目前在各行各業(yè)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(tǒng)的實時性和集成化程度等性能的要求也越來越高。目前發(fā)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(tǒng)的系統(tǒng)設計存在著功能簡單、速度慢、實時性差、對數(shù)據(jù)的再加工處理能力極為有限等問題，本文根據(jù)課題需要提出了一種基于ARM+FPGA架構(gòu)的高速實時數(shù)據(jù)采集嵌入式系統(tǒng)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(shù)據(jù)，界面顯示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用來進行高速數(shù)據(jù)采集，提高了系統(tǒng)的實時性和集成化程度。 本文首先給出了ARM+FPGA架構(gòu)的總體設計。硬件方面，簡要討論了ARM處理器的特點和優(yōu)勢，F(xiàn)PGA在高速采集和并行性上的優(yōu)勢，給出了硬件的總體結(jié)構(gòu)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(tǒng)的構(gòu)建和BootLoader的啟動以及內(nèi)核和根文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了嵌入式Linux系統(tǒng)包括建立交叉開發(fā)環(huán)境，修改移植BootLoader和裁減移植Linux內(nèi)核，并且根據(jù)課題實際需要精簡建立了根文件系統(tǒng)。 為了滿足測量儀器的實時性，設計了ARM與FPGA的高速數(shù)據(jù)采集接口。進行了FPGA內(nèi)部與ARM接口相關部分的硬件電路設計；通過分析ARM與FPGA內(nèi)部時序的差異，針對ARM與FPGA內(nèi)部FIFO時序不匹配的問題，解決了測量儀器中高速數(shù)據(jù)采集與處理速度不匹配的問題。接著，通過研究Linux設備驅(qū)動基本原理和驅(qū)動程序的開發(fā)過程，設計了Linux下的FPGA數(shù)據(jù)采集接口驅(qū)動程序，并且實現(xiàn)了中斷傳輸。使得FPGA芯片通過高效可靠的驅(qū)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(tǒng)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(xiàn)了對PS/2鍵盤鼠標接口的控制，應用到系統(tǒng)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(yōu)缺點，結(jié)合課題的實際情況選擇了MiniGUI作為課題圖形界面的開發(fā)。根據(jù)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(fā)環(huán)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(nèi)核以及根文件系統(tǒng)的建立；設計了FPGA內(nèi)部硬件電路，解決了接口中ARM與FPGA時序不匹配的問題，實現(xiàn)了ARM與FPGA之間的高速數(shù)據(jù)采集；設計了高速采集接口在嵌入式Linux下的驅(qū)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。
標簽： ARMFPGA 嵌入式系統(tǒng)設計 測量儀器
上傳時間： 2013-06-21
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隨著計算機網(wǎng)絡的廣泛應用以及嵌入式技術、圖像技術的不斷進步，視頻監(jiān)控領域進入了一個快速發(fā)展的時期?；谇度胧郊夹g的視頻監(jiān)控技術作為一種先進的、廉價的視頻監(jiān)控技術，為視頻監(jiān)控設備的開發(fā)提供了一種全新解決方案。近年來，采用無線網(wǎng)絡技術的視頻監(jiān)控系統(tǒng)由于其更低廉的價格、更靈活的部署方式受到廣大視頻監(jiān)控用戶的青睞，逐漸成為視頻監(jiān)控技術的發(fā)展方向之一。 運動目標檢測算法是一種在視頻圖像檢測中經(jīng)常使用的算法，主要用來發(fā)現(xiàn)視頻中的運動物體。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)中引入運動目標檢測算法可使監(jiān)控系統(tǒng)具備簡單的智能功能，即在有運動物體進入監(jiān)控區(qū)域時才傳輸視頻并錄像。常用的運動目標檢測算法包括幀間差分法和背景差法等。 論文在融合嵌入式技術、運動目標檢測技術的基礎上，結(jié)合視頻監(jiān)控系統(tǒng)在室內(nèi)及小型辦公場所應用的實際需求，提出了一種基于嵌入式技術的無線智能視頻監(jiān)控系統(tǒng)解決方案。該方案的視頻監(jiān)控端采用三星公司基于ARM體系結(jié)構(gòu)的芯片S3C2440A作為處理器，在使用該處理器的硬件板上構(gòu)建了嵌入式Linux操作系統(tǒng)作為應用程序開發(fā)的平臺。在視頻監(jiān)控系統(tǒng)的視頻監(jiān)控端應用程序開發(fā)中，論文分析了幀間差分法和背景差法的優(yōu)缺點，并在此基礎上實現(xiàn)了兩種算法的融合，完成了在視頻采集的同時實現(xiàn)對運動物體的檢測。系統(tǒng)的PC視頻接收端應用程序使用C＃語言編寫，程序開發(fā)中使用了網(wǎng)絡編程技術，在Windows操作系統(tǒng)下實現(xiàn)了視頻接收、錄像及錄像播放功能。 實驗結(jié)果表明，論文設計圓滿地完成了功能要求，對基于嵌入式平臺的監(jiān)控系統(tǒng)設計具有很大的參考價值。
