T-Kernel作為一種嵌入式操作系統，由于實時性和開源性，在嵌入式操作系統領域中的應用越來越廣泛。ARM是一款比較好的微處理器，T-Kernel在ARM上的應用研究基本上是空白，所以結合兩者進行研究促進T-Kernel在國內嵌入式領域的發展。同時，T-Kernel內部調度機制存在著優先級反轉缺陷，優先級反向使得高優先級任務的執行時間無法預測，增加了實時系統的不確定性。早期的解決協議較好地解決了優先級反轉問題，但同時也存在著自身不足之處。 針對T-Kernel存在的缺陷，在深入研究相關協議的基礎上，本論文提出了一種新的改進的優先級繼承協議。該協議設置超時保護機制，避免任務在獲取信號量時長時間的阻塞，結合Havender提出的“有序資源使用法”防止死鎖發生，給出該協議的分析過程，并把該協議結合到T-Kernel中。在這個基礎之上，建立研究開發平臺；針對硬件設備，研究引導程序的執行原理，實現系統的引導程序；構建T-Kennel內核；移植內核到開發板；最后對T-Kernel的啟動過程進行了詳細的分析。 T-Kernel在ARM上的移植研究，為嵌入式系統開發的提供了一種開發流程，同時對于T-Kernel的啟動過程的分析，為以后的應用程序開發提供了一個接口；對于T-Kernel存在的優先級反轉問題的解決，可以改進T-Kernel的實時性和靈活性，同時為實時系統的性能改進提供了參考。
上傳時間： 2013-04-24
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心血管系統疾病是現今世界上發病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作為一種非穩態的心電變異性現象，是指心電T波段振幅、形態甚至極性逐拍交替變化。大量研究表明，TWA與室性心律失常、心臟性猝死等有直接密切的關系，已成為一種無創獨立性預測指標。隨著數字信號處理技術和計算機技術的迅速發展，微伏級的TWA已經可以被檢出，并且精度越來越高。本文以T波交替檢測為中心，基于ARM給出了T波交替檢測技術原理性樣機的硬件及軟件，實現實時監護的目的。 在TWA檢測研究中，需要對心電信號進行預處理，即信號去噪和特征點檢測。小波分析以其多分辨率的特性和表征時頻兩域信號局部特征的能力成為我們選取的心電信號自動分析手段。文中采用小波變換將原始心電信號分解為不同頻段的細節信號，根據三種主要噪聲的不同能量分布，采用自適應閾值和軟硬閾值折衷處理策略用閾值濾波方法對原始信號進行去噪處理：同時基于心電信號的特征點R峰對應于Mexican-hat小波變換的極值點，因此我們使用Mexican-hat小波檢測R峰，通過附加檢測方案確保了位置的準確性，并根據需要提出了T波矩陣提取方法。 隨后文章介紹了T波交替的產生機理及研究進展，分別從臨床應用和檢測方法上展現了目前TWA的發展進程，并利用了譜分析法、相關分析法和移動平均修正算法分別從時域和頻域對一些樣本數據進行T波交替檢測。在檢測中譜分析法抗噪能力較強，但作為一種頻域檢測方法，無法檢測非穩態TWA信號，而相關分析法受呼吸、噪聲影響較大，數據要求較高，因此可以在譜分析檢測為陽性TWA基礎上，再對信號進行相關分析，從而克服自身算法缺陷，確定交替幅度和時間段。最后對影響檢測結果的因素進行討論研究，從而降低檢測誤差。 文章還設計了T波交替檢測技術原理性樣機的關鍵部分電路和軟件框架。硬件部分圍繞ARM核的Samsung S3C44BOX為核心，設計了該樣機的關鍵電路，包括采集模塊、數據處理模塊(外部存儲電路、通信接口電路等)。其中在采集模塊中針對心電信號是微弱信號并且干擾大的特點，采用了具有高共模抑制比和高輸入阻抗的分級放大電路，有效的提取了信號分量：A/D轉換電路保證了信號量化的高精度。利用USB接口芯片和刪內部異步串行通訊實現系統與外界聯系。系統軟件中首先介紹了系統的軟件開發環境，然后給出了心電信號分析及處理程序設計流程圖及實現，使它們共同完成系統的軟件監護功能。
上傳時間： 2013-07-27
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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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電力變壓器是電力系統的重要設備之一，其安全運行對于保障電力系統的安全可靠運行意義重大。對變壓器繞組進行狀態檢測和故障診斷，及時發現變壓器的事故隱患，避免事故的發生，對提高變壓器運行的安全可靠性，具有十分重要的意義。 本文分變壓器繞組變形檢測基礎、嵌入式系統設計基礎、硬件設計和軟件設計四個部分。前兩個部分主要介紹基礎的背景知識:首先簡要介紹了變壓器繞組變形的幾種測試方法與比較，重點介紹了頻響法的診斷原理與模型；然后介紹了嵌入式系統的概念與組成，特別是Linux在ARM上的相關移植。后面的兩個部分則在前面的理論基礎上分別從硬件和軟件介紹了如何實現基于嵌入式系統的變壓器繞組變形測試儀:在硬件部分中，利用S3C2410A自帶的USB控制器、LCD控制器、SD卡控制器，簡化了系統設計，并針對系統需要設計了掃頻信號發生器、數據高速采集與緩存等模塊；在軟件部分中，介紹了ARM基于Linux操作系統的I/O口、USB、LCD驅動的編寫，以及相關應用程序的編寫包括數據采集部分程序、LCD、串口通訊程序等，同時本文充分考慮了通訊環節可能引起的延遲問題以及提高系統資源利用效率等因素，提出了將系統設計成多進程的思路，并實現之。
