在特定的工業測控應用中對處理器的功耗有嚴格的要求，類似X86處理器芯片系列由于繼承了原有8086的構架，功耗很大，不能滿足要求。當前應用廣泛的ARM系列處理器有低功耗、高處理器能力的優點，非常適合于此類應用。由于ARM處理器并沒有對PC/104總線有支持，所以本設計使用CPLD可編程邏輯完成ARM本地總線與PC/104總線的轉換。文章完成了以下工作： 1.介紹了工業控制計算機的發展情況和當前使用廣泛的PC/104計算機，描述了嵌入式系統的發展歷史和軟硬件組成，分析了X86與ARM處理器構架的特點與優缺點； 2.從PC/104總線規范出發，對基于ARM處理器的PC/104工業控制嵌入式工控機進行了總體設計，軟硬件選型部分對當前流行的軟硬件系統進行了詳細地描寫，硬件處理器選用SAMSUNG公司的S3C2410，軟件系統采用嵌入式Linux操作系統； 3.對系統硬件各個部分實現細節進行了描寫，包括最小系統、CAN網絡、以太網絡和PC/104總線控制器；其中著重對PC/104總線控制器的實現方案進行了討論，分析了ARM本地總線時序和PC/104總線時序，最后使用VHDL語言實現了了總線控制器邏輯； 4.移植了嵌入式Linux操作系統，Linux操作系統移植分為配置、編譯和下載運行調試三個步驟；基于Linux操作系統編寫了PC/104總線驅動，驅動完成映射PC/104地址到系統虛擬地址和中斷綁定；編寫了基于PC/104的CAN總線驅動，分析了驅動初始化、中斷處理流程、數據緩沖區管理和文件操作接口，描寫了驅動的編譯和下載過程；最后給出了應用程序接口； 5.根據機車工業控制領域的具體要求，開發了實際系統，給出了系統主要參數指標；對系統的運算性能進行了測試，測試表明定點運算能力與X86相當，符合設計要求：系統通過鐵標高低溫測試和射頻干擾測試，并進行了為期3個月的裝車試運行，試運行過程中系統工作正常，完全能夠滿足設計要求。
上傳時間： 2013-07-10
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PCI(Peripheral Component Interconnect)總線以其高性能、低成本、開放性、獨立于處理器、軟件透明等眾多優點成為當今最流行的計算機局部總線。在嵌入式系統領域中，許多IP都是基于PCI總線設計的。本文闡述一種以ARM9作為CPU的嵌入式系統的PCI北橋設計與驗證。 首先介紹基于ARM的嵌入式系統結構，并深入研究PCI2.2總線行為規范。在此基礎上提出一種基于ARM處理器的PCI總線北橋的設計方案，整個設計主要分為主設備接口模塊，目標設備接口模塊，配置寄存器模塊和集成總線仲裁器三大部分。對于主設備接口模塊和目標設備接口模塊，論文主要從數據通路和控制路徑的實現兩方面進行闡述。對于集成的總線仲裁器，設計采用兩優先級的循環優先算法，通過一組設備編號寄存器實現了PCI總線上的仲裁，此外，論文對跨時鐘域的信號同步和PCI配置寄存器也作了較為詳細的描述，最終采用自頂向下的方法實現了整個設計。 在驗證部分，引入了基于平臺的驗證思路，通過搭建驗證平臺，可以高效地實現驗證。論文重點討論了驗證平臺的搭建和行為模型的建立，并介紹了一種命令總線，通過打包各個驗證點控制驗證流程。此外，為提高驗證的自動化程度，論文對驗證所使用的腳本也進行了描述。通過此驗證平臺和腳本，提高了整個驗證系統的可移植性和可重用性。 論文最終完成了PCI北橋的RTL級的功能描述，并使用仿真軟件完成對設計的仿真驗證。設計通過驗證并成功實現在基于ARM的集成處理器，達到預定的功能設計要求，并具有良好的性能，最后對后續開發進行了探討。
上傳時間： 2013-05-22
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在當前的電子信息技術和網絡技術高速發展的后PC時代，嵌入式系統已經廣泛地滲透到科學研究、工程設計、軍事技術、商業文化藝術、娛樂業以及人們日常生活中的方方面面。與此同時，PDA因其小巧，功能強大，日益受到人們的青睞。因此，對嵌入式Linux的PDA研究具有非常重要的意義。 本文的研究主要是基于ARM和Linux的PDA軟硬件平臺的開發。硬件平臺的內核模塊采用ARM920T核的S3C2410X嵌入式處理器，外部包含64M的SDRAM和64M的NAND Flash，硬件平臺還集成了液晶、觸摸屏等人機接口和嵌入式GPS模塊，同時提供了USB主機、SD卡擴展接口。