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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本文在分析研究部隊執勤信息化建設對無線數據傳輸技術需求的基礎上，以無線數據傳輸技術和嵌入式系統研究為背景，按照嵌入式系統開發的流程和方法，以設計通用化、模塊化軟硬件平臺為重點，解決無線數據傳輸系統設計關鍵技術為核心，設計了由32位嵌入式系統主控模塊和射頻收發模塊組成的無線數據傳輸系統原型；并通過移植嵌入式實時操作系統--uC/OS-II，構造了系統軟件開發平臺；在此基礎上，完成了系統相關驅動程序和通信協議等底層軟件設計，為進一步擴展系統功能，實現工程應用打下了基礎。 首先，論文比較了系統微處理器的選擇，無線通信方式的選擇，系統接口方式的選擇等相關方案，分析了應用32位ARM處理器和嵌入式操作系統構建系統主控模塊的優勢，提出了系統的軟硬件整體結構框架。 其次，從構建通用軟、硬件平臺的角度，重點介紹了LPC2138(ARM)微處理器和nRF401無線射頻芯片主要特性及相關外圍電路的設計，并對系統的硬件抗干擾措施進行了分析。在完成硬件電路設計的基礎上，針對主控模塊設計了啟動代碼，分析了uC/OS-II操作系統體系結構，進行了系統移植，形成了完整的軟硬件開發平臺。 最后，在學習研究uC/OS-II操作系統程序設計技術的基礎上，討論了系統相關驅動程序和通信協議等底層軟件的開發方法，完成了基本的層次化，模塊化軟件設計，對系統無線傳輸功能進行了驗證，并對系統將來的功能擴展和工程應用提出了構想。
上傳時間： 2013-07-06
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二十世紀九十年代以來，隨著嵌入式系統的蓬勃發展，嵌入式技術開始滲透到數控領域，傳統數控技術與嵌入式技術相結合，新型嵌入式數控技術進入一個高速發展的階段。激光切割由于具有切割尺寸質量好、速度快、精度高、效率高等優點，在工業數控系統中具有非常廣泛的應用。基于嵌入式的激光切割數控系統是嵌入式技術在激光切割應用中新的探索,對于激光加工工業有著重要的意義。本文以ARM與R8C為平臺，對以激光切割為應用的嵌入式數控系統的設計進行了研究。 本文介紹了嵌入式數控系統的原理、體系結構和硬件組成以及激光切割和原理、發展和特點，然后從硬件和軟件兩個方面對系統的具體設計進行了研究。介紹了上位機ARMS3C44B0和下位機R8C/17的特點，執行機構步進電機的控制原理，對外圍設備相關設計進行了研究，包括上位機ARM S3C4B0的串口通信、LCD顯示、觸摸屏的設計，已及下位機R8C/17的串口通信與對步進電機的控制。介紹了嵌入式操作系統UC/OS-II的原理及特點，UC/GUI的特點及應用。對系統各功能模塊的軟件設計進行了研究，包括嵌入式操作系統上任務的設計和通訊、系統人機界面的設計。研究了兩種激光切割路徑的算法，包括通用的來回掃描切割算法以及作者研究的實際路徑切割算法。
上傳時間： 2013-07-22
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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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隨著科學技術的飛速發展，各科學領域對測試技術提出了越來越高的要求。調速器試驗臺是調試、校驗調速器性能的一種試驗工具，是船舶修造廠、尤其調速器修造專業廠必須具有的試驗設備。基于ARM嵌入式平臺和uC/OS-II實時操作系統的嵌入式控制調速器試驗臺是基于國內外調速器測試技術的發展趨勢和工作的實際要求。本調速試驗臺充分利用了嵌入式單片機技術和傳感器技術，通過采用多種傳感器采集系統所需要的數據，例如直流電機的轉速、調速器的齒條位移等等，經過單片機系統處理并輸出結果來實現調速器試驗臺的功能，并運用新型的全彩液晶顯示屏將各種試驗數據顯示出來。 