嵌入式系統在眾多工業領域扮演著越來越重要的角色，但是因嵌入式系統的資源受限緣故，導致在嵌入式系統上很難實現復雜計算算法。此外，當前嵌入式系統設計階段和實現階段的分離現狀，致使嵌入式系統開發耗時且昂貴。為解決這些問題，本書提出了一種低成本、可重復使用且可重構的嵌入式系統設計與實現集成開發環境。為了減少成本，該集成環境全部是采用自由和開放源代碼軟件，如Linux操作系統和Scilab計算平臺等。 本文主要包括以下內容： 1、構建嵌入式Linux開發環境及移植相關軟件包到嵌入式ARM平臺，首先詳細的描述了如何使用Buildroot工具包制作交叉編譯器，并描述Minicom、TFTP和NFS等嵌入式開發相關工具，最后詳細的描述了如何移植嵌入式圖形用戶界面TinyX和嵌入式窗口管理器JWM。 2、構建Scilab-EMB嵌入式計算平臺，首先介紹了數值計算軟件Scilab，然后詳細的描述了如何在ARM系統上實現Scilab-EMB嵌入式計算平臺。 3、開發Scilab數據采集工具包，實現Scilab與底層設備通訊，該工具包PC版和ARM版均支持串口和以太網接口，且均支持Modbus現場總線。PC版額外支持OPC協議。 4、基于Scilab構建虛擬控制實驗室，驗證該平臺的可行性及性能。 本文創新點： 1、國內外率先提出了一種新的以Scilab為核心的嵌入式計算平臺方案，并在國內外首次實現了Scilab到ARM平臺的移植； 2、開發了Scilab-DAQ數據采集工具包，有效的實現了Scilab與底層設備的通訊。 通過虛擬實驗室的建立，驗證了該嵌入式控制平臺能夠勝任多種復雜算法。 該嵌入式計算平臺解決方案和Scilab-DAQ數據采集工具包已經受到國內外同行的關注，并被多家科研機構、學校和公司所采納和使用。
標簽： Scilab-EMB ARM-Linux 嵌入式 計算
上傳時間： 2013-05-30
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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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嵌入式系統近年來隨著其信息化、智能化、網絡化的發展，被廣泛應用于信息家電、移動設備、網絡設備和工控仿真的領域，成為繼IT網絡技術之后，又一個信息產業的主流。本設計使用的是ARM9嵌入式開發板。ARM（AdvancedRISCMachines）公司的32位RISC處理器有著高速度、低功耗、低成本、功能強、特有16/32位雙指令集等諸多優異的性能。 隨著生產業快速發展，工廠企業車間的不斷增加，對廠房的管理和設備的保護越來越受到重視。本論文主要闡述了監控系統中無線終端的設計與研究，其中涉及到嵌入式網絡瀏覽器在工廠監控設備中的應用，本監控系統的采集設備如攝像頭、儀表等將視頻、圖像、溫度等數據通過下位機上傳至控制中心，控制中心將這些數據存儲于網頁中，用戶使用手持終端，以無線上網的方式，通過嵌入式瀏覽器登陸網頁，實現遠程監控，達到實時監控的目的。 本論文第一章綜合敘述嵌入式系統的基本概念。第二章闡述基于S3C2410X的嵌入式系統開發平臺的基本架構及各個組成部分。第三章介紹了監控系統無線終端的開發平臺的設計。第四章主要闡述了LCD觸摸屏校正程序的設計。第五章講述了嵌入式瀏覽器的研究，makefile的編寫與電機控制模塊的設計。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著嵌入式技術的發展，ARM處理器以其獨特的優勢在計算機、電子和通信的各個領域得到廣泛應用，將網絡技術、控制技術和視頻監控技術相融合，在更大程度上促進了家庭生活的信息化和自動化。系統采用先進的ARM處理器作為控制平臺，與使用C51單片機相比，提高了性能，縮短了開發周期；與使用傳統的PC機相比，兼顧了系統功能，又節約了成本，在家庭自動化領域具有較好的理論價值和廣闊的應用前景。 本文在分析國內外家庭自動化發展現狀的基礎上，采用先進的ARM技術，給出了多模式網絡通信方案，解決了家庭自動化系統對不同通信網絡的兼容性問題，在公用電話網語音通信中，提出了通信狀態機模型，討論了電話按鍵檢測和超時無選擇的問題，對語音處理技術的實現進行了研究；在無線網絡通信中，通過短消息的發送和接收，實現了遠程用戶和系統之間的信號傳輸，對系統無線GPRS通信的實現進行了技術研究；在遠程圖像監控的實現中，給出了單幀圖像采集的實現方法，對C/S模式下遠程監控技術進行了研究；為實現系統與終端之間的信號傳輸，給出了家庭內部控制網絡接口設計方案，實現了家電設備控制和自動報警功能，在系統安全問題方面，給出了系統身份認證的實現方法。在此基礎上，構建了一個低成本、高性能、高可靠性的家庭自動化系統。
上傳時間： 2013-06-21