上傳時間： 2013-04-24
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針對城市交通中的停車難問題，課題組研制了有效的泊車管理系統，泊車手持機是泊車管理系統的重要組成部分之一，完成車輛的信息輸入任務及對車輛實現有效監管。泊車手持機主要實現與泊車咪表的無線通信，讀寫會員車主IC卡，車牌圖像的采集和提供友好的交互操作界面，并實時處理車輛的進出信息，完成泊車費用的結算。 提出了泊車手持機的硬件設計方案，詳細描述了系統軟件模塊的設計及實現過程。系統硬件平臺采用了基于ARM體系架構的S3C2440作為核心處理器，外圍擴展了nRF24E1無線收發芯片、ZLG500AGT讀卡模塊、CMOS7620攝像頭。在此硬件平臺的基礎上，探討并解決了嵌入式linux系統軟件平臺的搭建，包括以下方面：交叉編譯工具鏈的建立、QT的移植、Linux內核移植、文件系統制作、嵌入式數據庫SQLite3的移植和GDB遠程調試環境的建立。完成了處理器與無線芯片的串口程序設計，讀卡設備的驅動編寫，攝像模塊的驅動編寫以及用戶界面軟件的設計，實現了泊車手持機的功能。通過調試表明，系統達到了設計要求，設計方案可行并具有良好的應用前景。
上傳時間： 2013-06-28
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材料試驗機是測定材料機械性能的基本設備之一，應用范圍廣泛。它主要由機械、加載及測試等系統組成，其中測試系統是試驗機不可缺少的組成部分，它對試驗機的性能又起著決定性作用。隨著實驗科學的發展、科技的進步以及應用需求的增加，舊有的測試系統已逐漸不能適應人們的測試需求，為了擴大傳統材料試驗機的應用范圍，全面提高測量的準確性、實驗效率和智能化水平，越來越多的高新技術正在被引入到材料試驗機測試系統領域。 本課題屬于企業委托的技術開發項目，其目的是開發一套用于材料性能測試的試驗機測試系統。針對項目委托方提出的功能要求，經過對試驗機測試技術及其發展趨勢的研究分析，最終確定采用USB總線技術，設計一款基于32位嵌入式微處理器ARM的集數據采集、分析、顯示為一體的試驗機測試系統。 基于課題的研究內容，本文在分析研究USB和ARM技術的基礎上，圍繞著設計目標，從整體方案的選擇、測試系統的軟硬件設計等方面闡述了主要開展的設計研究工作。重點對系統硬件電路設計、固件程序設計、設備驅動程序設計和應用程序設計的實現進行了深入論述。 為驗證所設計的測試系統是否達到實際要求，本文采用實測的方式進行測試研究。測試結果表明，本測試系統工作穩定可靠，各項功能均達到了預定的設計要求。
上傳時間： 2013-04-24
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超聲波電機是一種全新原理的直接驅動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發的超聲振動作為驅動力，通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統的電磁電機相比，它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作相應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續運動領域、精密控制領域要比傳統的電磁電機性能優越得多。超聲波電機在工業控制系統、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景，近年來倍受科技界和工業界的重視，成為當前機電控制領域的一個研究熱點。 本文主要研究了行波型超聲波電機的嵌入式驅動控制系統設計。系統是基于ARM嵌入式微控芯片設計的。全文共分為6部分。第一章主要介紹了國內外超聲波電機驅動控制技術在國內外的發展狀況，ARM芯片的結構原理以及本課題的選題意義。第二章在前人的研究基礎上做了系統仿真，為系統的硬件設計提供設計指導。第三章提出了基于ARM的超聲波電機嵌入式驅動控制系統設計方案，并介紹了系統各個模塊的設計與調試的過程和結果。第四章介紹了uC/OS-Ⅱ操作系統在ARM上的移植，以及基于該操作系統的電機控制系統軟件設計流程。第五章介紹了系統各子程序的設計，速度控制與定位控制的算法設計，以及系統調試的結果。第六章總結了本論文的主要貢獻、存在問題以及后續課題的研究方向。
