在現(xiàn)代電網(wǎng)中，隨著超高壓、大容量、遠(yuǎn)距離輸電線路的不斷增多，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高、更嚴(yán)格的要求。距離保護(hù)作為線路保護(hù)的基本組成部分，其工作特性對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著直接和重要的影響。為了適應(yīng)現(xiàn)代超高壓電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求，微機(jī)保護(hù)裝置在硬件和軟件上都提出了越來(lái)越高的要求。 高速數(shù)字信號(hào)處理芯片（DSP）技術(shù)的發(fā)展，為開發(fā)一種速度快、處理能力強(qiáng)的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。在這樣的背景下，我們采用DSP芯片和ARM處理器，設(shè)計(jì)了一個(gè)并列式雙處理器微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用一個(gè)DSP芯片負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)采集、采樣數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。ARM微處理器承擔(dān)人機(jī)接口管理，通過(guò)串行通信方式實(shí)現(xiàn)與DSP端口之間的數(shù)據(jù)通信，豐富的通訊接口，使得與上位機(jī)的通訊、下載程序定值靈活方便。新的微機(jī)保護(hù)裝置不斷推出，投入運(yùn)行的微機(jī)保護(hù)裝置不允許用來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)、培訓(xùn)，該裝置還可作為試驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，供學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)微機(jī)保護(hù)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并可自行設(shè)計(jì)保護(hù)算法、編制程序，通過(guò)上位機(jī)下載到實(shí)驗(yàn)裝置，完成相應(yīng)保護(hù)功能的測(cè)試。 本文實(shí)現(xiàn)了微機(jī)保護(hù)方案的整體軟硬件設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括DSP2812微處理器芯片，ARM7微處理器LPC2220芯片，開關(guān)量輸入／輸出電路、數(shù)據(jù)采集電路、通訊和網(wǎng)絡(luò)接口電路、人機(jī)界面的顯示板電路，文中對(duì)各部分電路的功能、特點(diǎn)以及器件的選擇、引腳連接進(jìn)行了詳細(xì)介紹。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，采用雙CPU并行處理模式，針對(duì)基于LPC2220微處理器的監(jiān)控管理系統(tǒng)，完成了最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，詳細(xì)完成了啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。 本文初步設(shè)計(jì)了人機(jī)操作界面，給出了軟件設(shè)計(jì)的流程圖，將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ與模塊化硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合，共同構(gòu)成一個(gè)可以重復(fù)利用的軟硬件數(shù)字系統(tǒng)平臺(tái)，除了可以最大限度地提高開發(fā)的效率、減少資源的浪費(fèi)外，還可以通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)于該平臺(tái)的研究，逐步優(yōu)化平臺(tái)軟硬件資源，提高其性能，并滿足日益復(fù)雜的應(yīng)用需求。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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集中抄表系統(tǒng)是一個(gè)集現(xiàn)代化管理、計(jì)算機(jī)應(yīng)用、現(xiàn)代通訊技術(shù)、自動(dòng)控制、信息等多學(xué)科技術(shù)于一體，實(shí)現(xiàn)電力營(yíng)銷監(jiān)控、電力營(yíng)銷管理、營(yíng)業(yè)抄收、數(shù)據(jù)采集和網(wǎng)絡(luò)連接等多種功能的一個(gè)完整的系統(tǒng)。 本文設(shè)計(jì)了基于GPRS與ARM技術(shù)的集抄系統(tǒng)，充分利用GPRS通信實(shí)時(shí)在線、按流量計(jì)費(fèi)、高速傳輸?shù)膬?yōu)點(diǎn)。本系統(tǒng)采用的是華為的GTM900-B模塊，適用于小數(shù)據(jù)量傳送的場(chǎng)合，用戶無(wú)需實(shí)現(xiàn)PPP協(xié)議也可實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。基于GPRS與ARM的集中抄表系統(tǒng)包含三個(gè)主要的組成部分：基于.NET平臺(tái)的系統(tǒng)管理中心（主站），基于GPRS的通信網(wǎng)絡(luò)和基于ARM平臺(tái)的終端系統(tǒng)。