作為世界上最優秀的操作系統之一，Linux不僅在服務器領域有著不可撼動的地位，而且正在嵌入式領域發揮著越來越重要的作用。有專家預測，Linux將是未來最主要的嵌入式操作系統之一，將廣泛應用在各種消費電子和通信設備中。因此，產生并逐漸形成了嵌入式Linux這項技術。然而，面對嵌入式系統多樣化的硬件平臺以及多樣化的應用，如何更快更好地建立基于Linux的軟件平臺成為一個必須解決的問題。 本文正是針對這個問題，以Linux相關的基礎軟件為主要研究對象，在深入分析引導加載程序、Linux與處理器相關的代碼、文件系統以及設備驅動的基礎上，對基于ARM的Linux軟件平臺進行了創新性和探索性的研究。主要內容為：在理解ARM體系結構的基礎上，通過分析uboot源碼，詳細研究ARM處理器在上電后的啟動過程和加載引導Iinux的過程；分析并總結Linux與處理器相關的接口，以中斷控制器、定時器以及串口為主，提出了移植Linux到新型處理器的思路和方法；研究Iinux文件系統的內容、制作和使用；分析Linux的設備驅動體系結構以及設備驅動的調用方式；在學習和研究的基礎之上，針對STMP36xx這款處理器，設計并實現引導加載程序，完成Linux的移植、配置、編譯，解決Linux啟動過程遇到的問題，然后通過制作根文件系統和實現NandFlash、LCD的驅動，完整地搭建起以Linux為核心的軟件平臺，并進行了應用驗證。 在實際應用中，嵌入式系統會使用很多不同類型的處理器，因此迫切希望能夠找到一個準則解決移植帶來的問題。本文最重要的成果就是為Linux在新型處理器上的移植提出了一個準則，根據該準則可以更加快速、更加準確地將Linux應用到不同的處理器上，因此具有重要的現實意義。同時，本文將項目實踐貫穿于理論研究之中，涉及到Linux平臺關鍵技術的分析、相關工具的使用以及開發經驗的分享，對學習嵌入式Linux和設計嵌入式Linux系統具有較高的參考和指導價值。此外，成功移植的STMP36xx已經初具規模，可以通過二次開發以形成完善的嵌入式產品。
上傳時間： 2013-06-01
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語音識別是通過識別和理解過程把人類的語音信號轉變為文本或命令的技術。近年來語音識別技術由于其重要性和研究難度成為研究的熱點。隨著嵌入式的發展，嵌入式語音識別技術成為語音識別領域發展的新的重要方向。 在此背景下，本課題進行基于ARM的嵌入式語音識別系統的研究。論文分別從理論分析、系統硬件平臺的總體設計、系統軟件的分析定制等方面，對語音識別在ARM上的應用做了研究。 1、在理論上，詳細介紹了語音識別的發展歷史與研究現狀；具體闡述語音識別技術的基本原理和主要研究方法，并推導了語音識別技術中最常用到的兩種算法DTW和HMM的數學模型，為進一步的語音識別研究打下基礎。 2、在硬件平臺方面，本文分析設計了語音識別系統的總體方案，主要包括以下三部分：語音識別系統的控制部分、語音的輸入輸出部分以及語音程序的存儲部分；文中詳細介紹了各部分的作用以及它們之間的連接方式，此外根據實際需要，選擇確定了語音芯片等外圍電路芯片的型號并擴展了外圍電路。 3、在系統軟件選擇定制方面，不僅要求各部分自身功能完善，能夠滿足本課題的需求，而且要求各部分相互之間滿足一定的兼容性，即定制的系統具有穩定性，可以有效的工作。考慮到以上的因素，本課題針對特定的語音識別系統的需求，對交叉編譯環境、U-boot、內核、根文件系統等均進行了量身定制。最終選用Crosstool來制作專門編譯Linux-2.6.22.6的交叉編譯工具；選用比較穩定的支持tftp下載的u-boot-1.2.0作為引導程序；選用Linux-2.6.22.6作為嵌入式操作系統內核，并對其進行剪裁定制，特別是增加了UDA1341TS音頻驅動和網卡驅動部分；選用了帶有mdev功能的busybox-1.9.1來制作根文件系統。 在以上三方面的基礎上，本課題對語音識別程序系統進行了實驗研究。實驗包括音頻驅動、語音錄制、語音訓練、語音識別程序的編譯以及語音識別等程序在ARM上的移植。 最后，本論文采用DTW模型，完成了語音模板的訓練和語音識別的任務。經過實驗測試，該系統有效完成了預期的語音識別任務。
上傳時間： 2013-05-30