標簽： ARM 無線智能 監(jiān)控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-11
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這篇論文在系統(tǒng)分析國內(nèi)外雷達伺服控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀的基礎上，選定以ARM為內(nèi)核的基于ARM+FPGA的雷達伺服控制器為研究對象。 首先，根據(jù)雷達伺服控制系統(tǒng)功能要求與性能指標，進行系統(tǒng)的硬件設計：選擇基于ARM920T的S3C2410和Altera公司的FPGA芯片EP1C12Q240作為主控芯片，ARM與FPGA的連接形式采用中斷+存儲器的形式；將ARM與FPGA上多余的引腳引出作為將來升級的需要；還畫出ARM+FPGA的雷達伺服控制器的系統(tǒng)圖并制作了PCB板。 其次，選用PID對伺服系統(tǒng)進行控制，模糊神經(jīng)網(wǎng)絡綜合了模糊控制和神經(jīng)網(wǎng)絡的優(yōu)點，并利用模糊神經(jīng)網(wǎng)絡算法對PID參數(shù)進行在線調(diào)整。用Matlab7.1進行仿真，其結(jié)果表明：該控制算法對系統(tǒng)具有良好的控制效果，性能較常規(guī)PID得到較大改善。 最后，根據(jù)FPGA在伺服系統(tǒng)主要任務，用VHDL語言和原理圖在FPGA芯片中分別編制實現(xiàn)DAC0832接口控制功能、光電編碼器與脈沖發(fā)生電路的程序代碼；并在Quartus II6.0環(huán)境下通過仿真，且得到仿真的波形符合系統(tǒng)功能要求。采用C語言編寫在ARM中實現(xiàn)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡PID控制算法的代碼，通過CodeWarrior for ARM的編譯無誤后，生成可執(zhí)行文件.axf,，調(diào)用AXD進行在線仿真調(diào)試。仿真結(jié)果表明：模糊神經(jīng)網(wǎng)絡PID算法對伺服系統(tǒng)能夠進行有效控制。 結(jié)果表明：ARM作為伺服控制器的內(nèi)核，其性價比與集成度高：用FPGA芯片實現(xiàn)接口電路使伺服控制器的可靠性高、速度快、可配置及連接方式靈活。因此采用基于ARM+FPGA的雷達伺服控制器，提高了系統(tǒng)的開放性、實時性、可靠性，降低了系統(tǒng)功耗，具有重要的應用價值。
上傳時間： 2013-06-30
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隨著汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，中國汽車數(shù)量的持續(xù)增加，汽車的功能也越來越強，隨之而來的是日趨復雜的故障診斷。 本文對國內(nèi)外汽車故障診斷系統(tǒng)的市場現(xiàn)狀進行了分析，指出傳統(tǒng)的診斷設備已經(jīng)不能滿足社會發(fā)展的需要，提出了一種新穎、手持便攜、操作簡單、通用性強、基于診斷口檢測的嵌入式汽車ECU（電控單元）故障診斷與檢測設備。該掌上設備采用Samsung公司推出的16/32位RISC處理器S3C2410，結(jié)合擁有多線程、多任務的開源操作系統(tǒng)Linux，添加完全支持CAN V2.0B 技術規(guī)范的SJA1000獨立CAN總線控制器，完成了基于CAN總線的汽車故障診斷系統(tǒng)手持設備的硬件設計，和部分軟件設計。 論文對CAN總線的技術規(guī)范、協(xié)議標準及幀結(jié)構(gòu)進行了比較詳細地論述，提出了以CAN協(xié)議為核心的汽車故障診斷系統(tǒng)手持式設備的總體設計方案；實現(xiàn)了基于S3C2410的汽車故障診斷儀硬件設計；同時對硬件中的各功能單元的設計原理、硬件接口、驅(qū)動及協(xié)議進行了分析和闡述。 該系統(tǒng)無論從理論上還是實際應用中都有著較強的先進性和實用性。在嵌入式系統(tǒng)與汽車電子緊密結(jié)合及汽車日益普及的趨勢下，由于覆蓋車型面廣、診斷準確、修復便捷、功耗低和便攜等優(yōu)點，該汽車故障診斷系統(tǒng)具有比較普遍的應用和研究價值。
上傳時間： 2013-07-13