系統(tǒng)管理中心負(fù)責(zé)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的采集、存儲(chǔ)和分析等功能；終端系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程用電設(shè)備的信息采集和控制；通信網(wǎng)絡(luò)則在管理中心和終端系統(tǒng)間建立數(shù)據(jù)傳輸鏈路。基于GPRS與ARM的集中抄表系統(tǒng)豐富了以往系統(tǒng)原有的應(yīng)用功能，提升了集中抄表系統(tǒng)的綜合性能。 經(jīng)過(guò)測(cè)試，本系統(tǒng)能夠順利的進(jìn)行撥號(hào)，與主站進(jìn)行正常的數(shù)據(jù)發(fā)送和接收，能正常的對(duì)電表數(shù)據(jù)進(jìn)行采集和上位機(jī)管理命令下發(fā)，達(dá)到了預(yù)期的效果和設(shè)計(jì)要求。本系統(tǒng)已經(jīng)在湖北石首，黃岡，黃石，十堰和湖南部分縣、市有一定規(guī)模的應(yīng)用。在石首地區(qū)復(fù)雜的供電環(huán)境下，20個(gè)臺(tái)區(qū)所有電表的數(shù)據(jù)都能按時(shí)正確的收集到主站，終端也能正常響應(yīng)主站下發(fā)的命令，實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的功能，證明了本系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠，有利于配電網(wǎng)絡(luò)運(yùn)行的安全性和經(jīng)濟(jì)性管理，對(duì)加強(qiáng)用電管理和提高電網(wǎng)供電質(zhì)量起到了積極的作用。
標(biāo)簽： GPRS ARM 抄表系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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現(xiàn)代社會(huì)中相控陣?yán)走_(dá)的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，相控陣?yán)走_(dá)在目標(biāo)識(shí)別、空間探測(cè)、雷達(dá)成像等先進(jìn)技術(shù)領(lǐng)域的研究不斷深入。相控陣?yán)走_(dá)的各個(gè)部分開始采用全數(shù)字化的控制方式，這對(duì)波束控制器提出了更高的技術(shù)要求：運(yùn)算速度快、設(shè)備量少、數(shù)據(jù)吞吐量大、工作方式多、集成度高。為適應(yīng)這些要求，結(jié)合嵌入式技術(shù)的發(fā)展，論文先介紹了相控陣?yán)走_(dá)波控系統(tǒng)的基本功能和發(fā)展趨勢(shì)，然后闡述了波束控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，接著提出基于嵌入式ARM（Advanced RISC Machines）的雷達(dá)波束控制主控系統(tǒng)的詳細(xì)設(shè)計(jì)方案和開發(fā)調(diào)試過(guò)程，論證了基于ARM嵌入式處理器實(shí)現(xiàn)雷達(dá)波束控制主控系統(tǒng)的運(yùn)算、控制、通信等功能的可行性，最后給出了波控分系統(tǒng)通常采用的幾種工程實(shí)現(xiàn)方法和其原理框圖，通過(guò)軟硬件相結(jié)合的設(shè)計(jì)滿足雷達(dá)波控系統(tǒng)對(duì)組件的控制功能，完善波控系統(tǒng)的通用化和系列化設(shè)計(jì)思想。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 雷達(dá) 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：KIM66
近年來(lái)，隨著現(xiàn)代社會(huì)對(duì)軍用和民用設(shè)備需求的不斷擴(kuò)大及要求的不斷提高，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的識(shí)別和跟蹤技術(shù)已經(jīng)迅速發(fā)展成為現(xiàn)代信息處理領(lǐng)域中一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，并在許多領(lǐng)域內(nèi)發(fā)揮著不可替代的作用，但是在面向應(yīng)用的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)卻不盡如人意，不能很好的滿足應(yīng)用的要求。 本文簡(jiǎn)述了傳統(tǒng)的基于桌面PC機(jī)的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方法。目標(biāo)跟蹤具有兩個(gè)突出的特點(diǎn)，一是計(jì)算數(shù)據(jù)量大，一是對(duì)處理速度要求高。傳統(tǒng)上，運(yùn)動(dòng)目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是基于桌面PC機(jī)，但工業(yè)應(yīng)用的快速發(fā)展使傳統(tǒng)的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)越來(lái)越不能滿足應(yīng)用的需要。 本文提出了一種基于ARM嵌入式平臺(tái)的目標(biāo)跟蹤解決方案。