隨著經(jīng)濟的發(fā)展、生產(chǎn)管理自動化水平的不斷提高，將傳統(tǒng)的儀表、現(xiàn)場總線和以太網(wǎng)技術(shù)相結(jié)合，研制帶有總線接口的現(xiàn)場智能檢測儀表及遠程網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)成為業(yè)界關(guān)注的熱點。本文對困內(nèi)外該課題的研究現(xiàn)狀進行了詳細分析，提出了一種基于CAN總線的智能儀表遠程傳輸系統(tǒng)的設(shè)計方案。 本文首先分析了課題的關(guān)鍵問題所在，并闡述了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案。接著對系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計進行了詳細的論述。在設(shè)計中選用C8051F040單片機作為現(xiàn)場智能檢測儀表的核心處理器，設(shè)計了信號調(diào)理電路、CAN總線接口電路和人機交互接口等，實現(xiàn)了對水體環(huán)境中溫度、pH、鹽度、濁度等常規(guī)參數(shù)的檢測，以此儀表作為CAN總線節(jié)點并通過CAN接口向總線發(fā)送檢測到的參數(shù)數(shù)據(jù)。還設(shè)計了基于ARM7處理器LPC2292嵌入式CAN—Ethernet網(wǎng)關(guān)。在網(wǎng)關(guān)硬件平臺設(shè)計完成的基礎(chǔ)上移植了嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS—Ⅱ，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)了一個經(jīng)過裁剪的適合嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用TCP/IP協(xié)議棧，并實現(xiàn)了嵌入式Web服務(wù)器，以此網(wǎng)關(guān)作為CAN總線主節(jié)點接收總線上的數(shù)據(jù)并保存在網(wǎng)關(guān)中。這樣，監(jiān)控中心管理人員通過IE瀏覽器訪問嵌入式CAN—Ethernet網(wǎng)關(guān)的Web服務(wù)器，就能夠在瀏覽器的Web頁面上動態(tài)顯示保存在網(wǎng)關(guān)中的智能儀表檢測的實時數(shù)據(jù)。 本系統(tǒng)在實際測試中運行穩(wěn)定可靠，通過對運行結(jié)果和性能的分析可知，將工業(yè)以太網(wǎng)和CAN總線技術(shù)與智能儀表結(jié)合起來，將現(xiàn)場智能設(shè)備的各種信息傳到遠離現(xiàn)場的控制室，可以實現(xiàn)某些特殊或危險的無人值守場合的監(jiān)控，使生產(chǎn)中的事故降到最低點，同時易于設(shè)備的后期維護，能給企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟效益。同時本系統(tǒng)是一個全開放式系統(tǒng)，具有很強移植性和技術(shù)升級空間，可以很容易地應(yīng)用到其他監(jiān)控領(lǐng)域如國防軍工、海洋地質(zhì)、環(huán)境生態(tài)等各行各業(yè)，具有良好的發(fā)展前景。
上傳時間： 2013-04-24
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本文在分析了嵌入式技術(shù)及控制系統(tǒng)的發(fā)展概況后，首先對現(xiàn)場總線，主要是CAN總線的技術(shù)特點進行了全面的介紹，并重點對CAN總線網(wǎng)絡(luò)中數(shù)據(jù)傳輸?shù)膶崟r性問題及改善的方案進行了分析和研究。之后利用嵌入式技術(shù)實現(xiàn)了基于CAN總線的網(wǎng)絡(luò)測控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的主控節(jié)點，即ARM平臺采用32位的嵌入式處理器AR2M和嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ來實現(xiàn)，并在該平臺上完成了系統(tǒng)多任務(wù)的建立，包括與底層CAN網(wǎng)絡(luò)的通信、液晶顯示輸出和嵌入式Web服務(wù)器等。 論文共分六章。第一章介紹了控制系統(tǒng)的發(fā)展過程、嵌入式技術(shù)及其發(fā)展現(xiàn)狀，并引出了課題的背景和研究意義，給出了主要研究內(nèi)容。第二章著重介紹了CAN現(xiàn)場總線技術(shù)，并對其工作原理和CAN總線系統(tǒng)的實時性進行了分析。第三章論述了CAN總線測控網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)以及CAN測控網(wǎng)絡(luò)與Internet集成的必要性，并給出了本文的系統(tǒng)設(shè)計方案、工作原理和組成。