船舶氣象儀是一套船載的自動化海洋氣象觀測系統,該系統廣泛的布置在各種船只上,可以獲得船只經過的海域內的風、濕、溫、氣壓、降雨等氣象參數。通過對海洋氣象環境實時的掌握,能夠使船舶航行安全、省時、經濟,并使因災害性天氣造成的損失減小到最低限度。通過對海洋氣象數據的存儲、統計,對我國觀測海洋環境、研究海洋、開發海洋、利用海洋都有著重要的意義。 現代測控系統除了具有高性能的數據采集、信號處理、I/O和通信接口以外,通常均需具備良好的人機接口、友好的用戶界面和強大的網絡功能等。ARM架構的嵌入式處理器和嵌入式Linux操作系統由于其優異的性能和很高的性價比,已經被廣泛地應用到各種電子產品的設計當中,并受到愈來愈多的自動化設備和智能儀表設計人員的青睞。 本課題主要研究基于ARM+Linux架構的嵌入式船舶氣象儀的設計與開發。系統硬件平臺選用ATMEL公司的AT91RM9200處理器,擴展了64M SDRAM和8M NAND FLASH,同時擴展了外圍通信設備接口包括通用串行口、CAN總線接口、網絡接口和人機交互接口等;并根據實際環境需要,進行了傳感器的選型。 軟件平臺的設計主要涉及了U-Boot引導裝載程序的建立,同時根據開發平臺的資源,配置和裁剪Linux的內核,并編寫、添加源代碼中沒有的驅動程序,如AD、鍵盤、CAN總線控制器等,重新編譯內核,下載到開發平臺。并在此基礎上,進行了應用程序的編寫。同時深入研究了嵌入式Linux下的圖形界面,將圖形界面系統MiniGUI移植到Linux系統中,設計了較完善、友好的圖形用戶界面,大大方便了用戶的操作。
上傳時間: 2013-06-12
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隨著社會的不斷進步,人們的生活與銀行的關系越來越密切,在銀行辦理業務占去了人們很大一部分時間,據日常生活經驗,在銀行辦理業務的人均排隊時間達到了兩個小時,這種等待大大的影響了人們的生活質量。為了解決這個問題,本文設計了一種具有操作方便、價格低廉等特性的銀行繳費系統,該系統以當前強大的網絡系統為基礎,能夠讓用戶足不出戶就可以向銀行繳納水、電、燃氣、電話等費用,極大的方便了人們的生活,具有廣泛的應用前景。 本文首先介紹了銀行卡繳費系統的硬件設計方案,包括串口、JTAG、以太網、音頻、USB、LCD觸摸屏等接口電路的設計及各模塊之間的關聯關系;接著詳細介紹了基于單片機的磁卡讀卡器的軟、硬件工作原理,為其設計了基于串口的驅動程序;然后介紹了觸摸屏的工作原理,重點介紹了觸摸屏的校正算法。最后介紹了基于MiniGUI的繳費通系統軟件的設計,給出了系統的聯合調試結果。 本繳費系統使用ARM9內核的2440處理器作為核心處理器,其主要外設有網卡、磁卡讀卡器和觸摸屏,其中網卡用于系統和網絡的連接,提供局域網、電話線、ADSL三種上網方式;讀卡器用于讀入用戶銀行卡信息;觸摸屏用于人機交互,包括用戶輸入密碼、繳費金額及向用戶顯示歷史繳費信息等功能。軟件部分底層采用嵌入式Linux操作系統,使用MiniGUI集成開發環境,通過觸摸屏向用戶提供友好的人機交互界面。 文章最后針對本課題的研究內容進行了總結,指出不足并對未來發展進行展望。
上傳時間: 2013-05-21
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隨著電力系統的迅速發展和電力電子技術的廣泛應用,電能污染日益嚴重,電能質量問題已經成為電力部門及電力用戶越來越關注的問題。電能質量的各項指標若偏離正常水平過大,會給發電、輸變電和用電設備帶來不同程度的危害。電能質量的好壞直接關系到國民經濟的總體效益,因此對電能質量進行檢測和分析從而提高和改善電能質量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質量的基本概念,對各種電能質量問題的分類、特征及產生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質量各項指標(供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變)的分析,以傳統的傅立葉變換理論為基礎,針對目前電能質量分析的難點即對突變的、暫態的、非平穩的信號的檢測與分類,提出了基于快速傅立葉變換的暫態電能質量分析方法。 在系統的研究了電能質量分析的相關理論和檢測技術的基礎上,針對電能質量分析系統中需要支持復雜算法和保持實時性的特殊要求,研制了基于DSP與ARM構架的嵌入式電能質量分析系統的硬件平臺和軟件系統。重點分析了DSP與ARM的選型依據、結構特點、具體應用等。并且詳細的介紹了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。隨后,提出了該裝置軟件部分設計思想,其中重點介紹了DSP部分的FFT算法設計、ARM部分的UC/OS-II操作系統移植和MiniGUI圖形界面開發。最后對論文的主要工作進行了總結,對以后可深入研究的方向進行了展望。
