近年來,監控系統從鮮為人知的幕后走進了前臺、走進了人們的生活,監控技術己從第一代全模擬系統發展到第三代完全數字化的階段。目前,隨著微處理器技術和計算機網絡技術的進步,基于嵌入式Web的網絡視頻監控系統逐漸得到了人們的廣泛關注,以網絡為基礎的數字視頻監控系統已經發展成為視頻監控系統發展的主流。 本文在分析視頻監控的現狀和發展趨勢之后,針對當前視頻監控系統的不足,結合市場應用前景設計了一種較好的遠程視頻監控的應用方案。該方案是在當前非常流行的ARM微處理器上,利用強實時操作系統VxWorks與高性能開源的嵌入式Web服務器和嵌入式數據庫相結合,建立高效的、可及時響應的嵌入式視頻監控服務器,該系統支持USB攝像設備、文件存儲、數據庫管理,具有較高的性價比。 論文詳細闡述了視頻監控系統軟硬件的總體設計,主要致力于嵌入式操作系統在S3C2410開發板上的移植,深入研究了閃存文件系統TFFS、以太網卡的工作機制、VxWorks USB協議棧,并實現了硬件上對應的驅動程序。在嵌入式操作系統成功實現后,完成了嵌入式Web服務器GoAhead和嵌入式數據庫Berkeley DB的移植。同時,在軟件層次上設計和實現了基于Web視頻監控的前端服務CGI程序的功能模塊。 本系統是ARM技術、VxWorks操作系統、網絡技術在嵌入式領域的綜合應用,本系統可應用于交通控制、實時探測、安全檢查等領域,并對視頻監控在其他領域的應用有一定的參考價值。
標簽: ARMVxWorks Web 視頻監控系統
上傳時間: 2013-04-24
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心臟疾病一直是威脅人類生命健康的主要疾病之一。研究無創的心電信號檢測設備來檢測與評價心臟功能的狀況,并研究心臟疾病的成因是生物醫學電子學的重要研究課題之一。動態心電記錄儀(Holter)是用于記錄24小時長時間心電圖的一種設備。研制高性能的動態心電記錄、監護系統對于心血管疾病的診斷和治療具有十分重要的意義。 Holter技術發展至今已有幾十年歷史,但目前的Holter仍存在許多不足之處:(1)許多Holter采用8位、16位單片機作為控制系統,運算能力有限,無法加入自動診斷功能:(2)數據存儲采用固定焊接在板上的存儲芯片,容量小,數據取出回放不方便;(3)大部分Holter還不能實現心電信號的實時遠程傳輸,心電數據的分析以及分析報告的獲取往往要滯后好幾天時間,不利于心臟疾病的及早診斷及治療。 針對這些不足,本文設計了一個基于ARM(一種32位嵌入式處理器)的動態心電記錄儀。該記錄儀具有運算功能強、能夠實現心電信號實時遠程網絡傳輸的特點。為確保信息不會因網絡傳輸故障而丟失,本系統同時還采用了便于攜帶的SD(Secure Digital Memory)閃存卡作為存儲媒介,具有大容量數據存儲的功能。本文設計的系統主要完成的任務有心電信號的采集、心電信號的放大濾波、心電信號的顯示和心電信號的存儲與傳輸。整個系統由一片ARM嵌入式微處理器控制,本系統中采用的嵌入式微處理器是三星的S3C44BOX。放大和濾波電路主要是對電極導聯傳來的心電信號進行放大和濾除干擾信號,以獲取合適的信號大小并保證采集的心電信號的正確性。心電信號的顯示是把心電信號實時地顯示在Holter的液晶屏上,能使患者直觀地觀察到自己的心電信號情況。心電信號的存儲采用了容量大、成本及功耗低并且體積小方便攜帶的SD卡來存儲心電數據。心電數據的傳輸是通過以太網實現的,以太網可以實現快速、高正確率的傳輸。傳輸的數據由醫院內的服務器接收,并且在服務器端對心電信號進行相應的顯示和處理。為實現上述功能編寫的系統軟件包括Holter的Bootloader的設計、uCLINUX操作系統的移植、A/D轉換程序、液晶屏的控制及菜單程序、SD卡FAT文件格式的數據存儲和服務器端數據接收、波形顯示程序。本系統經過一定的實驗證明符合設計要求,具有體積小、成本低、使用方便的特點。
上傳時間: 2013-07-10
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如何應用PC的基礎語言進行波形函數值運算求得對應函數值再加以存盤例如正弦波三角波對數波調變波等或其它各種函數具體方法如下取函數值文件與主程序連接形成一智能型多功能函數信號發生器在WAVRASM程序下作調試然后將程序轉換燒寫在AVR內PROM或AVR擴展系統的多組并聯輸出控制中插于正弦公司所設計開發的SN-AVREP萬用實驗開發電路中即研制出一部微電腦智能型多功能函數波信號發生器這是本實驗的主要目的
上傳時間: 2013-05-18