研究了如何將嵌入式平臺(tái)和目標(biāo)跟蹤結(jié)合起來(lái)，并對(duì)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了詳述。首先進(jìn)行了功能分析和總體設(shè)計(jì)，分析了將嵌入式平臺(tái)作為目標(biāo)跟蹤解決方案的關(guān)鍵性問(wèn)題，包括采用ARM嵌入式平臺(tái)的必要性，系統(tǒng)框架的設(shè)計(jì)，對(duì)于嵌入式處理器和操作系統(tǒng)的選擇：然后在總體設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上完成了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，包括軟硬件平臺(tái)的設(shè)計(jì)，完成了BootLoader的設(shè)計(jì)，Linux內(nèi)核的定制，USB攝像頭驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)和OpenCV視覺庫(kù)的建立；最后分析了目標(biāo)跟蹤的過(guò)程，利用背景差法實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)的檢測(cè)，提取了行人的特征，利用Mean-Shift算法實(shí)現(xiàn)了對(duì)運(yùn)動(dòng)目標(biāo)的跟蹤。 本文提出的基于嵌入式平臺(tái)的目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)的應(yīng)用潛力巨大，有待進(jìn)一步的研究和探索。在論文最后對(duì)研究進(jìn)行了總結(jié)和展望，提出了未來(lái)的研究方向。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式平臺(tái) 目標(biāo)跟蹤系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-27
上傳用戶：qiao8960
電液控制作為液壓控制的一個(gè)新分支，因?yàn)槠浔旧淼奶攸c(diǎn)正得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。電液控制系統(tǒng)的發(fā)展對(duì)電液控制技術(shù)提出了更高的要求，這必將促進(jìn)電液控制技術(shù)的發(fā)展。本文在教研室多年電液控制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出開發(fā)通用型電液系統(tǒng)數(shù)字控制器。 通過(guò)對(duì)電液控制技術(shù)的研究，了解電液系統(tǒng)的一般構(gòu)成，結(jié)合多個(gè)具體實(shí)例，本文提出數(shù)字式電液控制器概念，以ARM微處理器為硬件核心，采用多種智能控制算法解決電液系統(tǒng)閉環(huán)控制問(wèn)題。 數(shù)字控制器以PHILIPS公司的32位ARM7微處理器LPC2292為硬件核心，配有高速AD、DA轉(zhuǎn)換器。硬件設(shè)計(jì)注重通用性，具有多種輸入、輸出通道，可以采集和輸出多種、多個(gè)模擬量信號(hào)和數(shù)字量信。具有多種通信接口，可以實(shí)現(xiàn)近距離監(jiān)控或者遠(yuǎn)距離操控。人機(jī)交互通道豐富，具有報(bào)警、狀態(tài)指示、參數(shù)顯示等功能。采用光電隔離、獨(dú)立電源、屏蔽外殼等措施保證控制器具有良好的穩(wěn)定性、可靠性。軟件設(shè)計(jì)采用UC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)，內(nèi)部集成多種智能控制算法，保證電液系統(tǒng)閉環(huán)控制取得良好的效果。開發(fā)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，可以模擬電液系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)的各種信號(hào)和閉環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。采用Visual Basic開發(fā)上位機(jī)軟件，配合控制器完成參數(shù)修改、保存，繪制實(shí)時(shí)監(jiān)控曲線，控制硬件等功能。 控制器解決了電液系統(tǒng)多樣性難題，客服模擬控制的缺點(diǎn)。研發(fā)出模糊自整定PID算法，它成功解決了閉環(huán)控制過(guò)程中設(shè)定信號(hào)不斷變化的難題。經(jīng)過(guò)多次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試，目前控制器已經(jīng)成功應(yīng)用于國(guó)內(nèi)多家企業(yè)的輪胎耐久性試驗(yàn)機(jī)和密煉機(jī)兩種電液系統(tǒng)，在這兩種系統(tǒng)中成功取代進(jìn)口國(guó)外模擬控制器，并且控制效果好于國(guó)外模擬控制器。關(guān)鍵詞：電液系統(tǒng)；ARM7；UC/OS-II；模糊自整定
標(biāo)簽： ARM 微處理器 電液系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-31