上傳時間: 2013-05-22
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目前在各行各業中應用種類繁多的測量儀器隨著儀器性能指標要求的逐漸提升以及功能的不斷拓展,對儀器控制系統的實時性和集成化程度等性能的要求也越來越高。目前發展的趨勢是開放式、集成度向芯片級靠攏的高實時性儀器。針對目前傳統的系統設計存在著功能簡單、速度慢、實時性差、對數據的再加工處理能力極為有限等問題,本文根據課題需要提出了一種基于ARM+FPGA架構的高速實時數據采集嵌入式系統方案,應用在小功率半導體測量儀器上。方案采用三星S3C2410的ARM處理器進行管理控制,處理數據,界面顯示;Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用來進行高速數據采集,提高了系統的實時性和集成化程度。 本文首先給出了ARM+FPGA架構的總體設計。硬件方面,簡要討論了ARM處理器的特點和優勢,FPGA在高速采集和并行性上的優勢,給出了硬件的總體結構和主要部件及相關接口。軟件方面,研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系統的構建和BootLoader的啟動以及內核和根文件系統的結構,構建了嵌入式Linux系統包括建立交叉開發環境,修改移植BootLoader和裁減移植Linux內核,并且根據課題實際需要精簡建立了根文件系統。 為了滿足測量儀器的實時性,設計了ARM與FPGA的高速數據采集接口。進行了FPGA內部與ARM接口相關部分的硬件電路設計;通過分析ARM與FPGA內部時序的差異,針對ARM與FPGA內部FIFO時序不匹配的問題,解決了測量儀器中高速數據采集與處理速度不匹配的問題。接著,通過研究Linux設備驅動基本原理和驅動程序的開發過程,設計了Linux下的FPGA數據采集接口驅動程序,并且實現了中斷傳輸。使得FPGA芯片通過高效可靠的驅動程序可以很好的與ARM進行通訊。 最后為了方便用戶操作,進行了人機交互系統的設計。為了降低成本和提高實用性利用FPGA芯片剩余的資源實現了對PS/2鍵盤鼠標接口的控制,應用到系統中,大大提高了人機交互能力;通過比較分析目前比較流行的幾種嵌入式GUI圖形設計工具的優缺點,結合課題的實際情況選擇了MiniGUI作為課題圖形界面的開發。根據具體要求設計了適合測量儀器方面上使用的人機交互界面,并且移植到了ARM平臺上,給測量儀器的使用提供了更好的交互操作。 本課題完成了嵌入式Linux開發環境的建立,針對課題實際硬件電路設計修改移植了bootloader,裁減移植了內核以及根文件系統的建立;設計了FPGA內部硬件電路,解決了接口中ARM與FPGA時序不匹配的問題,實現了ARM與FPGA之間的高速數據采集;設計了高速采集接口在嵌入式Linux下的驅動程序以及中斷傳輸和應用程序;合理設計了適合測量儀器使用的人機交互界面,并巧妙設計了PS/2鍵盤鼠標接口,進一步提高了交互操作。
上傳時間: 2013-06-21
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隨著電力系統的迅速發展和電力電子技術的廣泛應用,電能污染日益嚴重,電能質量問題已經成為電力部門及電力用戶越來越關注的問題。電能質量的各項指標若偏離正常水平過大,會給發電、輸變電和用電設備帶來不同程度的危害。電能質量的好壞直接關系到國民經濟的總體效益,因此對電能質量進行檢測和分析從而提高和改善電能質量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質量的基本概念,對各種電能質量問題的分類、特征及產生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質量各項指標(供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變)的分析,以傳統的傅立葉變換理論為基礎,針對目前電能質量分析的難點即對突變的、暫態的、非平穩的信號的檢測與分類,提出了基于小波變換的暫態電能質量分析方法。