隨著微處理器技術與信息技術的不斷發展，嵌入式系統的應用也進入到國防、工業、能源、交通以及日常生活中的各個領域。嵌入式系統的軟件核心是嵌入式操作系統。然而，國內在嵌入式系統軟件開發上有很多困難，主要有：國外成熟的RTOS大都價格昂貴并且不公開源代碼，用好這些操作系統需對計算機體系結構有深刻理解。針對以上問題，免費公開源代碼的嵌入式操作系統就倍受矚目了，μC/OS-II就是其中之一。μC/OS-II是面向中小型應用的、基于優先級的可剝奪嵌入式實時內核，其特點是小巧、性能穩定、可免費獲得源代碼。 本文在深入研究μC/OS-II內核基礎上，將其運用于實際課題，完成了基于ARM架構的μC/OS-II移植及實時同步交流采樣的誤差補償研究。本文主要工作內容和研究成果如下： 1.剖析了μC/OS-II操作系統內核，重點研究了μC/OS-II內核的任務管理與調度算法機理，得出了μC/OS-II內核優點：任務調度算法簡潔、高效、實時性較好(與Linux相比)。 2.介紹了ARM9體系架構，重點講敘了MMU(存儲管理單元)功能。為了提高交流采樣系統的取指令和讀數據速度，成功將MMU功能應用于本嵌入式系統中。 3.完成了μC/OS-II操作系統在目標板上的移植，主要用匯編語言編寫了啟動代碼、開關中斷、任務切換和首次任務切換等函數。 4.針對國內外提出的同步交流采樣誤差補償算法的局限性，本文從理論上對同步交流采樣的準確誤差進行了研究，并嘗試根據被測信號周期的首尾過零點的三角形相似法，求出誤差參數并對誤差進行補償。此外，考慮到采樣周期△T不均勻，經多次采樣后會產生累積誤差，本文也給出了采樣周期△T的優化算法。 5.完成了系統硬件設計，并根據補償算法和△T優化法則，編寫了相應采樣驅動和串口驅動。最后對實驗數據進行了分析和比較，得出重要結論：該補償算法實現簡單，計算機工作量小，精度較高。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術的廣泛應用，電能污染日益嚴重，電能質量已成為電力部門及用戶日益關注的問題。電能質量的好壞直接關系國民經濟的總體效益，對電能質量進行監測與分析從而提高和改善電能質量具有重要的現實意義。 本文根據IEC和國家標準，并且經過對國內外電能質量研究現狀及同類產品進行認真分析的基礎上，主要針對我國電力行業面臨的現狀提出了一套基于DSP和ARM的電能質量監測系統。 論文首先介紹電能質量的相關概念、電能質量的研究背景、國內外電能質量和電能質量監測裝置的研究現狀，以及各項電能指標的監測標準。接下來介紹了本套電能質量監測裝置的設計方案，說明與以往方案相比所具有的優點。之后是系統的軟件設計與開發調試過程，主要是ARM軟件的設計過程，包括了工程與任務的創建、μC/OS-II 操作系統的移植和各功能模塊的設計等。最后是全文的工作總結與展望。 本文所研制的電能質量監測裝置滿足了合作企業的設計要求，相對以往的設計，具有實時性好，性能高，體積小，成本低等優點，符合電能質量監測的最新發展要求。
上傳時間： 2013-07-24
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本論文的工作是針對高等職業技術學院嵌入式系統實驗和專業建設的實際需要而進行的。本文對ARM處理器及其寄存器結構做了認真的分析，對于文中涉及的系統硬件平臺核心即基于ARM7TDMI的S3C44BOX芯片進行了研究，分析了ARM7TDMI內核結構和使用特點，并從設計實驗的角度，研究了如何發揮器件的功能。在嵌入式操作系統的選擇上，考慮了ARM7內核的具體情況，選擇了μC/OS-II操作系統。論文對μC/OS-II的內核數據結構、運行機制以及μC/OS-II操作系統在S3C44BOX上的移植過程進行了詳細的討論。根據要求安排有A/D、D/A實驗、LCD顯示驅動、觸摸屏及鍵盤：還安排了綜合實驗，內容包括：跑馬燈、數碼管、蜂鳴器、A/D、D/A、LCD等。 