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隨著21世紀(jì)的到來(lái),計(jì)算機(jī)技術(shù),信息處理技術(shù),半導(dǎo)體技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)不斷發(fā)展,人類社會(huì)進(jìn)入了信息化時(shí)代。與此同時(shí),無(wú)線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)也得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展,成為當(dāng)今國(guó)際上備受關(guān)注的熱點(diǎn)研究領(lǐng)域。無(wú)線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)有著很多的優(yōu)點(diǎn)和十分廣泛的應(yīng)用前景。在軍事,工業(yè),城市管理和監(jiān)控系統(tǒng)等重要領(lǐng)域都有潛在的使用價(jià)值。 無(wú)線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)有著顯著的特征,例如：網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)能源有限；網(wǎng)絡(luò)帶寬有限；對(duì)處理速度要求較高等。由此可見,傳統(tǒng)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)無(wú)法應(yīng)用于無(wú)線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)。MPEG-4,H.263,H.264等視頻編碼標(biāo)準(zhǔn),全是基于運(yùn)動(dòng)估計(jì)補(bǔ)償實(shí)現(xiàn)的,計(jì)算量十分巨大,在能量,存儲(chǔ)空間和處理能力均有限的節(jié)點(diǎn)難以實(shí)現(xiàn)這類高復(fù)雜度的編碼算法。 本文針對(duì)無(wú)線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)對(duì)視頻編碼算法的具體需求,提出一種基于運(yùn)動(dòng)檢測(cè)的低復(fù)雜度視頻編碼算法。該算法只對(duì)當(dāng)前編碼幀中的運(yùn)動(dòng)對(duì)象進(jìn)行編碼,并且以面向?qū)ο蟮慕Y(jié)構(gòu)輸出碼流。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,與H.264全I(xiàn)幀編碼相比,本文提出的算法編碼速度提高了約3倍,編碼性能提高了約2dB。與H.264基本檔次相比,雖然編碼性能略有下降,但是編碼速度平均提高了8倍左右。因此,本文提出的算法可以在編碼效率和編碼速度之間獲得很好的折衷,在一定程度上可以滿足無(wú)線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)的需求。 本文選用ALDVK_270作為硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。在分析算法結(jié)構(gòu)的同時(shí),結(jié)合嵌入式系統(tǒng)的特點(diǎn),從算法,內(nèi)存,高級(jí)語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言等幾個(gè)方面提出優(yōu)化方案,最終在ARM嵌入式平臺(tái)下實(shí)現(xiàn)了面向無(wú)線視頻傳感器網(wǎng)絡(luò)的低復(fù)雜度視頻編碼算法。測(cè)試結(jié)果表明,與優(yōu)化前相比,優(yōu)化后的編碼速度有了很大的提高,對(duì)于CIF格式的監(jiān)控視頻序列能夠滿足實(shí)時(shí)處理的要求。
標(biāo)簽： ARM 無(wú)線視頻 傳感器網(wǎng)絡(luò) 復(fù)雜度
上傳時(shí)間： 2013-07-26
上傳用戶：小小小熊
目前運(yùn)動(dòng)控制主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式,一是使用PLC加運(yùn)動(dòng)控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)：二是使用PC加運(yùn)動(dòng)控制卡來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩者各有優(yōu)缺點(diǎn),但兩者有以下共同的缺點(diǎn)：一是由于它們兒乎都是采用通用微控制器(MCU和DSP)來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制,由于受CPU速度的限制,以及CPU的多個(gè)進(jìn)程同時(shí)處理,故無(wú)法在控制精度和控制速度比較高的場(chǎng)合中應(yīng)用。二是它們的設(shè)計(jì)只是把運(yùn)動(dòng)控制部件當(dāng)作系統(tǒng)的一個(gè)部分,如果要完成一個(gè)機(jī)械設(shè)備的完整控制,還需要輔助有其他的數(shù)字量/模擬量控制設(shè)備。這樣在提高了系統(tǒng)成本的同時(shí),也降低了系統(tǒng)的可靠性。 論文設(shè)計(jì)了一種基于ARM+CPLD的高速運(yùn)動(dòng)控制器,該控制器采用高速的CPLD處理器來(lái)完成電機(jī)的閉環(huán)控制,輔助以NXP的32位ARM7TDMI處理器LPC231X來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃,使得運(yùn)動(dòng)控制精度更高、速度更快、運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)；同時(shí)為系統(tǒng)擴(kuò)展了常規(guī)運(yùn)動(dòng)控制卡不具備的通用I/O接口,除開4軸運(yùn)動(dòng)控制所需要的8點(diǎn)高速脈沖輸入和8點(diǎn)高速脈沖輸出外,系統(tǒng)具有24點(diǎn)數(shù)字量輸入(可選共陰或共陽(yáng)),25點(diǎn)繼電器輸出,僅一臺(tái)這樣的專用設(shè)備就可以完成4軸運(yùn)動(dòng)控制和設(shè)備上其它開關(guān)量控制。 