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指紋識別是在指紋圖像上找到指紋的特征，通過計算機模糊比較的方法，把兩個指紋的特征模板進行比較，計算出它們的相似程度，最終得到兩個指紋的匹配結(jié)果。本文對現(xiàn)已存在的多種指紋識別算法進行編程比較，并對細化算法提出改進。同時采用基于ARM7TDMI內(nèi)核的32位處理器S3C44B0作為主控制器，半導體電容傳感器FPS200作為指紋數(shù)據(jù)采集設備，構(gòu)建了自動指紋識別系統(tǒng)。論文完成主要工作如下： 1、指紋采集模塊的設計：根據(jù)FPS200的相關寄存器資源和管腳特性，完成指紋傳感器FPS200的電路設計；研究FPS200主要寄存器的功能和圖像采集方式，給出FPS200在三種工作方式下的工作流程，并且對三種工作模式進行分析。 2、指紋識別算法研究：通過對現(xiàn)已存在的多種圖像預處理算法進行編程實現(xiàn)和對比研究發(fā)現(xiàn)，細化后的圖像多存在短線、斷線、毛刺等干擾以及細化不徹底的現(xiàn)象，為此提出了新的修復算法：分析目標點周圍紋線的走向趨勢，選擇去除或者保留周圍的相連點，較好地解決了細化不徹底的問題；再對細化后的圖像采用方形模板進行紋線跟蹤，去除偽特征點，克服了逐步遞進的紋線跟蹤算法過于復雜、不易實現(xiàn)等問題。 3、采用Sansung公司基于ARM7TDMI內(nèi)核的32位RISC處理器S3C44B0，構(gòu)建了自動指紋識別系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括電源管理部分、指紋圖像采集模塊、存儲器模塊、JTAG調(diào)試接口以及與外設連接的串行接口。硬件部分主要完成指紋采集模塊接口的設計與開發(fā)，軟件部分主要完成指紋圖像采集程序、指紋識別算法程序和串口通信程序的開發(fā)，此外還通過串口實現(xiàn)指紋數(shù)據(jù)上傳到上位機，在VB環(huán)境下實現(xiàn)了簡易的人機交互軟件，提供指紋圖像的直觀顯示，用于對指紋識別程序進行測試，并對測試結(jié)果進行了分析。
上傳時間： 2013-05-22
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車輛姿態(tài)是車輛控制所需的重要參數(shù)，其測量方法、測量精度與測量系統(tǒng)的性能和成本密切相關。隨著微處理器技術與新型傳感器技術的發(fā)展，利用加速度計、磁阻傳感器和ARM微處理器構(gòu)成基于地球磁場和重力場的捷聯(lián)式姿態(tài)測量系統(tǒng)，已成為許多載體姿態(tài)測量的首選。同時姿態(tài)測量系統(tǒng)住地理勘探、石油甲臺鉆井和機器人控制方血也有著廣泛的應用。 本文研究設計了一款基于ARM處理器的姿態(tài)測量系統(tǒng)，在保證體積、成本和實時性的前提下，完成載體姿態(tài)角的準確測量。采用Honeywell公刊的3軸磁阻傳感器HMC1021/1022和ADI公司的2軸加速度計ADXL202以及S3C44BOX ARM7微處理器構(gòu)建捷聯(lián)式姿態(tài)測量系統(tǒng)。磁阻傳感器和加速度計分別感應地球磁場和重力場信號，微處理器對檢測到的信號進行處理和誤差補償后，解算出的姿念角，最后由LCD顯示或者通過串行通訊接口輸出到上位機，實現(xiàn)姿態(tài)角的實時準確測量。 本文詳細介紹了基于地球磁場和重力場信號進行姿態(tài)測量的原理，推導了方向角、俯仰角和橫滾角求解的數(shù)學模型。完成了姿態(tài)測量系統(tǒng)硬件電路的設計與調(diào)試，實現(xiàn)了包括：uC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的移植、加速度數(shù)據(jù)采集、地球磁場數(shù)據(jù)采集和姿態(tài)角解算等系統(tǒng)軟件的設計，最后對系統(tǒng)測量結(jié)果給出了誤差分析，添加了數(shù)字濾波、橢圓效應校正等算法來補償誤差，從而有效提高了系統(tǒng)測量精度。
標簽： ARM 姿態(tài)測量 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-07-20
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如何應用PC的基礎語言進行波形函數(shù)值運算求得對應函數(shù)值再加以存盤例如正弦波三角波對數(shù)波調(diào)變波等或其它各種函數(shù)具體方法如下取函數(shù)值文件與主程序連接形成一智能型多功能函數(shù)信號發(fā)生器在WAVRASM程序下作調(diào)試然后將程序轉(zhuǎn)換燒寫在AVR內(nèi)PROM或AVR擴展系統(tǒng)的多組并聯(lián)輸出控制中插于正弦公司所設計開發(fā)的SN-AVREP萬用實驗開發(fā)電路中即研制出一部微電腦智能型多功能函數(shù)波信號發(fā)生器這是本實驗的主要目的
上傳時間： 2013-05-18