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作為在保障網絡安全方面扮演著至關重要角色的防火墻技術從出現到發展至今一直是網絡安全研究中的關鍵技術之一，隨著互聯網的迅猛發展，它在信息化、網絡化的過程中也變的越來越重要。為了使防火墻能快速且深入地對網絡數據傳輸過程中的海量信息進行安全檢測，并能應對來自各個網絡層的威脅，將傳統的基于軟件的防火墻轉向硬件平臺實現是不可阻擋的發展趨勢。 首先闡述了網絡安全的現狀、網絡安全研究的重大意義、防火墻目前的發展狀況及未來的發展趨勢，然后介紹了防火墻的概念、功能和分類。重點分析了著名的開源入侵檢測系統Snort的功能實現及數據結構，對Linux中自帶的網絡安全工具Iptables/Netfilter的工作原理做了簡要介紹，然后對現在較流行的基于軟件的字符串匹配算法和硬件實現方法進行對比分析，通過對已存在的解決方法的深入研究，提出了基于ARM處理器并采用內容可尋址存儲器(CAM)的硬件防火墻系統設計方案。將Snort中對數據包載荷檢測部分中的順序檢測替換為由CAM結合Wu-Manbcr多模式匹配算法實現，其中CAM完成短模式匹配，Wu-Manber算法完成長模式匹配，并將Snort與Iptables/Netfilter有機結合移植到基于ARM的嵌入式平臺中，系統可以通過主機對防火墻的狀態進行實時監控和規則更新。 設計了防火墻的整個硬件電路，其中重點分析了CAM模塊的設計。通過對Sourcefire的Snort VRT2.4版免費規則庫的統計分析和計算模擬得出了對規則集的最佳劃分長度；在軟件部分研究了Bootloader制作、Linux內核的裁減與移植及根文件系統制作等內容。重點分析了摩托羅拉公司的專用CAM芯片MCM69C432的驅動程序設計和相應的調用方法，并結合主機軟件部分的功能分析了雙方的通信協議及實現，最后通過程序對系統仿真并選用林肯數據集進行模擬測試，測試結果表明系統比以前效率有了大幅提高，過濾速度已達到最初設計目標，證明了此硬件防火墻方案的可行性。 最后總結了本人的工作并指出此種方案的硬件防火墻的不足、需要改進之處和它的良好應用前景。
上傳時間： 2013-07-24
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隨著汽車電子和現代化交通的飛速發展，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。 隨著微電子技術的發展，超大規模集成電路技術的成熟，嵌入式計算機系統的功能越來越強大，在某些場合完全可以取代傳統的工控機，并且其獨特的優勢在于它的體積小、功耗低、性價比高，便于攜帶，使得它非常適合應用到汽車試驗記錄儀中。 本論文在嵌入式系統平臺的構建中做了探索性研究，以汽車試驗記錄儀的發展和功能要求為目標，以嵌入式計算機系統的硬件設計入手，深入研究了嵌入式計算機硬件系統設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、復位、JATG模塊，數據存儲模塊、數據通信模塊、數據采集模塊、人機交互模塊。 在軟件部分，實現了嵌入式計算機系統的引導程序(u-boot-1.1.4)的移植，嵌入式Limux2.6.14內核的移植，根文件系統的制作，新增硬件驅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從硬件到軟件系統平臺的構建。 目前，國內市場上缺乏專門應用與汽車試驗中的記錄儀，本文設計中的汽車記錄儀正是基于此目的而設計和研制的，該新型的汽車試驗記錄儀使用方便，性價比高，適用于國內中小型汽車制造廠商。
上傳時間： 2013-04-24
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嵌入式Linux是將普通Linux操作系統進行裁剪、修改，使之能在嵌入式系統上運行的一種操作系統。由于兼有Linux和嵌入式系統的優點，嵌入式Linux系統有著巨大的市場前景和商業機會。由于嵌入式系統涉及到種類繁多的嵌入式處理器，所以目前嵌入式Linux的應用的一個熱點就是將Linux內核移植到一些典型的微控制器和微處理器上。 ARM平臺是目前使用廣泛的主流的嵌入式處理器體系結構。本文采用使用S3C2410(ARM9內核)為 CPU 的硬件平臺，S3C2410 是韓國三星公司生產的一款基于ARM920T’體系結構的高性能CPU，豐富的外設接口，203MHz的主頻使它特別適合進行操作系統的移植和進行應用開發。 本文主要目的是研究Linux下的驅動程序移植。文章首先分析如何建立硬件和軟件平臺，包括開發板介紹、建立交叉編譯環境、BootLoader移植、Linux2.6內核移植，一直到根文件系統建立的全過程。然后介紹典型的字符設備、塊設備和網絡設備驅動程序的寫法。