系統(tǒng)采用可移植的軟、硬件設(shè)計(jì)。硬件上以運(yùn)動(dòng)控制部件為核心,可以方便的在ARM處理器預(yù)留的資源上擴(kuò)展出數(shù)字輸入,數(shù)字輸出,AD輸入,DA輸出等常用功能模塊。系統(tǒng)軟件構(gòu)架如下：在最上層,系統(tǒng)采用μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)來(lái)完成系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；在底層,將底層設(shè)備的操作打包編寫成底層驅(qū)動(dòng)的形式,可直接供用戶程序調(diào)用；在中間層,可根據(jù)不同的用戶要求編寫用戶程序,再將其傳遞給μC/OS-Ⅱ來(lái)調(diào)度該用戶程序。 將該運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用中的套標(biāo)機(jī),在對(duì)套標(biāo)機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分解之后,結(jié)合套標(biāo)機(jī)的電氣特性,很好的實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)控制器在套標(biāo)機(jī)上的二次開發(fā),滿足了套標(biāo)機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用。
標(biāo)簽： ARMCPLD 運(yùn)動(dòng)控制器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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為了解決當(dāng)前PVC軟標(biāo)生產(chǎn)技術(shù)落后、效率低、質(zhì)量不穩(wěn)定、能耗高、工作環(huán)境差等問(wèn)題，本文提出研制集注標(biāo)、烘烤、冷卻的數(shù)控PVC軟標(biāo)機(jī)方案。 數(shù)控PVC軟標(biāo)機(jī)控制系統(tǒng)采用“ARM9+RT-Linux”開發(fā)模式，將數(shù)控技術(shù)與嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用有機(jī)結(jié)合起來(lái)，一方面發(fā)揮ARM9微處理器高性能、低功耗的特點(diǎn)，使PVC軟標(biāo)機(jī)數(shù)控系統(tǒng)有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理和運(yùn)動(dòng)控制能力；另一方面利用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)RT-Linux的開放性、強(qiáng)大的功能，簡(jiǎn)化了數(shù)控系統(tǒng)軟件的開發(fā)，縮短了應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)周期。 本文研究的主要內(nèi)容是基于嵌入式的PVC軟標(biāo)機(jī)數(shù)控系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)。首先詳細(xì)介紹了系統(tǒng)各功能模塊的硬件電路設(shè)計(jì)，包括嵌入式最小系統(tǒng)搭建、伺服驅(qū)動(dòng)器接口電路設(shè)計(jì)、電磁閥接口電路設(shè)計(jì)、人機(jī)交互模塊設(shè)計(jì)、通信模塊設(shè)計(jì)、開關(guān)量模塊設(shè)計(jì)等方面內(nèi)容；然后，基于RT-Linux的嵌入式系統(tǒng)軟件實(shí)現(xiàn)機(jī)理的理論指導(dǎo)下，提出了系統(tǒng)軟件的架構(gòu)，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)闡述了軟件實(shí)現(xiàn)過(guò)程：通過(guò)對(duì)PVC軟標(biāo)機(jī)數(shù)控系統(tǒng)功能需求及多任務(wù)間數(shù)據(jù)依賴關(guān)系的分析，同時(shí)結(jié)合RT-Linux平臺(tái)上實(shí)時(shí)應(yīng)用軟件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，本文在邏輯架構(gòu)上對(duì)控制系統(tǒng)的實(shí)時(shí)任務(wù)和非實(shí)時(shí)任務(wù)進(jìn)行了劃分，并設(shè)計(jì)了模塊間數(shù)據(jù)緩沖機(jī)制；在時(shí)序架構(gòu)上提出了系統(tǒng)的多任務(wù)運(yùn)行時(shí)機(jī)分配以及各任務(wù)之間正確合理的時(shí)序關(guān)系，以保證實(shí)時(shí)任務(wù)的實(shí)時(shí)性和非實(shí)時(shí)任務(wù)能夠得到適當(dāng)運(yùn)行；在應(yīng)用軟件架構(gòu)上利用RT-Linux多線程編程技術(shù)實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)軟件的基本功能。最后，針對(duì)本系統(tǒng)插補(bǔ)所需的精度和系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求，利用數(shù)據(jù)采用直線插補(bǔ)算法實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的插補(bǔ)功能。 目前，PVC軟標(biāo)機(jī)數(shù)控系統(tǒng)的基本功能已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，系統(tǒng)能夠在實(shí)驗(yàn)平臺(tái)上穩(wěn)定運(yùn)行，基本達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。關(guān)鍵字：PVC軟標(biāo)；數(shù)控系統(tǒng)；插補(bǔ)；RT-Linux；ARM9
