現代信息技術的迅猛發展和人們生活質量的提高，使得視頻處理方面的研究與應用，尤其是實時圖像處理受到了廣泛關注。近年來，DSP技術的不斷發展，將數字信號處理領域的理論研究成果應用到實際系統中，并推動了新理論和應用的發展，對視頻處理等領域的技術發展起到了十分重要的作用。同時，隨著網絡、移動通訊和多媒體技術的飛速發展，嵌入式系統也得到更加廣泛的應用。 本文分析了嵌入式系統、DSP技術、以及視頻處理系統等領域的最近發展現狀，結合本實驗室在嵌入式開發、H.264.圖像編解碼、DSP技術三個方面的研究成果和實際開發經驗，提出了采用TIC6000系列的TMS320DM642和ARM(S3C2410)為主體的硬件系統架構，設計了一種基于ARM+DSP的嵌入式視頻處理系統。該系統將專門用于視頻圖像處理的DSP與在通訊和實時控制方面具有獨特優勢的ARM處理器結合起來，為嵌入式實時環境下一些復雜算法的實現問題開辟了新的途徑。 文中首先介紹了系統的相關技術及標準，包括控制端用到的ARM技術和處理端的DSP技術及核心處理算法H.264編碼原理，給出了系統的整體架構及設計思路。整個系統分控制端和處理端以及兩者之間的通信三個部分，控制端主要由一個最小系統、LCD及觸摸屏和矩陣鍵盤構成，在ARM上移植了Linux操作系統，并在其上編寫了外設驅動。處理端包括視頻輸入、輸出模塊、存儲模塊、網絡傳輸模塊，移植了基于基本檔次的T264代碼到DM642中，并進行了優化，完成了視頻信號的采集和回顯程序的編寫，并將采集、處理、回顯三個進程加入到BIOS中，實現了處理端的功能。兩者通信采用HPI16模式的通信方式。最后，就系統的性能進行了測試，給出了測試效果圖，并對結果進行了詳細分析。 在文章的最后，總結了課題研究所取得的成果及其不足之處；給出了系統進一步研究和改進的思路。嵌入式是未來發展的主流，隨著本系統的進一步完善，必將具有更加廣闊的應用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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船載航行數據記錄儀(VDR)是一種記錄船舶航行狀態及操作信息的裝置，對加強船舶的海上航行安全以及事故分析起到了極為重要的作用。VDR的大量數據需要進行快速可靠的最終存儲，這些數據是分析事故的關鍵依據。因此，研發功能可靠的VDR數據存儲終端——數據保護容器PDC(ProtectiveData Containor)，成為航行數據記錄儀研究的重要組成部分。 嵌入式Linux操作系統的內核高效穩定，易于定制，尤其是其源代碼的開放性及資料的豐富性，使其成為目前嵌入式系統開發者的首選。而同樣開源的Samba軟件遵守與Microsoft和IBM的操作系統相同的SMB協議，可將類UNIX主機偽裝成Windows服務器，提供共享共享服務。將PDC作為Samba服務器，能提供穩定的數據存儲和共享服務，以太網上的VDR主機不需要任何附加的軟件就可以訪問PDC中保存的數據。 本文致力于構建基于嵌入式Linux的網絡存儲與共享平臺，為開發接口統一的多用途保護容器提供技術。首先介紹了課題研究的背景和意義，接著深入的剖析了PDC系統的軟硬件需求。并根據系統需求設置系統硬件系統，為之后的Samba服務器的構建提供平臺。接著深入的分析了嵌入式Linux操作系統原理和優勢，構建Linux系統開發平臺，為Samba服務器配置搭建平臺。然后以PDC為需求背景，給出了詳細的Samba服務器的實現方案。最后簡要介紹了Linux驅動程序設計開發。
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信息進行記錄存儲并可通過接口實現數據輸出。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、約束駕駛人員的不良駕駛行為、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。本文根據汽車行駛記錄儀國家標準GB/T 19056-2003，并在此基礎上開發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，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，本系統采用了USB Mass Storage設備來實現數據的傳輸。 論文首先介紹了汽車黑匣子的研究背景，并對國內外汽車黑匣子的研究現狀進行了概括，在此基礎上提出了本課題需要完成的目標。接下來，論文闡述了系統總體設計的構思以及各個功能模塊不同方案優劣的比較，給出了最后的設計方案，并建立了系統的開發平臺。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操作系統和Bootloader的特點，并給出了系統軟件的各模塊程序設計。在文件系統設計部分，論文討論了在NandFlash中建立FAT文件系統的實現方法。最后通過Linux下USB Mass Storage設備驅動的設計和調試，實現汽車黑匣子記錄的數據通過USB接口與PC機或PDA之間的通信。 本文在結束處對整個課題作出總結，并指出在本系統現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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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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研究如何將當前流行的嵌入式技術應用于工業領域中的數據采集與記錄方面，是當今工業過程測量控制領域發展的一個必然方向。 本論文所設計完成的嵌入式工業過程數據采集與記錄系統，是以32位ARM7微處理器S3C44B0X為核心，取代了傳統的單片機，并且引入了μClinux多任務實時操作系統。