傳統的家電采用各自獨立的工作模式，不同家電之間無法通信，這樣就不能有效地安排各種家電協同工作，容易造成浪費。同時它們無法自動獲取外界的信息，人們無法對其進行遠程操作，難以滿足現代生活的需求。所以開發智能化的家電及其控制系統己成為當前的研究熱點。 傳統的電話只能進行語音通信，它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺點。近年來，以ARM為代表的高性能專用微處理器的出現，以及Linux、Windows CE等操作系統的完善，使嵌入式技術迅速發展，這為智能IP電話的研發提供了軟硬件基礎。 現階段家庭網關接入互聯網的方式主要為有線接入，因為這種方式網絡性能比無線隱定，延時性相對要小，用它來遠程控制智能家電比無線網要安全可靠。要實現智能家電的網絡化，如果采用PC機進行直接進行控制，或者讓每臺家電接入網絡，這樣成本很高，不利于一般家庭的普及。 為此，筆者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系統的IP電話作為家電的控制中心，智能家電采用ARM9芯片和linux2.4操作系統。各個智能家電與IP電話采用串口進行通信，IP電話采用網口與因特網通信。這樣可以大量的降低成本，而且通信方式比PLC和藍牙通訊技術更安全可靠。 本文以IP電話與智能家電互聯為切入點，結合ARM、嵌入式Linux和網絡技術，設計出一種較為完善的IP電話與智能家電的控制系統。采用這種方式，使智能家電集電腦、電信和消費類電子產品的特征于一體，讓家電具有信息的獲取、加工、傳遞等功能，提供全方位的信息交換，幫助家電與外部保持信息交流暢通，這樣可以優化人們的生活方式，節約能源費用資金。 筆者完成了系統硬件和軟件設計，并進行了調試，驗證了所設計系統的有效性和實用性。并力爭將其拓展成為完善的智能家電控制系統。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國內工業化、數字化的迅速發展，嵌入式開發在IT行業中的重要性越來越顯著。嵌入式開發領域對產品的功能性、穩定性、實時性等方面的要求也越來越高。 采用嵌入式實時操作系統作為開發平臺，以高性能的嵌入式處理器為工業控制等領域的主控制器可以有效地提高系統的可靠性、實時性、和軟件編程的靈活性。在嵌入式處理器方面，ARM構架已經在高性能、低功耗、低成本的嵌入式領域里占領先地位。而在嵌入式操作系統方面，適合國內發展方向的解決方案以及系統基礎結構方面并不理想。首先，國外成熟的嵌入式實時操作系統大都成本高、結構復雜，不適合強實時應用；其次，因大部分實時操作系統不公開源碼，使開發的產品存在安全隱患。而類似μC/OS-II的小型強實時嵌入式操作系統內核雖然具有低成本、易控制、小規模、高性能等特性，但這類系統的基礎較為薄弱，面臨產品化和商業化還有一定的距離。 本文針對這種情況，結合現有的操作系統內核理論及嵌入式強實時系統的特殊需求，特別是對μC/OS-Ⅱ的研究分析基礎上，面向強實時應用，設計、構造了一種適合在32位ARM處理器環境下使用的內核。這樣做的目的是為了提供一個基礎牢固、值得信賴的基本平臺。 本文研究工作主要集中在以下幾個方面： 針對嵌入式環境中高效、簡潔、易擴展、易剪裁的要求，對內核體系結構框架進行了設計。內核整體上采用分層結構，在各層中采用功能相對獨立的模塊：在最底層借鑒微核的原理，只提供最基本的功能模塊。 針對系統快速和穩定的實時響應能力需求，為IRQ中斷建立了統一的中斷入口，采用合理的半嵌套工作方式；保留FIQ為不可屏蔽中斷，在快速反應場合使用；引入中斷分段處理機制解決中斷和任務的ITC機制共享，需要硬保護機制相互協調所引起的硬保護機制被隱性地泛濫使用問題。 針對應用提出的系統行為的可預測性需求，在調度算法方面采用基于優先級位圖的搶占閾值調度算法，提高了處理器的利用率和任務集合的可調度性，減少了內核存儲開銷；在共享資源訪問控制方面，以優先級天花板協議為依據，使用互斥事件解決優先級反轉和死鎖問題的發生。 為了保障系統的強實時性能，本文還對內核的時鐘管理、內存管理等方面進行了設計。最后，通過實時性能測試，結果表明該實時內核有很好的強實時特性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著工業技術的不斷發展，以及人對安全防范意識的逐漸加強，視頻監控系統已經成為人們在生產、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展、寬帶的普及、圖像處理技術的提高，視頻監控在越來越廣泛地滲透到教育、娛樂、醫療、運動等各個領域。視頻監測系統已經成為當今可視化領域的一個新的開發熱點。許多應用領域對于視頻監控系統提出了更高更新的要求，如何經濟有效地實現特定環境所需的監控功能，給我們提出了新的課題。 本文設計和實現了基于ARM9和Linux操作系統的嵌入式視頻監控系統，實現視頻圖像的采集、壓縮和傳輸。文章結合嵌入式技術、圖像壓縮技術和網絡技術，設計了一種基于嵌入式的網絡視頻監控系統。 