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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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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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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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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IEC JTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標準.與JPEG(Joint Photographic Experts Group)相比,JPEG2000能夠提供更好的數據壓縮比,并且提供了一些JPEG所不具有的功能[1].JPEG2000具有的多種特性使得它具有廣泛的應用前景.但是,JPEG2000是一個復雜編碼系統,目前為止的軟件實現方案的執行時間和所需的存儲量較大,若想將JPEG2000應用于實際中,有著較大的困難,而用硬件電路實現JPEG2000或者其中的某些模塊,必然能夠減少JPEG200的執行時間,因而具有重要的意義.本文首先簡單介紹了JPEG2000這一新的靜止圖像壓縮標準,然后對算術編碼的原理及實現算法進行了深入的研究,并重點探討了JPEG2000中算術編碼的硬件實現問題,給出了一種硬件最優化的算術編碼實現方案.最后使用硬件描述語言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,VHDL)在寄存器傳輸級(Register Transfer Level,RTL描述了該硬件最優化的算術編碼實現方案,并以Altera 20K200E FPGA為基礎,在Active-HDL環境中進行了功能仿真,在Quartus Ⅱ集成開發環境下完成了綜合以及后仿真,綜合得到的最高工作時鐘頻率達45.81MHz.在相同的輸入條件下,輸出結果表明,本文設計的硬件算術編碼器與實現JPEG2000的軟件:Jasper[2]中的算術編碼模塊相比,處理時間縮短了30﹪左右.因而本文的研究對于JPEG2000應用于數字監控系統等實際應用有著重要的意義.
上傳時間: 2013-05-16
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有線通信方式由于具有保密性高、抗干擾能力強在軍事通信中倍受青睞,因此,對軍用有線通信設備的研究和設計具有十分重要的戰略意義.TBJ-204型野戰20線程控交換機是一種小型背負式模擬空分程控用戶交換機,用于裝備全軍各兵種的作戰、演習和緊急搶險等行動.該項目以該交換機為研究對象,在詳細分析原設備的系統結構和功能實現方式的基礎上,指出該機型在使用過程中存在技術相對陳舊、分立元件過多、可靠性和保密性不夠、體積大、重量大、維修困難等問題,同時結合系統的低功耗需求和優化人機接口設計,本文提出基于"單片機+CPLD/FPGA體系結構"的集成化設計方案:①在CPLD中實現信號音分頻和計時頻率生成電路、20路用戶LED狀態控制電路;②CPLD與單片機以總線接口方式實現譯碼、數據和控制信號鎖存功能的VHDL設計;③基于低功耗設計的器件選型方案和單片機待機模式設計;④人機接口的LCD菜單操作方式.該文詳細介紹了改型設備的研制過程,包括CPLD片內功能設計實現、主控制板和用戶板各功能模塊工作原理和設計實現、各硬件模塊功能測試等,最后給出了局內呼叫處理功能和話務員服務功能的軟件實現流程.文章結尾介紹了改型設備的系統性能,它將實現更高的可靠性、保密性和抗干擾能力,同時具備低功耗和小型化的優點.最后,該文總結了項目設計中使用的關鍵技術,指出了設計的創新意義和將來的工作.
上傳時間: 2013-04-24
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嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合的產物。目前,嵌入式系統己經廣泛應用到工業、交通、能源、通信、科研、醫療衛生、國防以及日常生活等領域,并不斷朝著體積小,功能強的方向發展。嵌入式系統不同于原來的單片機系統,它不僅有自己的操作系統,上層應用程序,而且還具備網絡通信和信息管理的功能。 ARM體系的處理器是目前嵌入式系統中使用最廣泛的處理器。它采用了RISC技術,具有尋址方式簡單,寄存器多,指令長度固定等的特點使得它的處理速度快,執行效率高。由于Linux對于ARM技術的支持,具有內核可裁減,網絡功能強大,代碼開放的特點,把Linux應用到嵌入式系統中,能充分發揮ARM和Linux的優勢。 論文以“掌上中文語言學習系統”項目為依托,以ARM體系處理器和Ljnux操作系統的嵌入式系統為基礎,構建一個掌上語言學習設備。 論文首先進行了開發環境的設計與搭建,對開發主機進行TFTP服務器、NFS服務器、minicom串口通信和GNU交叉工具鏈進行配置。實現了針對NAND閃存的U-Boot啟動程序的建立,并對Linux操作系統內核進行了移植工作。最后利用圖形界面系統MiniGUI和遠程調試技術實現了掌上語言學習的軟件功能。
上傳時間: 2013-07-24
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