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著半導(dǎo)體工藝的飛速發(fā)展和芯片設(shè)計(jì)水平的不斷進(jìn)步，ARM微處理器的性能得到大幅度地提高，同時(shí)其芯片的價(jià)格也在不斷下降，嵌入式系統(tǒng)以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，己經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究和日常生活的各個(gè)方面。 本文以ARM7 LPC2132處理器為核心，結(jié)合蓋革一彌勒計(jì)數(shù)管對(duì)Time-To-Count輻射測(cè)量方法進(jìn)行研究。ARM結(jié)構(gòu)是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(RISC)原理而設(shè)計(jì)的，其指令集和相關(guān)的譯碼機(jī)制比復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)要簡(jiǎn)單得多，使用一個(gè)小的、廉價(jià)的ARM微處理器就可實(shí)現(xiàn)很高的指令吞吐量和實(shí)時(shí)的中斷響應(yīng)。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微處理器，其工作頻率可達(dá)到60MHz，這對(duì)于Time-To-Count技術(shù)是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定時(shí)/計(jì)數(shù)器引腳捕獲功能，可以直接讀取TC中的計(jì)數(shù)值，也就是說(shuō)不再需要調(diào)用中斷函數(shù)讀取TC值，從而大大降低了計(jì)數(shù)前雜質(zhì)時(shí)間。本文是在我?guī)熜謪诬姷摹禩ime-To-Count測(cè)量方法初步研究》基礎(chǔ)上，使用了高速的ARM芯片，對(duì)基于MCS-51的Time-To-Count輻射測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)一步論證了采用高速ARM處理器芯片可以極大的提高G-M計(jì)數(shù)器的測(cè)量范圍與測(cè)量精度。 首先，討論了傳統(tǒng)的蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管探測(cè)射線強(qiáng)度的方法，并指出傳統(tǒng)的脈沖測(cè)量方法的不足。然后討論了什么是Time-To-Count測(cè)量方法，對(duì)Time-To-Count測(cè)量方法的理論基礎(chǔ)進(jìn)行分析。指出Time-To-Count方法與傳統(tǒng)的脈沖計(jì)數(shù)方法的區(qū)別，以及采用Time-To-Count方法進(jìn)行輻射測(cè)量的可行性。 接著，詳細(xì)論述基于ARM7 LPC2132處理器的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的原理、功能、特點(diǎn)以及輻射測(cè)量?jī)x的各部分接口電路設(shè)計(jì)及相關(guān)程序的編制。 最后得出結(jié)論，通過(guò)高速32位ARM處理器的使用，Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的精度和量程均得到很大的提高，對(duì)于Y射線總量測(cè)量，使用了ARM處理器的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的量程約為20 u R/h到1R/h，數(shù)據(jù)線性程度也比以前的Time-To-CotJnt輻射測(cè)量?jī)x要好。所以在使用Time-To-Count方法進(jìn)行的輻射測(cè)量時(shí)，如何減少雜質(zhì)時(shí)間以及如何提高計(jì)數(shù)前時(shí)間的測(cè)量精度，是決定Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x性能的關(guān)鍵因素。實(shí)驗(yàn)用三只相同型號(hào)的J33G-M計(jì)數(shù)管分別作為探測(cè)元件，在100U R/h到lR/h的輻射場(chǎng)中進(jìn)行試驗(yàn).每個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量5次取平均，得出隨著照射量率的增大，輻射強(qiáng)度R的測(cè)量值偏小且與輻射真實(shí)值之間的誤差也隨之增大。如果將測(cè)量誤差限定在10％的范圍內(nèi)，則此儀器的量程范圍為20 u R/h至1R/h，量程跨度近六個(gè)數(shù)量級(jí)。