本文首先研究了視頻監控系統的發展現狀及今后發展趨勢，詳細分析了嵌入式監控系統的基本原理和性能要求，提出了系統的設計的總體方案。在硬件設計方面，系統采用三星公司的S3C2410A作為嵌入式處理器，配合外圍硬件電路構成嵌入式核心板。系統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，接下來介紹如何構建嵌入式監控系統的軟件平臺，包括成功的移植Linux操作系統；嵌入式Linux下USB接口攝像頭驅動的接口和實現。最后在基于嵌入式Linux系統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庫函數實現圖像采集；如何實現視頻流的軟件壓縮；如何保證視頻流數據的實時傳輸。 本文實現了一種體積小、成本低廉、數字化的監控解決方案。該系統可滿足監控系統對數據傳輸可靠性和實時性的要求，具有廣泛的應用價值。
上傳時間： 2013-07-10
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隨著經濟的快速發展，人們生活節奏的提高，照顧家庭的時間越來越少。人們越來越感覺時間的緊張，不但要周旋在繁雜的工作之中，同時也要兼顧自己的家。而現有的嵌入式硬盤錄像機雖然功能豐富，產品日益成熟，但在家用系統中應用成本太高。因此本文設計了一款高性能、低成本的實時圖像監控系統，能讓人們在繁忙的工作之余實時了解住所的安全情況。 本文首先提出了該圖像監控系統的總體設計方案，并就系統硬件平臺的設計進行了詳細的論述。硬件部分主要包括主控芯片$3C2410與Flash、SDRAM存儲器接口電路，USB接口電路，以太網接口電路，UART串行接口電路，JTAG接口電路以及電源電路。 其次，本文研究了嵌入式IAnux移植的關鍵技術，包括交叉編譯環境的建立、Bootloader 的設計、內核移植以及文件系統加載的方法，并通過裁剪Linux內核將標準Linux 2.4.18移植到目標平臺。同時分析了現有文件系統的優、缺點，在目標平臺上移植了快速、高效的YAFFS文件系統，增強了系統的健壯性和高效性。 再者，本文修改并移植了LJSB攝像頭的驅動程序。研究了基于Vide041inux技術的圖像采集的數據結構和原理，詳細地闡述了圖像采集實現的過程和關鍵步驟，利用Vide04Linux API函數完成了圖像采集程序的設計，使用內存映射方式實現了圖像的快速采集，并對圖像數據進行了JPEG壓縮，提高了圖像采集的效率。研究了Web Server和Java Applet技術，實現了遠程圖像監控。通過重新編譯移植Webcam Server應用程序實現了網絡攝像機的功能。 最后，本文給出了系統的測試方法及運行結果，并總結了所做的工作和存在的問題，提出了系統改進的意見。 本文設計的圖像監控系統具有高性能、低成本、小體積等特點，采用開源的Linux作為軟件平臺，保證了系統的穩定性、安全性，具有較高的性價比和較強的適用性。
上傳時間： 2013-07-28
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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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在電力現代化建設中，提高發電機發電效率是其中重要的一環，氫氣作為導熱性冷卻介質廣泛的應用于發電設備，作為冷卻劑，它可以有效地提高其發電效率，但它又是一種易燃易爆氣體，所以使氫氣參數處于正常范圍，保證發電機高效、安全正常工作就變得至關重要，因此對氫氣參數進行實時監測有著重要的意義。 本論文研究和開發了基于ARM和CPLD的氫氣參數監測系統，首先簡要的分析了氫冷發電機系統對氫氣參數進行監測的必要性以及當前電力系統氫氣參數監控系統的發展情況。然后提出了一種利用無線通信手機短消息業務SMS、工控總線Modbus通信協議和RR485總線、SD卡海量存儲等技術實現發電機系統多氫氣參數的現場實時監測系統的設計方案。該方案以功能強大的ARM處理器作為系統的核心。采用高精度的16位AD轉換芯片，并使用兩種濾波算法的結合對信號進行數字濾波，滿足系統對氫氣參數采集精度的要求。同時系統結合CPLD技術，用于解決系統內微控器I/O口不足以及SD卡驅動的問題，本論文采用一片CPLD擴展I/O口，每一個擴展的I/O口都分配固定的地址，ARM微控器可以通過外部總線控制擴展I/O口的輸出電平。SD卡(Secure Digital Memory Card)中文翻譯為安全數碼卡，是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設備，具有低成本，大容量的特點，系統的歷史數據存儲使用了SD卡作為存儲介質，系統并沒有直接使用ARM處理器讀寫SD卡，而是使用了擁有1270個邏輯單元的MAXⅡ1270 CPLD來驅動SD卡，在CPLD中使用VHDL語言設計了SD卡的總線協議，外部總線接口，SRAM的讀寫時序等，這樣既可以提高微處理器SD卡的讀寫速度，增強微處理器程序的移植性，又可以簡化微處理器讀寫SD卡的步驟并減少微處理器的負擔。 本論文的無線數據傳輸采用GSM無線通信技術的SMS業務遠傳現場數據，設計了GSM模塊的軟件硬件，實現了報警等數據的無線傳輸，系統的有線傳輸采用了基于Modbus通信協議的RS485總線通信方式，采用這兩種通信方式使系統的通信更加靈活、可靠。本論文最后分析了系統的不足并且提出了具體的改進方向。