上傳時間： 2013-07-04
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嵌入式系統應用于智能設備、工業控制領域實現各種信號的處理與控制，是近年來技術研究和產品開發的熱點。同時，隨著以太網技術的迅速發展，工業控制中過程監控層和現場設備層信號傳輸網絡開始逐步采用以太網，基于網絡的遠程監控使整個企業網絡呈現高度統一性、開放性和透明性。將嵌入式技術和基于網絡的遠程監控技術應用于電梯，可以有效地提高產品和服務的質量。 本文旨在研制和開發一套應用于電梯的智能多媒體顯示與遠程監控系統，硬件設計中，在以嵌入式微處理器S3C2410X、Flash、SDRAM構成的最小系統核心板外，擴展了串行口、網口、LCD接口等外圍硬件資源，設計了RS-232轉換成RS-422接口界面的硬件電路板，針對核心板RTC時鐘問題，采用PCF8563芯片設計了時鐘/日歷小板。 軟件平臺方面，首先分析了系統啟動引導程序Bootloader，參照嵌入式Linux內核源代碼以及對S3C2410X的支持代碼，根據本系統的硬件配置對Linux內核進行裁剪移植，修改了音頻驅動和LCD驅動，在內核中添加了對Yaffs文件系統類型的支持。然后準備了根文件系統內容，在其中添加了交叉編譯過的Qt/Embedded3.1的庫，使用Cramfs、RAMdisk和Yaffs相結合的根文件系統格式。在此基礎上，向嵌入式平臺移植了Linux下開源的多媒體播放器Mplayer和嵌入式數據庫SQLite。 設計編寫Qt GUI界面和串口數據采集模塊，構建了電梯間多媒體顯示系統，顯示界面劃分為串口數據采集顯示、動畫播放、系統時間、文本信息、滾動字幕、商標圖片六個顯示區域。使用Boa在ARM平臺上構建了嵌入式Web服務器，Web服務器通過HTTP協議與監控端瀏覽器軟件進行信息交互，提供服務器應用程序模塊的訪問界面和現場設備的信息訪問和控制界面，并借助SQLite數據庫的支持，實現了基于網絡的電梯遠程監控系統的功能。監控端通過Web頁面激活服務器的相應應用程序模塊，傳遞信息服務請求和控制命令。將本系統應用與電梯設備，取得了用戶的好評。
上傳時間： 2013-04-24
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設備狀態監測技術是計算機科學、測試技術、信號分析與數據處理技術等相結合的一種設備運行信息分析處理方法。將嵌入式計算機技術與數據采集技術及數字信號處理技術結合起來,構成一種體積小、便于攜帶、易于網絡化、造價相對較低,集信號采集、處理、存儲和顯示為一體的設備具有廣泛的應用前景。 本文通過對傳統工控監測技術方案以及本項目具體功能和指標的分析,提出了ARM+嵌入式Linux架構的技術方案。采用多個嵌入式設備終端作為監測系統數據的采集終端,然后通過GPRS模塊連入Internet,通過Internet上的多臺主機作為監控中心,各自運行相應的包括網絡管理功能的應用程序,實現監測數據自動、可靠的采集、存儲、處理、實時顯示及實時數據遠程傳輸,進而實現分布式、網絡化和自動化的設備監測系統新模式。 本文首先介紹了嵌入式技術的國內外研發現狀。給出了嵌入式監測系統總體設計方案。根據系統的功能和要求的技術指標,在綜合比較現有各種嵌入式操作系統的基礎上,分析了使用嵌入式Linux操作系統構造嵌入式系統的優點和缺陷,選定了嵌入式Linux操作系統作為本次設計的操作系統；選擇了samsung公司基于ARM920T內核的處理器S3C2410X作為嵌入式處理器；簡單介紹了S3C2410X的工作模式,并設計了系統的硬件和軟件結構方案。 這種基于嵌入式終端的工控監測系統主要由控制中心和嵌入式監測終端兩大部分組成。本文所主要涉及的就是該系統中的嵌入式監測終端部分,主要進行了嵌入式監測終端的硬件設計,嵌入式操作系統ARM-Linux的移植,建立交叉編譯環境,制作根文件系統,軟件部分主要是對驅動程序和終端應用程序的設計與實現進行了研究和介紹。重點介紹并了FPGA設備驅動程序的實現以及應用程序中的液晶顯示部分與實數EFT算法以及幾種數字信號的平均算法的C語言實現,最后,對本論文進行了總結,并指出了后續工作中需要注意的問題。 基于ARM-Linux的工控監測系統的研制對于監測網絡化是一個有益的嘗試,它的研制成功將會給工廠帶來更大的經濟效益。