第四章論述了基于CAN總線的嵌入式測控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)，詳細闡述了系統(tǒng)的硬件、軟件設(shè)計思路和實現(xiàn)方法。硬件方面，介紹了硬件平臺中的主處理器LPC2292和整個硬件邏輯模塊。軟件設(shè)計上實現(xiàn)了μC/OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)在ARM7上的移植，并完成了嵌入式系統(tǒng)下多任務(wù)的建立。第五章介紹了以QXLPC-Ⅲ過程控制系統(tǒng)為應(yīng)用對象，進行的實際應(yīng)用實驗，該實驗對被控過程的部分物理量進行了檢測，驗證了本方案的可行性。第六章對全文進行了總結(jié)，給出了有待進一步研究的問題，并對后續(xù)工作進行了展望。
上傳時間： 2013-06-03
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非接觸式IC卡是IC卡領(lǐng)域的一項新興的技術(shù)，它是射頻識別技術(shù)和IC卡技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物。由于非接觸式IC卡具有操作快捷、抗干擾性強、工作距離遠、安全性高、便于一卡多用等優(yōu)點，在自動收費、身份識別和電子錢包等領(lǐng)域具有接觸式所無法比擬的優(yōu)越性，具有廣闊的市場前景。非接觸式IC卡讀卡器是非接觸式IC卡應(yīng)用系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備之一。基于實際項目的需要，本課題開發(fā)了一種讀寫距離在10cm左右的非接觸式IC卡讀卡器，它可以應(yīng)用于電子消費場合，如公交和地鐵電子售票，食堂售飯等場合。 本文首先研究了用于本系統(tǒng)的基本理論，包括射頻識別技術(shù)、ARM處理器體系結(jié)構(gòu)和嵌入式系統(tǒng)，然后基于這些理論，給出了非接觸式IC卡讀卡器的設(shè)計方案。系統(tǒng)由三個部分組成：第一部分是讀卡器的收發(fā)模塊，選用Philips公司的高集成度非接觸式讀寫芯片MF RC500設(shè)計射頻收發(fā)模塊，對射頻芯片接口電路設(shè)計做了詳細的論述；第二部分是核心控制模塊，以Philips公司的ARM7芯片LPC2292為核心，對電源供應(yīng)電路、存儲器電路、通信接口電路、LED顯示電路等設(shè)計做了一定的描述，并給出了電路。第三部分是系統(tǒng)的程序設(shè)計，采用移植嵌入式系統(tǒng)并添加任務(wù)的模式來實現(xiàn)讀卡器的各功能。通過對軟硬件的調(diào)試實現(xiàn)了非接觸式IC卡讀卡器的硬件與軟件平臺的構(gòu)建。
上傳時間： 2013-04-24
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本文設(shè)計了一種基于ARM7的電力電纜溝道監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)﹄娎|溝道起到防盜、防火、防潮等安全監(jiān)測作用。本課題采用的嵌入式硬件是基于ARM7架構(gòu)的LPC2292芯片；同時針對市場上種類繁多的實時操作系統(tǒng)，本課題選用的是內(nèi)核小，易剪裁，移植性好源代碼公開的實時操作系統(tǒng)μC/OS-II并且使用CAN總線進行數(shù)據(jù)傳輸。CAN總線是現(xiàn)場總線的一種，它能有效地支持分布式控制或?qū)崟r控制，具有高性能和高可靠性的特點，現(xiàn)已形成國際標準。 本課題簡要介紹了電力電纜溝道監(jiān)測系統(tǒng)的特點與研究背景，講述了設(shè)計電纜溝道監(jiān)測系統(tǒng)時所采取的總體設(shè)計思想與框架結(jié)構(gòu)。之后介紹了ARM7處理器和CAN總線的特點和功能，然后詳細論述了整個系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。在對實時操作系統(tǒng)μC/OS-II作了介紹之后，詳細說明了將μC/OS-II移植到LPC2292硬件平臺的具體實現(xiàn)過程。最后提出了基于CAN總線和ARM7微控制器實現(xiàn)的電纜溝道數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。 實際測試表明，該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對電纜溝道的實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集以及安全警報等功能，滿足電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)的要求。
上傳時間： 2013-07-20