第一章介紹了嵌入式系統及嵌入式處理器的基礎知識，包括目前常用的幾種嵌入式處理器、操作系統，以及如何進行嵌入式系統的選型。 第二章介紹了嵌入式實驗／開發系統使用的硬件平臺，包括處理器、存儲器、串行通信接口、以太網接口，提出了系統軟件的調試方法。平臺的硬件核心為SAMSUNG(三星)公司的S3C44BOX芯片。 第三章介紹了開發調試環境的建立，包括交叉編譯環境的建立以及相關程序庫、工具的安裝，編寫了相關程序。 第四章詳細介紹了μC/OS-II系統的移植。包括Bootloader的移植、啟動部分移植以及內存部分的移植，并給出了內核編譯的基本方法。 第五章給出了本文研究的主要結論，并對系統的發展前景進行展望。
上傳時間： 2013-06-27
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在日常工作和生活中，人們需要享用各種資源或者服務。當在特定的時間段內，可供享用的資源有限，而需求享用資源的用戶相對較多時，供求矛盾就會出現。預約系統通過讓用戶與資源提供者進行交流，而緩解了供求矛盾。目前，為提高學生的創新能力和實驗儀器的使用效率，高校普遍提倡為學生提供自由的開放型實驗平臺。于是，實驗平臺數量的不足和學生多樣化的實驗需求激發了實驗平臺的供求矛盾。該矛盾的解決方法之一是采用合適的預約系統來實現開放型實驗進度的動態安排。 隨著互聯網的深入普及，以及移動通信服務的逐步完善和通信資費的不斷降低，基于互聯網和手機短消息的預約系統將變得非常實用。鑒于高校的學生一般都擁有一張由學校統一辦理的非接觸式IC卡，故結合射頻識別技術、互聯網和手機短消息技術實現開放型實驗的預約系統，將能較好地緩解高校實驗平臺數量不足和學生多樣化實驗需求之間的矛盾。同時，采用ARM處理器取代臺式電腦實現硬件電路，能有效降低預約系統的設備成本。 本論文有重點地討論了基于ARM/WEB/SMS/RFID的學生實驗預約系統的設計與實現。 第一章，通過介紹預約系統的現有應用和發展趨勢，提出了實驗預約系統設計方案的設計原因和依據，分析了實現設計方案的途徑和可行性，并提出設計方案的預期目標。 第二章，系統地介紹實現設計方案需要用到的基礎知識與技術，包括ARM體系結構、處理器內核以及μC/OS-II嵌入式實時操作系統等； 第三章，介紹預約系統的硬件結構，重點分析了非接觸式IC卡讀卡器和GSM通信模塊； 第四章，探討預約系統的軟件設計，包括系統的功能結構、數據結構，TCP/IP、HTTP、Wiegand協議和AT指令，以及具體分析關鍵應用程序的實現，并簡單介紹μC/OS-II的移植和軟件開發工具的使用； 第五章，對預約系統進行電氣參數和軟件功能的測試。最后，對整個項目進行總結，并提出展望。
標簽： ARMWEBSMSRFID 實驗
上傳時間： 2013-04-24
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核能譜儀中的數據采集系統，集核探測技術、電子技術、計算機技術為一體，以多道脈沖幅度分析器為核心部件，能夠快速、準確地提取出核素的相關信息及參數。現已于勘探、建材放射性檢測及環境放射性監測等領域得到廣泛應用。隨著嵌入式技術的發展，以32位ARM為核心的微控制器已被引入進來，提高了數據采集的速度和精度，同時嵌入式操作系統的引入也為功能擴展、系統集成提供了高效的開發平臺。 本論文介紹的核數據采集系統即以ARM微控制器LPC2148和實時操作系統μC/OS-II為平臺，譜數據采集為基本功能，在此基礎上擴展GPS和GPRS模塊，可實現GPS信息和核信號的實時、同步接收，保存和顯示，并可將采集的數據通過GPRS網絡及時傳到采集中心進行譜數據處理和GPS差分定位，為野外多點測量及遠程監測提供了有效的手段。 課題以教育部的高等學校博士學科點專項科研基金項目“基于3GS技術的便攜式核地球物理數據采集系統研究(項目編號：20040616014)”為依托，本人在已有研究成果的基礎上，進行了相關改進和系統集成： (1)選用軌對軌運算放大器，改進了峰值檢測電路，增大了脈沖峰值的測量精度。 (2)數據采集系統以32位ARM微控制器LPC2148為核心，外圍電路帶有LCD顯示，系統具有低功耗、小型化、高性價比等特點。 (3)實現了核數據采集系統對GPS、GPRS的集成。 (4)完成嵌入式μC/OS-II操作系統在LPC2148上的移植、操作系統的搭建，及各功能模塊的設計與集成。