上傳時間： 2013-04-24
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風速是氣象測量的一個重要要素，利用超聲波進行風速測量現如今得到廣泛的應用，技術已經很成熟。當超聲波在空氣中傳播時，受到風速的影響，順風和逆風情況下存在一個時間差，基于這個原理制成的時差法超聲波風速測量儀表，具有精度高、可靠性強、集成度高等優勢，并可以與雨量、濕度等測量儀表構成完整的移動氣象站，與傳統的機械式儀表、電磁式儀表相比，具有較強的優勢，其關鍵參數是系統的測量精度。 ARM作為32位的微處理器，具有豐富的片上資源，高達60M的處理能力，而且功耗很小，適合作為智能儀表的核心處理器。本文給出了基于LPC2132的風速測量系統，可以實現風速的測量、顯示、精度調節以及與上位機之間的通信等功能。系統硬件電路包括ARM7處理器以及外圍的模擬、數字電路，并采用模塊化進行設計。這種思想大大簡化了系統硬件電路設計的復雜性，增強了系統的穩定性與可靠性。軟件部分根據超聲波信號的特點，選用新型的構造包絡的方法，在準確判斷超聲波到達時間的問題上有所改進。 文章共分六個部分。第一章緒論介紹了超聲波風速測量儀表的發展現狀、本篇論文選題的目的和意義、所做的工作以及創新點。第二章介紹了超聲波風速測量的基本原理。第三章是介紹基于ARM的超聲波風速測量的系統的硬件設計。第四章是系統的軟件設計。第五章是系統的誤差分析。第六章是全文的總結以及就下一步的工作提出一些設想。
上傳時間： 2013-06-04
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液位是工業生產中常見的測量參數，化工、石油、污水處理等各類工廠企業都要進行液位測量。目前，液位檢測技術飛速發展，新的液位測量儀表量程大、精度高、功能全，我國新型液位儀表大多依靠進口。由于超聲波測量液位具有非接觸測量、可測低溫介質、能夠定點和連續測量等優點，近年來，超聲液位測量技術取得了長足的進步，己成功應用于江河水位、化學和制藥工業、食品加工、罐裝液位等多種領域。 本文研制的是基于ARM的超聲波液位計。傳統的超聲波液位計一般使用8位的單片機作處理器，采用電子元件捕捉到超聲波回波信號后產生中斷，判斷超聲波的傳播時間。本文提出了使用32位ARM芯片做處理器，采用數字信號處理的方法來判斷超聲波傳播時間的設計方案。 本文使用高性能的ARM7TDMI-S內核的芯片LPC2119作為系統的運算控制器，加強了系統對超聲波回波信號的處理能力；使用A/D轉換器將回波信號轉換為數字信號，采用數字濾波處理信號，利用數值處理來判斷超聲波回波信號的起始點，提高了液位的測量精度；采用單換能器收發一體式電路設計，簡化了液位的計算；利用LPC2119芯片內部的CAN總線控制器設計了CAN總線通信接口；選用一線式數字溫度傳感器DSl8820進行溫度補償，避免了由于環境溫度的變化而產生的測量誤差。ARM芯片豐富的內部資源和I/0口線有利于今后擴展功能，升級系統。本超聲波液位計使用方便，精度高，能滿足工業生產中的要求。
上傳時間： 2013-04-24
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車輛姿態是車輛控制所需的重要參數，其測量方法、測量精度與測量系統的性能和成本密切相關。隨著微處理器技術與新型傳感器技術的發展，利用加速度計、磁阻傳感器和ARM微處理器構成基于地球磁場和重力場的捷聯式姿態測量系統，已成為許多載體姿態測量的首選。同時姿態測量系統住地理勘探、石油甲臺鉆井和機器人控制方血也有著廣泛的應用。 本文研究設計了一款基于ARM處理器的姿態測量系統，在保證體積、成本和實時性的前提下，完成載體姿態角的準確測量。采用Honeywell公刊的3軸磁阻傳感器HMC1021/1022和ADI公司的2軸加速度計ADXL202以及S3C44BOX ARM7微處理器構建捷聯式姿態測量系統。磁阻傳感器和加速度計分別感應地球磁場和重力場信號，微處理器對檢測到的信號進行處理和誤差補償后，解算出的姿念角，最后由LCD顯示或者通過串行通訊接口輸出到上位機，實現姿態角的實時準確測量。 本文詳細介紹了基于地球磁場和重力場信號進行姿態測量的原理，推導了方向角、俯仰角和橫滾角求解的數學模型。完成了姿態測量系統硬件電路的設計與調試，實現了包括：uC/OS-Ⅱ操作系統的移植、加速度數據采集、地球磁場數據采集和姿態角解算等系統軟件的設計，最后對系統測量結果給出了誤差分析，添加了數字濾波、橢圓效應校正等算法來補償誤差，從而有效提高了系統測量精度。
上傳時間： 2013-07-20
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