上傳時間： 2013-05-26
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發電機是電力系統的關鍵設備，如何有效監測發電機的工作狀態一直是電力部門研究的重要課題之一。發電機可以正常工作，其中絕緣體部分起著不可或缺的作用，以前的發電機絕緣體監測系統都存在著一些不足，比如精度低，適用范圍窄等。基于此原因，本文介紹了FJR裝置，它可以用來監測發電機絕緣體是否出現過熱或老化的情況，為發電機的安全運行提供了保障。該裝置具有很高的靈敏度，可適合于空冷、水冷等不同發電機。整個檢測系統分為氣路和電路兩部分，氣路部分負責將發電機絕緣體的狀況轉化成電流信號，而電路部分負責對這些電流信號進行處理。文中將FJR系統的氣路部分等效為一個黑盒子，而重點介紹其電路部分。電路部分主要的功能是采集從氣路傳送過來的兩路電流信號，并進行計算和分析，決定是否報警，同時將采集到的數據和分析的結果定性地顯示給工作人員。 本文第一章介紹了課題的研究背景，并在此基礎上提出了課題的必要性和研究方向；第二章從整體入手，對監測系統的功能進行了分析，明確了要實現的功能和目標，并提出了使用ARM做上位機，負責系統控制和界面顯示，DSP做下位機負責信號的采集和計算；后面幾章則分別介紹了系統的各個模塊；第三章主要介紹嵌入式系統及其軟件開發，包括系統的設計以及各個功能的實現，比如串口通信、CF卡存儲等等，從本章中可以了解到系統的界面顯示內容和鍵盤操作步驟；第四章介紹了負責信號采集和計算的DSP系統，并且詳細介紹了實現各項功能時所用到的外部設備，包括RTC時鐘，AD采樣芯片等；本章接下來闡述了DSP和ARM兩個模塊如何通過雙口RAM實現通信以及通信幀的格式；第五章介紹了系統中的一些硬件電路，包括模擬放大器等，使得讀者可以更全面地了解本系統，同時在本章作者還總結了一些電路板設計的心得和體會。論文最后一章對本文所做的工作進行了總結，指出了需要改進之處，也指明了以后進一步研究的任務和方向。
上傳時間： 2013-04-24
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UM71系列(包括ZPW-2000A)無絕緣軌道電路已成為我國鐵路的主流制式，軌道電路的正常工作對行車安全意義重大。軌道信號失真或者受到噪聲污染有可能導致鐵路信號設備錯誤動作進而發生行車事故。通過對鐵路信號做出監測以及判斷，可以幫助信號設備維護人員對故障設備進行及時修復從而避免事故發生。 本文設計了一種基于ARM/DSP雙核結構的鐵路信號測試儀，用以幫助設備維護人員及時檢修故障設備。其中，DSP芯片選用TI公司的32位浮點處理器TMS320VC33作為信號分析與處理的核心，實現信號的解調、頻譜分析和細化處理等功能。本測試儀作為一種實時的信號檢測設備，充分利用了浮點DSP芯片高效靈活以及系統可裁減的特性，因而更適合于現場環境的應用。本測試儀主要針對目前使用較為廣泛的UM71、ZPW-2000A系統以及站內25Hz相敏軌道電路，實現對移頻信號的數字解調、區間載波頻率檢測、信號幅度檢測、站內軌道信號的相位角及其幅度檢測等功能。 本文著重分析了頻譜細化技術中的ZFFT算法在實時信號分析中的應用，采用ZFFT算法可以在保證運算效率的同時提高頻譜的分辨率。在此基礎上，本文就這種算法提出了若干改進措施并且通過MATLAB對該算法及其改進措施進行了軟件仿真。同時本文完成了基于這種算法的DSP軟件設計：為了提高系統實時性，DSP算法均采用匯編語言實現。理論分析和實驗表明調制頻率的分辨率可以達到0.03Hz，滿足實際應用要求。此外，本文設計了測試儀的硬件結構，主要是VC33的外圍器件及其與雙口RAMCY7C028的接口電路，以及基于這個接口電路的通信規程。
上傳時間： 2013-06-29
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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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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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