上傳時間： 2013-07-20
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論文的工作是基于“流媒體網絡廣播系統”項目。在調研和消化多套國內外相關實驗平臺系統的基礎上，研究開發了基于ARM9處理器和嵌入式Linux操作系統的多功能實時計算機處理系統，并且根據實際需要構建了此系統的軟硬件平臺。流媒體網絡廣播系統是當前IT領域比較熱門的前沿技術，正是因為這前沿技術使得實際構建出的系統功能強大、體積小、成本低、具有相當強的可擴展性，完全能夠取代當前傳統廣播系統中廣泛采用的模擬信號傳輸方式，同時也更好解決了以往這種結構帶來的價格昂貴、體積龐大、系統利用率低等諸多劣勢。 本文設計開發了基于AMR-Linux的流媒體網絡廣播平臺，該系統基于SamsLlmgS3C2410處理器，采用嵌入式ARM-Linux操作系統，通過HTTP協議傳輸流媒體，利用MP3標準實現對音頻的解碼，從而支持流媒體網絡廣播功能。本論文設計了系統的軟件部分，包括底層軟件BootLoader、ARM-Linux操作系統、根文件系統、網卡的驅動程序等并提出了下一步工作的建議和設想。 基于ARM-Linux系統的軟件設計方法是本論文的重點和難點，也是論文的核心內容。流媒體網絡廣播系統已經經過測試，實際的應用效果表明該系統是可行的也是可靠的，同傳統的廣播系統相比，體現出了明顯的優勢。
上傳時間： 2013-05-29
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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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當前，嵌入式系統已經廣泛地應用到人們生活的各個領域。同時，隨著嵌入式處理器性能的不斷增強，特別是32位高性能嵌入式微處理器的廣泛使用，嵌入式操作系統逐漸成為嵌入式系統中最重要的組成部分。而在各種嵌入式操作系統中，IAnux憑借其代碼公開，性能穩定，網絡功能強大等多方面的優勢，在嵌入式系統中被廣泛地采用，得到了嵌入式系統設計者的普遍認可。研究Linux操作系統理論，進行嵌入式Linux系統的移植和應用程序的開發，具有重要的理論意義和現實意義。 研究課題以32位ARM架構的嵌入式處理器$3C2410A為硬件平臺核心，系統地介紹了S3C2410A處理器和系統的硬件組成。在此基礎上重點研究了嵌入式Linux系統的構建和移植，其中首先研究了基于Linux的嵌入式交叉開發環境的構建。之后詳細地研究了系統引導程序的原理，分析了系統引導程序VIVI的結構并在此基礎上實現了VIVI的移植。接下來論文研究了ARM Linux內核結構和啟動引導過程，討論了ARM Linux內核移植及配置編譯的具體方法和過程。作為嵌入式Linux移植的另外一個重點，課題還詳細地研究了嵌入式Linux根文件系統的結構、根文件系統內容的構建以及如何為嵌入式系統進行多文件系統的選擇。在完成Linux內核與文件系統的移植后研究了嵌入式Linux驅動程序的原理，設計了S3C2410A微處理器擴展CAN總線接口，給出了ARM Linux上CAN設備驅動程序實現方法。課題最后還研究了嵌入式Linux系統下的圖形用戶界面，在分析國內外嵌入式GUI的特點和MiniGUI的技術優勢基礎上，介紹了為嵌入式Linux系統配置、編譯和安裝MiniGUI的方法，而且以一個狀態顯示界面程序為實例介紹了MiniGUI程序的設計方法。
上傳時間： 2013-04-24
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