本文主要是針對調速試驗臺控制系統的研究，在分析了嵌入式軟硬件可實現模塊化設計的基礎上，借鑒了“開發平臺”的設計思想，首先，在ARM嵌入式最小系統的基礎上架構通用的硬件平臺，對測控平臺的硬件結構進行設計，特別是對于關鍵的接口電路進行了比較深入的研究，針對不同的應用，集成了多種接口電路。其次，在實現嵌入式實時多任務操作系統uC/OS-II在ARM上可移植的基礎上，架構了通用的軟件平臺，對接口電路驅動程序進行模塊化設計。最后，研究了基于參數實時可變型的一種新型的PID控制算法，并將此PID算法作為調速試驗臺的控制算法。 通過對本系統的研究開發，提高了調速器試驗臺的測試精度，也使性能更加穩定可靠，實現了整個測試過程的自動化，從而減輕了試驗人員的勞動強度，提高了工作效率，降低了試驗成本，也同時消除了安全隱患，因此對本課題的研究具有較大的現實意義。
上傳時間： 2013-07-20
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隨著計算機技術、半導體技術、微電子技術技術的不斷融合，嵌入式系統的應用得到了迅猛發展。本文以嵌入式系統開發為背景，研究基于ARM和μC/OS-II的嵌入式系統及其在加密解密模塊中的應用。 本文在介紹了嵌入式系統和硬件實現Rijndael算法的研究現狀之后，簡要概述了Rijndael加密算法的結構、輪變換、密鑰擴展和該加密模塊選用Rijndael算法的原因以及ARM系列微處理器選型和S3C44BOX芯片體系結構、開發板平臺的選擇和板上主體硬件電路等相關內容。 在深入地研究了Rijndael加密算法之后以及根據嵌入式系統的一般要求，本文設計了一個基于ARM和μC/OS-II的嵌入式加密模塊。該加密模塊采用了32位高性能ARM微處理器S3C44BOX為硬件核心，并以嵌入式實時操作系統μC/OS-II為軟件平臺，在ARM ADS1.2環境下進行系統軟件開發。該加密模塊充分地利用了ARM微處理器性能高、功耗低和成本低的優勢以及發揮了μC/OS-II可移植性好、穩定性和可靠性高的優點。 本文重點論述了嵌入式加密模塊BootLoader文件的裝載、I/O端口初始化、基于S3C44BOX微處理器的μC/OS-II移植及應用軟件部分中任務和模塊的流程設計。在該加密模塊應用軟件設計部分中，對各個任務的創建、定義、優先級設置和事件的定義、對文件的操作進行了設計，并且按照系統軟件設計的流程描述了模塊所有任務和部分子模塊的功能。
上傳時間： 2013-05-24
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變電站電壓無功綜合控制是通過自動調節有載變壓器的分接頭和投切并聯補償電容器組來實現的，它是確保電壓質量和無功平衡、提高供電網可靠性和經濟性的重要措施。采用九區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節變壓器分接頭和投切電容器組的缺陷，甚至可能會出現震蕩現象。 本文針對上述不足，根據有功功率和無功功率的負荷預測曲線，以降損收益最大為適配值函數，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節次數的增加，在此基礎上建議了一種確定最佳調整次數的方法。還建議了一種有約束線性最小二乘算法，基于變電站內的量測數據以及變壓器的參數來估計系統電壓和系統阻抗參數。算例結果表明建議的方法是可行的，并且具有可以有效地減少調節次數的特點。基于ARM的LPC2292微控制器和嵌入式實時操作系統(μC/OS-II)，采用ADS1.2開發工具進行編程，實現了變電站內電壓無功綜合控制功能。軟件模塊開發主要包括：嵌入式實時操作系統(μC/OS-II)和圖形用戶界面GUI移植，數據讀取任務，數據處理任務，電壓無功控制任務，基于GPRS/CDMA的通訊任務、鍵盤掃描和液晶顯示任務等。采用信號發生器產生電能信號，采用繼電器的動作模擬變壓器分接頭檔位的調節和電容器組的投切，構建了一個變電站內的電壓無功控制模擬測試臺，對提出的設計方案進行了全面的功能測試，測試結果表明提出的設計方案是可行的。
上傳時間： 2013-04-24
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