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汽車防抱死制動控制系統(tǒng)(ABS)是改善汽車主動安全性的重要裝置，在汽車日益普及的今天，它的應(yīng)用更為廣泛和具有重要意義。作為制動系統(tǒng)中的閉環(huán)控制裝置，它能防止制動過程中的車輪抱死，以保持車輛的方向穩(wěn)定性和減少輪胎磨損。ABS的主要部件有：液壓調(diào)節(jié)器、輪速傳感器和用于信號處理、觸發(fā)報警燈和控制液壓調(diào)節(jié)器的ECU。 本文首先簡要介紹了ABS的發(fā)展歷史和基本功能，整個系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)及其控制原理。利用MATLAB/Simulink建立各部件的模型，包括單輪旋轉(zhuǎn)動力學模型、1/2車輛縱向動力學模型、7自由度整車模型、車輛制動器模型。 分析ABS控制方法，建立ABS滑模變結(jié)構(gòu)控制系統(tǒng)模型。將滑模變結(jié)構(gòu)控制和傳統(tǒng)邏輯門限控制進行比較。在高附著系數(shù)路面上可以看出滑模變結(jié)構(gòu)控制較傳統(tǒng)邏輯門限控制能進一步縮短制動距離。進一步地，利用相同制動力在不同附著系數(shù)路面上引起的車輪角減速度不同的特點，在線修正目標滑移率，仿真結(jié)果顯示獲得了更好的制動效果。 根據(jù)防抱死制動系統(tǒng)的工作原理，以ARM單片機LPC2292為核心，完成了輪速信號調(diào)理電路、電磁閥和回液泵電機驅(qū)動電路等電路的設(shè)計，闡述了ABS各功能模塊軟件的設(shè)計思想和實現(xiàn)方法，完成了防抱死制動系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。 最后，自主設(shè)計的控制器在某車型上進行了替換試驗。 試驗結(jié)果表明：自主開發(fā)的ABS控制器滿足了制動防抱死功能的需要，各項試驗指標皆與原裝ABS接近。
上傳時間： 2013-04-24
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電液控制作為液壓控制的一個新分支，因為其本身的特點正得到越來越廣泛的應(yīng)用。電液控制系統(tǒng)的發(fā)展對電液控制技術(shù)提出了更高的要求，這必將促進電液控制技術(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。 通過對電液控制技術(shù)的研究，了解電液系統(tǒng)的一般構(gòu)成，結(jié)合多個具體實例，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、多個模擬量信號和數(shù)字量信。具有多種通信接口，可以實現(xiàn)近距離監(jiān)控或者遠距離操控。人機交互通道豐富，具有報警、狀態(tài)指示、參數(shù)顯示等功能。采用光電隔離、獨立電源、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)模擬試驗系統(tǒng)，可以模擬電液系統(tǒng)現(xiàn)場的各種信號和閉環(huán)回路，實現(xiàn)實驗室調(diào)試。采用Visual Basic開發(fā)上位機軟件，配合控制器完成參數(shù)修改、保存，繪制實時監(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。研發(fā)出模糊自整定PID算法，它成功解決了閉環(huán)控制過程中設(shè)定信號不斷變化的難題。經(jīng)過多次現(xiàn)場調(diào)試，目前控制器已經(jīng)成功應(yīng)用于國內(nèi)多家企業(yè)的輪胎耐久性試驗機和密煉機兩種電液系統(tǒng)，在這兩種系統(tǒng)中成功取代進口國外模擬控制器，并且控制效果好于國外模擬控制器。關(guān)鍵詞：電液系統(tǒng)；ARM7；UC/OS-II；模糊自整定
標簽： ARM 微處理器 電液系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-31
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嵌入式測控系統(tǒng)和測控裝置在工業(yè)生產(chǎn)過程控制、儀器儀表及自動化系統(tǒng)、智能樓宇監(jiān)控等方面得到廣泛的應(yīng)用。由于嵌入式測控系統(tǒng)監(jiān)控對象的多樣性，因此通用性不是很強，傳統(tǒng)的設(shè)計方法都是從底層的硬件設(shè)計開始，再設(shè)計專用的軟件，導致設(shè)計周期長，重復工作多，成本增加。微電子技術(shù)和計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，使得微處理器的性能和功能得到極大的提高，為通用型測控平臺的構(gòu)建奠定了基礎(chǔ)。 本文提出了一種嵌入式測控平臺的設(shè)計思路。