上傳時間： 2013-04-24
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射頻識別(RFID，Radio Frequency Identification)是一種利用電磁波雙向傳輸實現自動識別的技術。近年來，射頻識別技術在物流、交通、身份識別等生產生活領域的應用日益擴大。相比于13.56MHz射頻識別系統，915MHz射頻識別系統在識別距離，閱讀速度方面有更大的優勢，是目前射頻識別產品研究的熱點。 本文在理解ISO/IEC18000-6C協議的基礎上，首先研究用于本系統的基本理論，包括射頻識別技術和嵌入式技術，提出一款基于ISO/IEC18000-6C協議的915MHz射頻識別讀卡器的解決方案。在硬件部分，以Intel公司開發的R1000作為射頻收發模塊的核心；選用ATMEL公司的ARM處理器AT91SAM7S256作為控制單元的主控制器，在ARM處理器上運行μC/OS-II嵌入式實時操作系統，采用多任務實現和其他功能模塊的通信。軟件部分為系統移植了μC/OS-II操作系統，使用C與匯編語言的混合編程編寫Bootloader，編寫了各種硬件設備的驅動程序，使用C語言實現了串行通信程序，實現與上位機通信并實現對程序的更新。本文所設計的射頻識別系統具有模塊化設計、高可靠性等特點。實驗表明，這種設計方案能夠達到ISO/IEC18000-6C協議要求。
上傳時間： 2013-07-18
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現代噴氣織機以其高速、高性能等優勢，占據了無梭織機的大部分市場，并成為最有發展前景的一種織機。送經、卷取機構是織機控制系統的重要組成部分，其對經紗張力的控制精度已成為評定織機質量的重要技術指標。因此，提高和改善噴氣織機的電子送經和卷取控制系統的性能非常必要，而且，開發具有高速、高精度的獨立電子送經和卷取控制模塊具有廣闊的應用前景。 本課題研究開發了一款獨立的電子送經和卷取控制模塊，通過人機界面或CAN通訊對該控制系統所需參數進行設置，使其可以根據參數設置應用于不同型號的噴氣織機。通過對系統的控制分析，本課題主要從硬件電路設計、軟件控制及張力控制算法三個方面進行研究。 首先，通過對噴氣織機的性能要求及控制器結構與性能的綜合考慮，系統采用以高速ARM7TDMI為內核的低功耗微處理器LPC2294作為系統控制器，該控制器不僅速度快、性能穩定，而且其豐富的外圍模塊大大簡化了硬件電路的設計。硬件電路設計采用模塊化設計方法，主要功能模塊包括嵌入式最小系統模塊、主軸編碼器采集模塊、張力采集模塊、電機控制模塊、通訊模塊、人機界面模塊、輸入輸出信號模塊等。根據系統需要，對各個模塊的控制器件進行選取，并設計出各個模塊的接口電路。最后，為了提高系統的穩定性和可靠性，在硬件電路設計中采取了隔離、去耦等硬件抗干擾措施。 在軟件設計方面，系統采用嵌入式實時操作系統μC/OS-II，便于系統升級和維護。在系統硬件平臺的基礎上，根據設計要求對操作系統內核進行剪裁和移植，并對系統時鐘節拍進行修改。結合硬件電路及系統控制要求，對系統啟動代碼進行修改；并根據系統對各個功能模塊控制的時效性要求，對系統任務進行合理規劃。為了說明系統采用該RTOS的可行性，對實時性要求最高的張力采集任務進行了實時性分析。對CAN通訊協議進行制定和編程實現，并對I2C、CAN和LCD驅動程序進行開發，另外，對每個任務的功能及控制流程和任務間及任務與中斷間的信息通訊進行了說明。