行構建。平臺主板選用基于32位ARM7TDMI-S內核的微控制器LPC2292作為核心，加上以太網芯片、CPLD以及其它外圍電路，構成了一個維持系統正常運行的最小系統。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，通過層疊式結構與主板連接。測控開發平臺在功能、電路、結構上實現了可裁剪、可擴展，能滿足大多數嵌入式測控系統的需求。 在實現嵌入式測控開發平臺硬件設計的基礎上，嵌入式測控平臺引入了Nucleus Plus實時操作系統來完成系統資源的管理和任務的調度。文中提出了啟動代碼模版的概念，簡化了移植操作系統的工作，提高了效率。 基于ARM的嵌入式測控開發平臺為開發各種智能化、小型化現代測控系統提供了可重用、高性能、圖形化、網絡化軟硬件基礎平臺和高效的開發模式。從而，大大縮短了軟、硬件開發的周期，具有十分重要的意義。 作為在測控開發平臺的基礎上構建測控系統的實例，研制了氣門彈簧負荷計算機自動分選系統的現場級控制器。
上傳時間： 2013-06-16
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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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根據機械電子工程類專業測控實驗教學平臺數據采集的需要，在綜合考慮成本和性能基礎上，提出以為主處理芯片的數據采集卡設計方案。 該方案的主要特點是，使用基于ARM7TDMI內核的，工作主頻最高可達44MHz；內置高性能的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；具有豐富的外設資源可以使用，GPIO口數目最高可達40個。 在設計中采用了模塊化思想，將系統分為四個功能模塊：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理；數字信號模塊引出32路數字I/O口，可用于需要采集數字量的場合；JTAG模塊可進行程序的調試和下載，對于數據采集卡的二次開發有很大的作用。 在本數據采集卡上，嘗試進行了μC/OSⅡ操作系統的移植，成功實現了四個任務的管理。在實際應用中，工作數小時仍可保持正常的運行。 為檢驗數據采集卡的串口通訊能力，利用LabVIEW程序讀取下位機串口發送的已采集到的數據，進行波形圖繪制。 為檢驗本數據采集卡的ADC和DAC精度，設計實驗利用DAC輸出波形，并利用ADC將采集到的波形通過LabVIEW顯示，測量結果顯示兩者電壓值誤差均在可允許的3LSB（Least Significant Bit）范圍內，表明本數據采集卡已基本實現預期設計指標。
上傳時間： 2013-04-24
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無線數據傳輸是指終端和監控中心通過無線網絡的方式進行數據通信。本文以ARM處理器S3C2440A為核心搭建硬件平臺，選用Linux作為嵌入式操作系統，實現了基于CDMA網絡的無線數據傳輸系統。 系統以ARM920T微處理器芯片S3C2440A和CDMA模塊Q2438F為實現核心。論文首先研究了基于S3C2440A微處理器的嵌入式系統硬件平臺的架構，詳細分析了ARM最小系統中各個功能組成模塊；然后建立了嵌入式系統開發的arm-linux-gcc交叉編譯環境，重點研究了Bootloader和Linux內核的配置與編譯，并且在硬件平臺上移植了Linux操作系統。在ARM嵌入式Linux開發平臺上，研究了基于Video4Linux的USB攝像頭采集圖像的解決方案，即在Linux內核中加載Video4Linux模塊，通過V4L模塊提供的編程接口，操作USB攝像頭設備文件/dev/video0，并且采用內存映射方式截取視頻，完成了圖像采集的軟件設計。此外，論文還研究了在Linux環境下PPP協議撥號上網的實現方法，即通過AT指令初始化CDMA模塊，使之附在CDMA網絡上，通過編寫腳本程序的方法建立PPP連接，獲得網絡運營商ISP動態分配給數據傳輸終端的IP地址，從而實現了無線模塊撥號上網功能。在無線終端通過PPP撥號上網后，采用了客戶端/服務器端模式，運行套接字(Socket)應用程序，將設備采集到的圖像數據通過CDMA網絡后再經過Internet傳送到監控中心，實現了傳輸終端和監控中心之間的數據的發送與接收。 論文研究和實現的基于ARM嵌入式Linux和CDMA網絡的無線數據傳輸系統滿足設計要求，達到了預期目標。終端內嵌TCP/IP協議，可以通過CDMA網絡連接到互聯網，數據傳輸實時性強，為用戶提供透明的數據傳輸通道。相比于傳統的傳輸系統，它具有高可靠性、組網方便、可遠程控制等特點，因此在電力自動化、環保、交通監控等領域有著廣泛的應用，特別適用于移動環境、難于布線的場所和邊遠地區。
上傳時間： 2013-06-11
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