采集到的工業現場的實時數據，經A/D轉換等步驟處理后，顯示在高分辨率的彩色LCD上。在MiniGUI的支持下，通過豐富的圖形界面功能，以曲線或表格的形式顯示工業現場實時數據的變化趨勢，具有良好的人機界面。輸入功能通過點擊觸摸屏來實現，可以像使用Windows操作系統一樣，點擊菜單、滾動條、列表框、按鈕等控件以完成相應的操作。數據的記錄完全脫離PC機，顯示在LCD上的數據，可以實時的以文件的形式存儲在Nand Flash中，必要的時候通過USB接口用U盤導出。μClinux操作系統中移植了BOA網絡服務器和CGI腳本程序，因此具有動態Web監控功能，用戶可以在PC機上的瀏覽器中通過網絡隨時監測工業現場的實時數據。 經過測試，該系統可以穩定可靠的運行，完全實現了工業現場數據的實時采集、人性化顯示、規范化操作、脫機化記錄和網絡化監測等一系列功能，取代了傳統的底層智能儀表搭配PC機的構架，將其功能合二為一，對工業企業的技術進步和生產過程的現代化有著重要的作用。
上傳時間： 2013-07-18
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視頻監控以其直觀方便、準確、信息內容豐富而廣泛應用于許多場合，已經滲透到交通、城市治安、國防等多種領域，甚至家庭安防，在人們的日常生活中扮演著越來越重要的作用。 由于傳統的視頻監控系統存在著結構復雜、穩定性可靠性不高、價格昂貴而且傳輸距離明顯受限的缺點。近年來，隨著計算機、網絡、電子與通信、圖像處理等技術的飛速發展，嵌入式網絡視頻監控技術應用而生。 本文針對視頻監控系統的實際需求，結合嵌入式技術、圖像處理技術和網絡技術，設計并實現了一種實時性好、可靠性高、成本低的嵌入式網絡視頻監控系統。該系統以ARM9微處理器作為硬件平臺，以具有開發資源豐富、免費等優勢的Linux操作系統作為軟件開發平臺。該系統采用以太網作為網絡傳輸介質，并使用TCP/IP網絡協議。視頻數據的傳輸協議選擇了支持組播技術的RTP/RTCP傳輸協議，客戶端在Linux下實現了基于SDL庫視頻顯示。 論文首先描述了嵌入式系統與視頻監控技術的發展及相關技術，分析了國內外視頻監控系統的現狀和發展趨勢，對視頻監控系統研究的背景和意義進行了闡述，并討論了幾種常見的視頻監控解決方案，對幾種目前流行的視頻壓縮算法進行了對比；然后，提出了嵌入式視頻監控系統的軟、硬件總體架構，并逐步對硬件平臺和軟件模塊設計進行了選擇和細化。其中，硬件平臺根據視頻數據采集以及處理需要選擇了攝像頭和存儲器；軟件設計中，首先完成了嵌入式系統的交叉開發環境搭建，針對ARM-Linux特性，完成了在開發板上操作系統和文件系統等移植，最后完成了Linux下V4L視頻采集、JPEG圖像壓縮、RTP/RTCP網絡傳輸、SDL庫視頻顯示以及avi格式視頻文件保存等。 此外，對系統構建過程中所用到的某些關鍵技木進行了較為詳盡的探討和研究，這對于從事相關科研工作的同仁們具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-04-24
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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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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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電液位置伺服系統具有控制精度高、響應速度快、輸出功率大、信號處理靈活、易于實現各種參量反饋等優點，因此它已經遍及國民經濟和軍事工業的各個技術領域。近年來，對電液位置伺服系統的快速性、穩定性、準確性等控制性能提出了新的要求，作為電液位置伺服系統核心的控制器，起到更為關鍵的作用。 現階段，嵌入式微處理器以其小型、專用、便攜、高可靠的特點，已經在工業控制領域得到了廣泛的應用，如工業過程、遠程監控、智能儀器儀表、機器人控制、數控系統等，嵌入式微處理器嵌入實時操作系統，可以克服傳統的基于單片機控制系統功能不足和基于PC的控制系統非實時性的缺點，其性能、可靠性等都能滿足電液位置伺服系統控制的要求，在控制領域具有廣泛的應用前景。 本文以實驗室的電液位置伺服系統為研究對象，按照系統的控制要求，提出以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器對電液位置伺服系統進行控制的一種方案，設計了一種新型的基于ARM9(S3C2410)微處理器的電液位置伺服控制器。本系統控制器的開發設計中，在以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器基礎上，通過外部擴展，使得系統控制器具有豐富的硬件資源，開發了A/D轉換電路、D/A(PWM)轉換電路、伺服放大電路、串行接口等電路，同時為了使得控制器的程序代碼具有較強的可讀性、可維護性、可擴展性，使用了操作系統，通過比較選擇了uC/OS-Ⅱ實時內核，并成功移植到ARM9(S3C2410)微處理器中，并編寫了A/D、數字濾波、D/A(PWM)等軟件程序，通過編譯、調試、驗證，程序運行正常。在對電液位置伺服系統進行控制策略的選擇中，分別采用PID、滑模變結構、模糊自學習滑模三種控制策略進行仿真比較，得出采用模糊自學習滑?？刂撇呗愿欣谙到y控制。
上傳時間： 2013-04-24
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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?；诖嗽?，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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