該平臺技術先進，結構合理，功能較完備，整體性、可擴充性強，還可以作為其他嵌入式系統硬件開發的良好平臺和有益借鑒。 在此硬件平臺的基礎上，本文深入探討和解決了Linux操作系統和嵌入式圖形用戶接口移植過程中所面臨的任務和難題。論文首先研究了硬件平臺下引導Linux啟動的Bootloader的設計方法和實現過程。然后，給出了Linux2.4內核和YAFFS文件系統的啟動分析和移植到硬件平臺的整個過程。并且，在Linux內核驅動模型的基礎上，實現了LCD幀緩沖顯示設備Framebuffer、觸摸屏、USB驅動程序的開發。最后，實現了圖形化用戶接口Qt/E在嵌入式Linux平臺上的移植。通過Linux操作系統和圖形化用戶接口Qt/E等軟件平臺的實現，為PDA平臺提供了良好的圖形化操作系統支持，從而大大減少了PDA產品的開發難度和開發周期。 另外，在開發實現的PDA軟硬件平臺的基礎上給出了—個地圖的顯示以及實現放大、縮小等功能的程序，為綜合應用了PDA平臺軟硬件資源提供了—個有用的實例。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著半導體工藝的飛速發展和芯片設計水平的不斷進步，ARM微處理器的性能得到大幅度地提高，同時其芯片的價格也在不斷下降，嵌入式系統以其獨有的優勢，己經廣泛地滲透到科學研究和日常生活的各個方面。 本文以ARM7 LPC2132處理器為核心，結合蓋革一彌勒計數管對Time-To-Count輻射測量方法進行研究。ARM結構是基于精簡指令集計算機(RISC)原理而設計的，其指令集和相關的譯碼機制比復雜指令集計算機要簡單得多，使用一個小的、廉價的ARM微處理器就可實現很高的指令吞吐量和實時的中斷響應。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微處理器，其工作頻率可達到60MHz，這對于Time-To-Count技術是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定時/計數器引腳捕獲功能，可以直接讀取TC中的計數值，也就是說不再需要調用中斷函數讀取TC值，從而大大降低了計數前雜質時間。本文是在我師兄呂軍的《Time-To-Count測量方法初步研究》基礎上，使用了高速的ARM芯片，對基于MCS-51的Time-To-Count輻射測量系統進行了改進，進一步論證了采用高速ARM處理器芯片可以極大的提高G-M計數器的測量范圍與測量精度。 首先，討論了傳統的蓋革-彌勒計數管探測射線強度的方法，并指出傳統的脈沖測量方法的不足。然后討論了什么是Time-To-Count測量方法，對Time-To-Count測量方法的理論基礎進行分析。指出Time-To-Count方法與傳統的脈沖計數方法的區別，以及采用Time-To-Count方法進行輻射測量的可行性。 接著，詳細論述基于ARM7 LPC2132處理器的Time-To-Count輻射測量儀的原理、功能、特點以及輻射測量儀的各部分接口電路設計及相關程序的編制。 最后得出結論，通過高速32位ARM處理器的使用，Time-To-Count輻射測量儀的精度和量程均得到很大的提高，對于Y射線總量測量，使用了ARM處理器的Time-To-Count輻射測量儀的量程約為20 u R/h到1R/h，數據線性程度也比以前的Time-To-CotJnt輻射測量儀要好。所以在使用Time-To-Count方法進行的輻射測量時，如何減少雜質時間以及如何提高計數前時間的測量精度，是決定Time-To-Count輻射測量儀性能的關鍵因素。實驗用三只相同型號的J33G-M計數管分別作為探測元件，在100U R/h到lR/h的輻射場中進行試驗.每個測量點測量5次取平均，得出隨著照射量率的增大，輻射強度R的測量值偏小且與輻射真實值之間的誤差也隨之增大。如果將測量誤差限定在10％的范圍內，則此儀器的量程范圍為20 u R/h至1R/h，量程跨度近六個數量級。而用J33型G-M計數管作常規的脈沖測量，量程范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，充分體現了運用Time-To-Count方法測量輻射強度的優越性，也從另一個角度反應了隨著計數前時間的逐漸減小，雜質時間在其中的比重越來越大，對測量結果的影響也就越來越嚴重，盡可能的減小雜質時間在Time-To-Count方法輻射測量特別是測量高強度輻射中是關鍵的。