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經(jīng)濟的快速發(fā)展使得人們越來越注重生活質(zhì)量，對于有害氣體的檢測成為人們的迫切要求，我國氣敏傳感器發(fā)展迅速，但由于氣敏傳感器的高阻值特性及接口電路復雜等原因，氣敏傳感器測量裝置發(fā)展緩慢。在了解氣敏傳感器的氣敏機理及氣敏傳感器的工作原理的前提下，設計了一種新型的氣體濃度測量裝置，并將采集到的信號處理后通過無線傳輸設備傳送。該裝置以ARM7為內(nèi)核的LPC2131 作為微處理器，利用其強大的數(shù)據(jù)計算處理能力及控制能力,設計出了顯示氣體濃度值的測量電路。此外由于因LPC2131 內(nèi)部集成了多種硬件電路接口，有效地降低了成本，減小了裝置體積。 在無線傳輸部分，采用挪威Nordic公司的單片射頻收發(fā)器nRF403，nRF403工作在433或315MHz國際上通用的ISM頻段,雙工作頻段可以自由切換,FSK 調(diào)制解調(diào),采用直接數(shù)字合成DSS和鎖相環(huán)穩(wěn)頻PLL 進行頻率合成,頻率穩(wěn)定性好,發(fā)射數(shù)據(jù)時無方向性要求,在高速移動和振動等情況有抗干擾能力。本測量裝置的設計主要包括硬件和軟件兩大部分。硬件部分由四部分組成：數(shù)據(jù)采集電路、ARM系統(tǒng)模塊電路設計、無線收發(fā)電路模塊、顯示模塊組成。軟件部分的設計包括：通道選擇程序設計、A/D轉(zhuǎn)換程序設計、信號處理程序（算法）、無線收發(fā)程序、液晶模塊程序設計、以及PC端應用程序設計。經(jīng)過實際的測量，本裝置可對外界氣體濃度進行準確的測量，精度保持誤差在1.5％以內(nèi)。本裝置具有高靈敏度、小型、簡單、低耗等優(yōu)點。
標簽： ARM 氣敏傳感器 無線傳輸系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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汽車黑匣子(又稱汽車行駛記錄儀)是一種使用在汽車上的數(shù)字式電子記錄裝置。這種裝置能對車輛的行駛速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其他狀態(tài)信息進行記錄存儲并可通過接口實現(xiàn)數(shù)據(jù)輸出。汽車行駛記錄儀的使用，對抑制疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛?cè)藛T的不良駕駛行為、保障車輛行駛安全以及道路交通事故的分析鑒定具有重要的作用。本文根據(jù)汽車行駛記錄儀國家標準GB/T 19056-2003，并在此基礎上開發(fā)設計了一種具有音視頻處理功能的汽車黑匣子，采用的是三星公司的S3C2440 32位ARM處理器和Linux操作系統(tǒng)，同時為了使汽車黑匣子能更方便地與上位機之間進行通訊，本系統(tǒng)采用了USB Mass Storage設備來實現(xiàn)數(shù)據(jù)的傳輸。 論文首先介紹了汽車黑匣子的研究背景，并對國內(nèi)外汽車黑匣子的研究現(xiàn)狀進行了概括，在此基礎上提出了本課題需要完成的目標。接下來，論文闡述了系統(tǒng)總體設計的構(gòu)思以及各個功能模塊不同方案優(yōu)劣的比較，給出了最后的設計方案，并建立了系統(tǒng)的開發(fā)平臺。在硬件設計方面詳細地介紹了各主要功能部件及電路的設計和特點。在軟件設計單元介紹了Linux操作系統(tǒng)和Bootloader的特點，并給出了系統(tǒng)軟件的各模塊程序設計。在文件系統(tǒng)設計部分，論文討論了在NandFlash中建立FAT文件系統(tǒng)的實現(xiàn)方法。最后通過Linux下USB Mass Storage設備驅(qū)動的設計和調(diào)試，實現(xiàn)汽車黑匣子記錄的數(shù)據(jù)通過USB接口與PC機或PDA之間的通信。 本文在結(jié)束處對整個課題作出總結(jié)，并指出在本系統(tǒng)現(xiàn)有的基礎上性能還可以進一步改善和改進的地方。
上傳時間： 2013-05-27
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隨著工業(yè)技術的不斷發(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，隨著計算機技術的發(fā)展、寬帶的普及、圖像處理技術的提高，視頻監(jiān)控在越來越廣泛地滲透到教育、娛樂、醫(yī)療、運動等各個領域。視頻監(jiān)測系統(tǒng)已經(jīng)成為當今可視化領域的一個新的開發(fā)熱點。許多應用領域?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、圖像壓縮技術和網(wǎng)絡技術，設計了一種基于嵌入式的網(wǎng)絡視頻監(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)的設計的總體方案。在硬件設計方面，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)的平臺上完成應用程序的設計，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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