采用主板和擴展板相結(jié)合的模塊化設(shè)計，使嵌入式測控系統(tǒng)可以在一個標準化平臺上進行構(gòu)建。平臺主板選用基于32位ARM7TDMI-S內(nèi)核的微控制器LPC2292作為核心，加上以太網(wǎng)芯片、CPLD以及其它外圍電路，構(gòu)成了一個維持系統(tǒng)正常運行的最小系統(tǒng)。擴展功能模塊包括ZigBee無線通信、USB、A/D、D/A、液晶觸摸屏等模塊，通過層疊式結(jié)構(gòu)與主板連接。測控開發(fā)平臺在功能、電路、結(jié)構(gòu)上實現(xiàn)了可裁剪、可擴展，能滿足大多數(shù)嵌入式測控系統(tǒng)的需求。 在實現(xiàn)嵌入式測控開發(fā)平臺硬件設(shè)計的基礎(chǔ)上，嵌入式測控平臺引入了Nucleus Plus實時操作系統(tǒng)來完成系統(tǒng)資源的管理和任務(wù)的調(diào)度。文中提出了啟動代碼模版的概念，簡化了移植操作系統(tǒng)的工作，提高了效率。 基于ARM的嵌入式測控開發(fā)平臺為開發(fā)各種智能化、小型化現(xiàn)代測控系統(tǒng)提供了可重用、高性能、圖形化、網(wǎng)絡(luò)化軟硬件基礎(chǔ)平臺和高效的開發(fā)模式。從而，大大縮短了軟、硬件開發(fā)的周期，具有十分重要的意義。 作為在測控開發(fā)平臺的基礎(chǔ)上構(gòu)建測控系統(tǒng)的實例，研制了氣門彈簧負荷計算機自動分選系統(tǒng)的現(xiàn)場級控制器。
上傳時間： 2013-06-16
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變電站電壓無功綜合控制是通過自動調(diào)節(jié)有載變壓器的分接頭和投切并聯(lián)補償電容器組來實現(xiàn)的，它是確保電壓質(zhì)量和無功平衡、提高供電網(wǎng)可靠性和經(jīng)濟性的重要措施。采用九區(qū)圖控制策略的電壓無功綜合控制，實際運行時存在著頻繁調(diào)節(jié)變壓器分接頭和投切電容器組的缺陷，甚至可能會出現(xiàn)震蕩現(xiàn)象。 本文針對上述不足，根據(jù)有功功率和無功功率的負荷預(yù)測曲線，以降損收益最大為適配值函數(shù)，以電壓約束、電氣極限約束和控制約束為約束條件，提出了一種改進的禁忌搜索算法。引入最低收益閾值來限制調(diào)節(jié)次數(shù)的增加，在此基礎(chǔ)上建議了一種確定最佳調(diào)整次數(shù)的方法。還建議了一種有約束線性最小二乘算法，基于變電站內(nèi)的量測數(shù)據(jù)以及變壓器的參數(shù)來估計系統(tǒng)電壓和系統(tǒng)阻抗參數(shù)。算例結(jié)果表明建議的方法是可行的，并且具有可以有效地減少調(diào)節(jié)次數(shù)的特點。基于ARM的LPC2292微控制器和嵌入式實時操作系統(tǒng)(μC/OS-II)，采用ADS1.2開發(fā)工具進行編程，實現(xiàn)了變電站內(nèi)電壓無功綜合控制功能。軟件模塊開發(fā)主要包括：嵌入式實時操作系統(tǒng)(μC/OS-II)和圖形用戶界面GUI移植，數(shù)據(jù)讀取任務(wù)，數(shù)據(jù)處理任務(wù)，電壓無功控制任務(wù)，基于GPRS/CDMA的通訊任務(wù)、鍵盤掃描和液晶顯示任務(wù)等。采用信號發(fā)生器產(chǎn)生電能信號，采用繼電器的動作模擬變壓器分接頭檔位的調(diào)節(jié)和電容器組的投切，構(gòu)建了一個變電站內(nèi)的電壓無功控制模擬測試臺，對提出的設(shè)計方案進行了全面的功能測試，測試結(jié)果表明提出的設(shè)計方案是可行的。
上傳時間： 2013-04-24
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汽車在緊急制動過程中易出現(xiàn)很多非穩(wěn)定因素(諸如側(cè)滑、跑偏、失去轉(zhuǎn)向操縱能力等)，進而導致了相當多的交通事故。這些非穩(wěn)定因素是由于制動時車輪抱死而產(chǎn)生的，汽車防抱死制動系統(tǒng)ABS(Anti-lockBraking system)可以避免制動時的這些不利因素，縮短剎車距離，保證汽車安全制動。 現(xiàn)代汽車整車控制技術(shù)的迅猛發(fā)展，迫切需要研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的汽車電子產(chǎn)品。研制以汽車防抱死制動系統(tǒng)為代表的高技術(shù)含量汽車電子產(chǎn)品，對加速我國汽車產(chǎn)業(yè)的技術(shù)自主化具有舉足輕重的作用。 本文根據(jù)防抱死制動系統(tǒng)的工作原理，采用邏輯門限控制算法，選擇車輪加速度和滑移率門限來調(diào)節(jié)制動壓力，使車輪的滑移率保持在最佳滑移率附近。以ARM單片機LPC2292為核心，完成了輪速信號調(diào)理電路、電磁閥和回液泵電機驅(qū)動電路及系統(tǒng)故障診斷等電路的設(shè)計，闡述了ABS各功能模塊軟件的設(shè)計思想和實現(xiàn)方法，完成了防抱死制動系統(tǒng)的硬件和軟件設(shè)計。 本文所設(shè)計的汽車防抱死制動系統(tǒng)在昌河CH711A轎車上進行了道路實驗，結(jié)果表明：汽車防抱死制動控制系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計合理可行，軟件所采用的控制策略正確、有效，系統(tǒng)運行穩(wěn)定可靠，改善了汽車制動系統(tǒng)性能，完全能夠滿足汽車安全制動的需要。