利用小波變換模極大值原理檢測信號奇異點作為是否發生暫態擾動的判據,克服了傳統方法中無時域局部性的缺點。 在系統的研究了電能質量分析的相關理論和檢測技術的基礎上,針對電能質量分析系統中需要支持復雜算法和保持實時性的特殊要求,研制了基于DSP與ARM構架的嵌入式電能質量分析系統的硬件平臺和軟件系統。重點分析了DSP與ARM的選型依據、結構特點、具體應用等。并且詳細的介紹了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。隨后,提出了該裝置軟件部分設計思想,其中重點介紹了DSP部分的FFT算法設計、ARM部分的uC/OS-II操作系統移植和MiniGUI圖形界面開發。最后對論文的主要工作進行了總結,對以后可深入研究的方向進行了展望。
上傳時間: 2013-07-10
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隨著數字信息技術和網絡技術的高速發展,智能信息化家電已成為現代社會和家庭的新時尚,也是嵌入式系統的最大應用領域。 本文基于ARM-Linux嵌入式系統開發彰顯冰箱智能信息化的顯示單元。 通過對嵌入式微處理器進行分析,設計了基于AT91SAM9261系統架構的硬件電路,主要包括核心控制板的外部總線接口EBI電路、作為內存的SDRAM模塊電路和存儲數據的Nand_DataFlash模塊電路,外圍電路板的液晶顯示屏TFT-LCD接口電路、觸摸按鍵電路、LCD的CCFL背光電路和SP3232通信電路及電源電路等,對各個模塊進行了分析,給出了硬件原理圖。 對四種嵌入式操作系統Linux、VxWorks、μC/OS-Ⅱ和Windows CE進行了比較,完成了操作系統的選型,搭建了交叉編譯環境ARM—Linux的開發平臺。 在完成了GAL和IAL,移植的基礎上,利用MiniGUI開發應用軟件程序,給出MiniGUI應用程序的設計流程圖,編寫設置主窗口風格的入口函數MiniGUIMain、處理按鍵和定時器消息的主窗口處理函數LoadBmpProc、實現窗口顯示的程序文件display和loadbmp以及參照通訊協議和網絡家電協議實現通信功能的程序文件nand。 通過系統調試和整機實驗,實現了冰箱顯示單元的智能信息化。可以由觸摸按鍵或是遠程電腦來控制冰箱,液晶顯示器上播放動畫、圖片和文本信息;冰箱還可將工作狀態和報警信息上傳到網絡,利于冰箱的遠程監控和升級維護。目前此項研究成果已用于產品的生產。
上傳時間: 2013-07-18
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正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技術是一種多載波傳輸技術,它的基本思想是在頻域內將給定信道劃分成幾個相互正交的子信道,每個子信道使用一個子載波進行調制,各子載波并行傳輸。該技術可以有效提高頻譜利用率,能夠對抗多徑效應產生的頻率選擇性衰弱和載波間干擾,在時變、頻變、多徑干擾嚴重的水聲信道中具有較強的優勢。 隨著計算機和多媒體通信技術的發展,嵌入式系統在各個領域的應用不斷深入。其中,基于ARM技術知識產權(IP)核的微處理器依靠其高性能、低功耗和易擴展的特點,在工業控制、無線通信、消費電子等多個領域得到廣泛的應用;隨著嵌入式系統復雜度的提高,操作系統已成為嵌入式系統不可缺少的一部分。其中,嵌入式Linux憑借免費開源、功能強大、成熟穩定等特點,目前已成為主要的嵌入式操作系統之一。 數字信號處理器(Digital Signal Processor,DSP)具有很強的數字信號處理能力,可以滿足各種高實時要求,但其尋址范圍小,I/O功能較差。ARM+DSP雙處理器的結構可以充分利用ARM和DSP各自的優勢實現協同工作。 本論文的主要工作是研究和實現一個基于OFDM技術的由ARM+DSP硬件平臺實現的能夠完成水下聲信道圖像傳輸的系統。主要研究內容包括OFDM系統的基本原理、ARM+DSP底層硬件的驅動和控制,Linux操作系統的移植、MiniGUI人機界面的設計、相關應用軟件的編寫以及在TMS320VC5502上初步實現OFDM的調制解調,以期對今后水下圖像傳輸系統的實現能具有較大的參考價值。
上傳時間: 2013-05-20