而用J33型G-M計(jì)數(shù)管作常規(guī)的脈沖測(cè)量，量程范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，充分體現(xiàn)了運(yùn)用Time-To-Count方法測(cè)量輻射強(qiáng)度的優(yōu)越性，也從另一個(gè)角度反應(yīng)了隨著計(jì)數(shù)前時(shí)間的逐漸減小，雜質(zhì)時(shí)間在其中的比重越來(lái)越大，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響也就越來(lái)越嚴(yán)重，盡可能的減小雜質(zhì)時(shí)間在Time-To-Count方法輻射測(cè)量特別是測(cè)量高強(qiáng)度輻射中是關(guān)鍵的。筆者用示波器測(cè)出此輻射儀器的雜質(zhì)時(shí)間約為6.5 u S，所以在計(jì)算定時(shí)器值的時(shí)候減去這個(gè)雜質(zhì)時(shí)間，可以增加計(jì)數(shù)前時(shí)間的精確度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，在標(biāo)定儀器的K值時(shí)，應(yīng)該在照射量率較低的條件下行，而測(cè)得的計(jì)數(shù)前時(shí)間是否精確則需要在照射量率較高的條件下通過(guò)儀器標(biāo)定來(lái)檢驗(yàn)。這是因?yàn)樵谡丈淞柯瘦^低時(shí)，計(jì)數(shù)前時(shí)間較大，雜質(zhì)時(shí)間對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響不明顯，數(shù)據(jù)線斜率較穩(wěn)定，適宜于確定標(biāo)定系數(shù)K值，而在照射量率較高時(shí)，計(jì)數(shù)前時(shí)間很小，雜質(zhì)時(shí)間對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響較大，可以明顯的在數(shù)據(jù)線上反映出來(lái)，從而可以很好的反應(yīng)出儀器的性能與量程。實(shí)驗(yàn)證明了Time-To-Count測(cè)量方法中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是如何對(duì)計(jì)數(shù)前時(shí)間進(jìn)行精確測(cè)量。經(jīng)過(guò)對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得到計(jì)數(shù)前時(shí)間中的雜質(zhì)時(shí)間可分為硬件雜質(zhì)時(shí)間和軟件雜質(zhì)時(shí)間，并以軟件雜質(zhì)時(shí)間為主，通過(guò)對(duì)程序進(jìn)行合理優(yōu)化，軟件雜質(zhì)時(shí)間可以通過(guò)程序的改進(jìn)而減少，甚至可以用數(shù)學(xué)補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)抵消，從而可以得到比較精確的計(jì)數(shù)前時(shí)間，以此得到較精確的輻射強(qiáng)度值。對(duì)于本輻射儀，用戶可以選擇不同的工作模式來(lái)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)輻射場(chǎng)較弱時(shí)，通常采用規(guī)定次數(shù)測(cè)量的方式，在輻射場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)該選用定時(shí)測(cè)量的方式。因?yàn)椋?dāng)輻射場(chǎng)較弱時(shí)，如果用規(guī)定次數(shù)測(cè)量的方式，會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間來(lái)采集足夠的脈沖信號(hào)。當(dāng)輻射場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，由于輻射粒子很多，產(chǎn)生脈沖的頻率就很高，規(guī)定次數(shù)的測(cè)量會(huì)加大測(cè)量誤差，當(dāng)選用定時(shí)測(cè)量的方式時(shí)，由于時(shí)間的相對(duì)加長(zhǎng)，所以記錄的粒子數(shù)就相對(duì)的增加，從而提高儀器的測(cè)量精度。通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外先進(jìn)核輻射測(cè)量?jī)x器的發(fā)展現(xiàn)狀，了解到了目前最新的核輻射總量測(cè)量技術(shù)一Time-To-Count理論及其應(yīng)用情況。論證了該新技術(shù)的理論原理，根據(jù)此原理，結(jié)合高速處理器ARM7 LPC2132，對(duì)以G-計(jì)數(shù)管為探測(cè)元件的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x進(jìn)行設(shè)計(jì)。論文以實(shí)驗(yàn)的方法論證了Time-To-Count原理測(cè)量核輻射方法的科學(xué)性，該輻射儀的量程和精度均優(yōu)于以前以脈沖計(jì)數(shù)為基礎(chǔ)理論的MCS-51核輻射測(cè)量?jī)x。該輻射儀具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等優(yōu)點(diǎn)。用戶可以定期的對(duì)儀器的標(biāo)定，來(lái)減小由于電子元件的老化對(duì)低儀器性能參數(shù)造成的影響，通過(guò)Time-To-Count測(cè)量方法的使用，可以極大拓寬G-M計(jì)數(shù)管的量程。