系統在軟件方面也采用了一定的抗干擾技術，對硬件抗干擾進行補充。 最后，針對經紗張力的非線性和滯后性等復雜特性，對張力調節采用模糊參數自整定PID控制算法，設計出張力模糊參數自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，對PID控制器下的張力算法及模糊參數自整定PID控制器下的張力算法進行仿真研究。而且對張力模糊PID控制算法在LPC2294中的實現進行了說明。關鍵詞：ARM； μC/OS-II；噴氣織機；送經卷取；模糊PID
上傳時間： 2013-06-11
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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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心血管疾病是威脅人類健康的主要疾病之一，而心電圖檢測是診斷心臟病變的有效手段。心電數據的高效采集和實時傳輸成為心電檢測的基礎，因此，設計一種性能可靠、價格低廉、體積較小的心電采集與遠程傳輸系統將對心血管疾病的檢測和預防具有重要意義。 本文在對心電信號采集技術和以太網傳輸技術進行深入研究的基礎上，設計實現了一款基于ARM的心電信號采集與以太網傳輸系統。該系統前端是利用AD620、LM324、ADOP07等器件設計的信號調理電路，該電路實現了心電信號的高質量提取；系統的關鍵電路是以32位ARM7TDMI-S微控制器LPC2210為核心，并結合以太網控制芯片RTL8019AS、Flash SST39VF160和SRAM IS61LV25616AL設計的A/D轉換模塊和以太網接口模塊，它構建了數據采集和傳輸的硬件基礎；此外，論文還完成了μC/OS-II操作系統在LPC2210上的移植，并實現了系統TCP/IP協議棧；最后，采用了多任務化方式設計了系統應用程序。 通過遠端上位機應用軟件測試表明，本系統實現了心電信號的采集與傳輸，達到了遠程監控心電信號的目的，且運行穩定可靠。
上傳時間： 2013-06-15
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隨著信息化、智能化、網絡化的發展，嵌入式系統目前己經成為通訊和消費產品的共同發展方向，嵌入式系統是當今最熱門的概念之一，各種各樣的嵌入式系統設備在應用數量上己經大大超過了通用計算機。同時數字音頻技術在我們社會生活中的應用也己經非常廣泛，WAV、MPEG、MP3和WMA等相繼出現。結合嵌入式系統的數字音頻技術研究有著廣闊的前景，基于嵌入式的數字音頻設備以其高性價比、日新月異的發展速度等優點受到世界各國的廣泛關注。本文結合市場發展需要，提出了一個比較優化的解決方案，并從理論和實踐兩方面對該方案進行了分析和設計。 本論文的主要工作是在研究了基于ARM9 體系結構的Samsung S3C2410 處理器的基礎上，以該處理器為核心，加上外部存儲器和音頻編碼解碼芯片等器件，完成了一個嵌入式音頻系統的設計，設計的系統中包括硬件設計、音頻編碼解碼芯片的設備驅動程序及應用程序。 論文中首先對嵌入式系統進行了比較詳細的介紹，并對S3C2410 處理器的體系結構和特性進行了仔細的分析，其次介紹了嵌入式數字音頻系統的相關技術，然后從硬件和軟件兩個部分，分多個模塊來安排設計所要求的系統，其中包括μC/OS-II 嵌入式操作系統在ARM 微處理器上的移植，與上位機(PC機)上USB 接口的通訊，以及人機界面和數字音頻解碼的程序設計等。整個嵌入式音頻系統是一個可以獨立工作的可擴展系統，該系統能完成音頻采集和處理功能。
上傳時間： 2013-06-02
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