筆者用示波器測出此輻射儀器的雜質時間約為6.5 u S，所以在計算定時器值的時候減去這個雜質時間，可以增加計數前時間的精確度。通過實驗得出，在標定儀器的K值時，應該在照射量率較低的條件下行，而測得的計數前時間是否精確則需要在照射量率較高的條件下通過儀器標定來檢驗。這是因為在照射量率較低時，計數前時間較大，雜質時間對測量結果的影響不明顯，數據線斜率較穩定，適宜于確定標定系數K值，而在照射量率較高時，計數前時間很小，雜質時間對測量結果的影響較大，可以明顯的在數據線上反映出來，從而可以很好的反應出儀器的性能與量程。實驗證明了Time-To-Count測量方法中最為關鍵的環節就是如何對計數前時間進行精確測量。經過對大量實驗數據的分析，得到計數前時間中的雜質時間可分為硬件雜質時間和軟件雜質時間，并以軟件雜質時間為主，通過對程序進行合理優化，軟件雜質時間可以通過程序的改進而減少，甚至可以用數學補償的方法來抵消，從而可以得到比較精確的計數前時間，以此得到較精確的輻射強度值。對于本輻射儀，用戶可以選擇不同的工作模式來進行測量，當輻射場較弱時，通常采用規定次數測量的方式，在輻射場較強時，應該選用定時測量的方式。因為，當輻射場較弱時，如果用規定次數測量的方式，會浪費很多時間來采集足夠的脈沖信號。當輻射場較強時，由于輻射粒子很多，產生脈沖的頻率就很高，規定次數的測量會加大測量誤差，當選用定時測量的方式時，由于時間的相對加長，所以記錄的粒子數就相對的增加，從而提高儀器的測量精度。通過調研國內外先進核輻射測量儀器的發展現狀，了解到了目前最新的核輻射總量測量技術一Time-To-Count理論及其應用情況。論證了該新技術的理論原理，根據此原理，結合高速處理器ARM7 LPC2132，對以G-計數管為探測元件的Time-To-Count輻射測量儀進行設計。論文以實驗的方法論證了Time-To-Count原理測量核輻射方法的科學性，該輻射儀的量程和精度均優于以前以脈沖計數為基礎理論的MCS-51核輻射測量儀。該輻射儀具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等優點。用戶可以定期的對儀器的標定，來減小由于電子元件的老化對低儀器性能參數造成的影響，通過Time-To-Count測量方法的使用，可以極大拓寬G-M計數管的量程。就儀器中使用的J33型G-M計數管而言，G-M計數管廠家參考線性測量范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，而用了Time-To-Count測量方法后，結合高速微處理器ARM7 LPC2132，此核輻射測量儀的量程為20 u R/h至1R/h。在允許的誤差范圍內，核輻射儀的量程比以前基于MCS-51的輻射儀提高了近200倍，而且精度也比傳統的脈沖計數方法要高，測量結果的線性程度也比傳統的方法要好。G-M計數管的使用壽命被大大延長。 綜上所述，本文取得了如下成果：對國內外Time-To-Count方法的研究現狀進行分析，指出了Time-To-Count測量方法的基本原理，并對Time-T0-Count方法理論進行了分析，推導出了計數前時間和兩個相鄰輻射粒子時間間隔之間的關系，從數學的角度論證了Time-To-Count方法的科學性。詳細說明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count輻射測量儀的硬件設計、軟件編程的過程，通過高速微處理芯片LPC2132的使用，成功完成了對基于MCS-51單片機的Time-To-Count測量儀的改進。改進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。本論文根據實驗結果總結出了Time-To-Count技術中的幾點關鍵因素，如：處理器的頻率、計數前時間、雜質時間、采樣次數和測量時間等，重點分析了雜質時間的組成以及引入雜質時間的主要因素等，對國內核輻射測量儀的研究具有一定的指導意義。
標簽： TimeToCount ARM 輻射測量儀
上傳時間： 2013-06-24
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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
上傳用戶：Amos
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
上傳用戶：pei5