就儀器中使用的J33型G-M計(jì)數(shù)管而言，G-M計(jì)數(shù)管廠家參考線性測(cè)量范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，而用了Time-To-Count測(cè)量方法后，結(jié)合高速微處理器ARM7 LPC2132，此核輻射測(cè)量?jī)x的量程為20 u R/h至1R/h。在允許的誤差范圍內(nèi)，核輻射儀的量程比以前基于MCS-51的輻射儀提高了近200倍，而且精度也比傳統(tǒng)的脈沖計(jì)數(shù)方法要高，測(cè)量結(jié)果的線性程度也比傳統(tǒng)的方法要好。G-M計(jì)數(shù)管的使用壽命被大大延長(zhǎng)。 綜上所述，本文取得了如下成果：對(duì)國(guó)內(nèi)外Time-To-Count方法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，指出了Time-To-Count測(cè)量方法的基本原理，并對(duì)Time-T0-Count方法理論進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出了計(jì)數(shù)前時(shí)間和兩個(gè)相鄰輻射粒子時(shí)間間隔之間的關(guān)系，從數(shù)學(xué)的角度論證了Time-To-Count方法的科學(xué)性。詳細(xì)說(shuō)明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的硬件設(shè)計(jì)、軟件編程的過(guò)程，通過(guò)高速微處理芯片LPC2132的使用，成功完成了對(duì)基于MCS-51單片機(jī)的Time-To-Count測(cè)量?jī)x的改進(jìn)。改進(jìn)后的輻射儀器具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等特點(diǎn)。本論文根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出了Time-To-Count技術(shù)中的幾點(diǎn)關(guān)鍵因素，如：處理器的頻率、計(jì)數(shù)前時(shí)間、雜質(zhì)時(shí)間、采樣次數(shù)和測(cè)量時(shí)間等，重點(diǎn)分析了雜質(zhì)時(shí)間的組成以及引入雜質(zhì)時(shí)間的主要因素等，對(duì)國(guó)內(nèi)核輻射測(cè)量?jī)x的研究具有一定的指導(dǎo)意義。
標(biāo)簽： TimeToCount ARM 輻射測(cè)量?jī)x
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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T-Kernel作為一種嵌入式操作系統(tǒng)，由于實(shí)時(shí)性和開源性，在嵌入式操作系統(tǒng)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。ARM是一款比較好的微處理器，T-Kernel在ARM上的應(yīng)用研究基本上是空白，所以結(jié)合兩者進(jìn)行研究促進(jìn)T-Kernel在國(guó)內(nèi)嵌入式領(lǐng)域的發(fā)展。同時(shí)，T-Kernel內(nèi)部調(diào)度機(jī)制存在著優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)缺陷，優(yōu)先級(jí)反向使得高優(yōu)先級(jí)任務(wù)的執(zhí)行時(shí)間無(wú)法預(yù)測(cè)，增加了實(shí)時(shí)系統(tǒng)的不確定性。早期的解決協(xié)議較好地解決了優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問(wèn)題，但同時(shí)也存在著自身不足之處。 針對(duì)T-Kernel存在的缺陷，在深入研究相關(guān)協(xié)議的基礎(chǔ)上，本論文提出了一種新的改進(jìn)的優(yōu)先級(jí)繼承協(xié)議。該協(xié)議設(shè)置超時(shí)保護(hù)機(jī)制，避免任務(wù)在獲取信號(hào)量時(shí)長(zhǎng)時(shí)間的阻塞，結(jié)合Havender提出的“有序資源使用法”防止死鎖發(fā)生，給出該協(xié)議的分析過(guò)程，并把該協(xié)議結(jié)合到T-Kernel中。在這個(gè)基礎(chǔ)之上，建立研究開發(fā)平臺(tái)；針對(duì)硬件設(shè)備，研究引導(dǎo)程序的執(zhí)行原理，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的引導(dǎo)程序；構(gòu)建T-Kennel內(nèi)核；移植內(nèi)核到開發(fā)板；最后對(duì)T-Kernel的啟動(dòng)過(guò)程進(jìn)行了詳細(xì)的分析。 T-Kernel在ARM上的移植研究，為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的提供了一種開發(fā)流程，同時(shí)對(duì)于T-Kernel的啟動(dòng)過(guò)程的分析，為以后的應(yīng)用程序開發(fā)提供了一個(gè)接口；對(duì)于T-Kernel存在的優(yōu)先級(jí)反轉(zhuǎn)問(wèn)題的解決，可以改進(jìn)T-Kernel的實(shí)時(shí)性和靈活性，同時(shí)為實(shí)時(shí)系統(tǒng)的性能改進(jìn)提供了參考。
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