標簽： ARM 汽車防抱 制動 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-07-19
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進入20世紀90年代后，隨著全球信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)獲得了前所未有的發(fā)展空間。 嵌入式系統(tǒng)的最大特點之_是其所具有的目的性或針對性，即每一套嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計都有其特殊的應(yīng)用場合與特定功能，這也是嵌入式系統(tǒng)與通剛的計算機系統(tǒng)最主要的區(qū)別。由于嵌入式系統(tǒng)是為特定的目的而設(shè)計的，且常常受到體積、成本、功能、處理能力等各種條件的限制。因此，如果可以最大限度地提高應(yīng)用系統(tǒng)硬件上和軟件上的靈活性，就可以用最低的成本，最少的時間，快速的完成功能的轉(zhuǎn)換。 本課題的目的在于提出并設(shè)計一種基于ARM(Advanced RISC Machines)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)的可擴展功能嵌入式系統(tǒng)平臺，并完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計和PCI(Peripheral Component Interconnect)橋的固件設(shè)計。設(shè)計過程中采用美國ALTIUM公司的ALTIUM DESIGNER 6.0 EDA軟件開發(fā)了系統(tǒng)的硬件部分。在整個硬件開發(fā)環(huán)節(jié)中，充分采用高速PCB(Printed Circuit Board)的設(shè)計原則，并進行全面的電路仿真試驗，保證了硬件系統(tǒng)的高度可靠性。本系統(tǒng)承襲了ARM7系列處理器高性能、低功耗、低成本的優(yōu)點，并充分考慮到用戶的需要，擴展了多種常用的外部設(shè)備接口以及藍牙無線接口等，為將米各種可能的應(yīng)用提供了完善的硬件基礎(chǔ)。概括總結(jié)起來本文具體工作如下： 1．完全自主設(shè)計了具有高擴展性的基于LPC2292嵌入式處理器的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)平臺。基于該硬件平臺，可以實現(xiàn)許多基于ARM架構(gòu)處理器的嵌入式應(yīng)剛而無需對硬什系統(tǒng)作出大的改變，如多協(xié)議轉(zhuǎn)換器、CAN(Control Area Network)總線網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)關(guān)、各種工業(yè)控制應(yīng)用等。并在具體的設(shè)計實踐中，總結(jié)出了嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的設(shè)計原則及設(shè)計方法。 2．完成了基于CPLD的PCI橋接芯片的同什設(shè)計，在ARM硬件平臺上成功擴展了PCI設(shè)備，成功解決了ARM處理器和PCI從設(shè)備之間通訊的問題。 3．完成了對所開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的測試工作，完成了基于AT89C51的PCI測試卡軟硬件設(shè)計。基于此測試卡，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)中的PCI通訊功能進行有效測試，以保證整個硬件系統(tǒng)正常、高效、穩(wěn)定地運行。本系統(tǒng)的設(shè)計完成，使其可以作為嵌入式應(yīng)用的二次開發(fā)或?qū)嶒炂脚_，用于工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)及高校相關(guān)專業(yè)的實踐教學。
標簽： CPLD ARM 擴展 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-05-22
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