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多媒體正在使我們的生活變得越來越豐富多彩。報紙,相片,CD機,電視,電影已經被PC機很好地整合到了一起,而互聯網又使得多媒體資源的交流成為可能。跨越網絡時代、信息時代、多媒體時代,后PC時代的到來,呼喚新一代的多媒體系統,它體積更小,功能更全,界面更友好。本系統就是面向這一需求而設計的。 嵌入式多媒體系統除了具有播放音樂,視頻,瀏覽圖片,電子書的基本功能外,一些方案還集成了視頻錄制、數碼相機、數碼攝像機、FM收音機、衛星定位導航系統、掌上游戲機和移動電視等等各種附加功能以滿足不同的市場需求。本課題開發一套具有音頻、視頻、圖片和電子書等功能的嵌入式多媒體系統解決方案,硬件部分以ARM處理器S3C241O為核心,軟件部分以Linux操作系統為核心進行開發,系統具有體積小,成本低等特點。 本論文按照硬件、固件、軟件三個層面分析了基于ARM Linux的嵌入式多媒體系統的設計和實現。硬件部分分處理器和外圍電路兩部分進行介紹。固件部分包括引導加載程序vivi的移植,Linux 2.6內核的移植,配置Cramfs根文件系統,Linux設備驅動程序開發。軟件部分對Linux應用開發作出了討論,包括系統的功能模塊和軟件構架,重點是基于MiniGUI的圖形界面設計。在論文的最后,分析了系統的優缺點,以及單片解決方案和多處理器方案的比較,并展望了嵌入式多媒體系統的發展方向。
上傳時間: 2013-06-03
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核地球物理勘探是集核探測技術、電子技術、計算機技術為一體,能夠快速、準確地分析出核素的相關信息及參數的一門綜合性很強的學科。目前己廣泛應用于鈾礦勘探、地質填圖、油氣勘測以及尋找各種金屬和非金屬礦產等諸多領域。其中核地球物理數據的采集和處理是核地球物理勘探研究的重要課題之一,它將直接對測量結果產生影響。 本系統設計是架構在基于ARM7TDMI核的16/32位處理器S3C44BOX的硬件基礎上,移植了嵌入式μCLinux操作系統、JFFS2文件系統、以及MiniGUI圖形開發庫。通過利用S3C44BOX處理器快速的運算速度、豐富的外圍設備和嵌入式μCLinux操作系統及其豐富的軟件資源,編寫了系統引導代碼、集成了LCD、MCA硬件設備的驅動程序、開發了GPS、GPRS應用程序。本論文研究成果主要有: 1.研制了基于高端的16/32位ARM7TDMI處理器S3C44BOX為控制核心、外圍電路帶有LCD顯示以及時鐘和存儲電路的核數據采集系統。該系統能夠穩定運行在60MHz頻率,無需上位機,用戶就可與之進行交互工作,能夠獨立完成能譜數據的采集、分析、存儲等功能。系統具有低功耗、小型化、高性價比等特點。 2.實現了嵌入式μCLinux操作系統在采集系統上的移植。隨著嵌入式系統的迅速發展,嵌入式操作系統在核儀器研制中的應用不僅能夠提高系統的穩定性,而且通過充分利用Linux豐富的軟件資源,能夠快速的完成系統的定制和開發,構建復雜的軟件系統。 3.實現了基于μCLinux的JFFS2嵌入式文件系統的移植,安全可靠的管理了系統引導代碼、#CLinux操作系統內核映象文件、譜處理程序和數據等。 4.初步實現了GPS定位、GPRS數據無線傳輸的功能。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著信息技術的飛速發展,人們對數據采集、信號處理的要求越來越高:不僅要求高速、高精度和高實時,還要求數據采集,處理設備便攜化、網絡化和智能化,并具有友好的人機界面。傳統的8/16位單片機因資源極度受限,難以滿足上述要求;而傳統的信號處理過程都是依賴于PC完成,則存在著安裝麻煩、價格昂貴且電磁兼容性差等缺點。 嵌入式系統是一個快速發展的領域,嵌入式系統的研究內容涉及到計算機學科的各個方面。將嵌入式系統引入雷達信號處理系統,能極大的提高系統的實時性和靈活性。本文的研究正是基于ARM的雷達信號處理系統。 本文在對線性調頻連續波雷達測速測距研究的基礎上,討論了一種軟硬件配置靈活、結構精簡的雷達信號處理系統,其硬件平臺以ARM處理器,可編程邏輯器件FPGA,和DSP為核心,擴展了UART、LCD、網口、IDE、觸摸屏、PS/2和USB等外圍接口,可實現對線性調頻連續波雷達回波信號進行數據采集、脈沖壓縮、恒虛警檢測、航跡相關,航跡顯示等處理,相關數據的存儲。在軟件設計方面,完成Bootloader,Linux2.4操作系統在系統上的移植,在此基礎上對實現了對網口、IDE、LCD等模塊的驅動程序編寫,并在MiniGUI上進行基于顯示終端需求的圖形用戶界面開發。
上傳時間: 2013-04-24
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