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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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隨著經濟的快速發展，人們生活節奏的提高，照顧家庭的時間越來越少。人們越來越感覺時間的緊張，不但要周旋在繁雜的工作之中，同時也要兼顧自己的家。而現有的嵌入式硬盤錄像機雖然功能豐富，產品日益成熟，但在家用系統中應用成本太高。因此本文設計了一款高性能、低成本的實時圖像監控系統，能讓人們在繁忙的工作之余實時了解住所的安全情況。 本文首先提出了該圖像監控系統的總體設計方案，并就系統硬件平臺的設計進行了詳細的論述。硬件部分主要包括主控芯片$3C2410與Flash、SDRAM存儲器接口電路，USB接口電路，以太網接口電路，UART串行接口電路，JTAG接口電路以及電源電路。 其次，本文研究了嵌入式IAnux移植的關鍵技術，包括交叉編譯環境的建立、Bootloader 的設計、內核移植以及文件系統加載的方法，并通過裁剪Linux內核將標準Linux 2.4.18移植到目標平臺。同時分析了現有文件系統的優、缺點，在目標平臺上移植了快速、高效的YAFFS文件系統，增強了系統的健壯性和高效性。 再者，本文修改并移植了LJSB攝像頭的驅動程序。研究了基于Vide041inux技術的圖像采集的數據結構和原理，詳細地闡述了圖像采集實現的過程和關鍵步驟，利用Vide04Linux API函數完成了圖像采集程序的設計，使用內存映射方式實現了圖像的快速采集，并對圖像數據進行了JPEG壓縮，提高了圖像采集的效率。研究了Web Server和Java Applet技術，實現了遠程圖像監控。通過重新編譯移植Webcam Server應用程序實現了網絡攝像機的功能。 最后，本文給出了系統的測試方法及運行結果，并總結了所做的工作和存在的問題，提出了系統改進的意見。 本文設計的圖像監控系統具有高性能、低成本、小體積等特點，采用開源的Linux作為軟件平臺，保證了系統的穩定性、安全性，具有較高的性價比和較強的適用性。
上傳時間： 2013-07-28
上傳用戶：pei5
目前，織機向著高速化、智能化方向發展，無梭織機也越來越占主導地位，開發中高檔織機控制系統是當前紡織機械領域的重要課題。織機的電子送經和卷取控制系統是中高檔織機控制的關鍵技術之一，同時它也是無梭織機優越于有梭織機的重要特征之一，因此研究送經和卷取控制系統具有重要意義。 本文研究的內容是織機的送經和卷取控制系統，主要目的是保證織機在織造過程中紗線張力的動態穩定。主要工作如下： （1）在分析送經卷取系統原理和功能的基礎上，提出了一種用較低成本完成所需控制功能的解決方案——以ARM嵌入式處理器S3C44B0為中心構建硬件平臺，以嵌入式操作系統uClinux為基礎構建軟件平臺。 （2）利用嵌入式處理器S3C44B0豐富的硬件資源，對電子送經卷取控制系統進行硬件設計：包括以S3C44B0為核心的最小系統電路的設計、與上位機通訊接口電路的設計、經紗張力檢測與采樣電路的設計、伺服電機驅動接口電路的設計和編碼器接口電路的設計等． （3）利用嵌入式操作系統uClinux高實時、多任務等優點，對電子送經卷取控制系統進行軟件設計： ●在分析uClinux系統的特點和功能的基礎上，完成了在硬件電路板上的移植； ●在分析系統引導程序功能的基礎上，完成了Boot Loader的設計； ●完成了系統設備驅動程序的設計：包括串口驅動程序設計、A/D驅動程序的設計和IIC驅動程序的設計等； ●在對織機工藝了解的基礎上，以模塊化的思想完成了系統應用程序的設計：包括張力傳感器數據采集模塊、控制算法模塊和通訊模塊等； （4）詳細介紹了整個控制系統的調試過程。 本文設計的系統能使控制的經紗張力恒定，反應快速，控制精度高，很好地解決了開車痕等問題，能滿足中高檔織機的要求，具有實際應用價值。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：athjac
隨著計算機技術和互聯網技術的發展，嵌入式系統已成為近年來新興的研究熱點。嵌入式系統的硬件核心是嵌入式微處理器，ARM處理器以其高性能、低功耗、低成本等優點占領了嵌入式系統處理器的大部分市場，基于ARM的嵌入式系統的應用已深入到工業控制、網絡通訊設備等領域。Linux作為功能強大、源碼公開的操作系統，在嵌入式領域中被廣泛應用。 本文針對自動售貨機控制系統在校園一卡通系統中的應用要求，以開發具有射頻卡結帳功能的新型自動售貨機控制系統，并與校園一卡通信息管理系統相連為目標，提出了基于ARM-Linux的自動售貨機控制器總體設計方案。根據方案對自動售貨機控制系統進行總體設計，在分析嵌入式軟硬件可實現模塊化設計的基礎上，采用數據處理能力強和能夠實現數據網絡傳輸的HMS30C7202微處理器，對ARM處理器最小系統和關鍵的接口電路進行了硬件結構設計，系統擴展有FLASH、EPROM、以太網接口、RS232接口、GPIO接口、USB接口等外圍電路。利用Protel軟件完成了開發板的原理圖設計、繪制以及印刷電路板布局布線工作，PCB設計以高速電路設計為準則，集成了多種接口電路，完成了硬件系統的設計。研究了嵌入式Linux操作系統下的自動售貨機控制系統軟件環境建立方法，論述了移植Linux到ARM控制板的過程，分析了嵌入式軟件的應用程序架構與各部分設備驅動程序的設計方法，設計了硬件驅動程序。在嵌入式軟、硬件開發的基礎上，對基于ARM的嵌入式自動售貨機控制系統進行實例研究和系統功能調試，完成了自動售貨機控制系統的基本功能，并使系統能夠基于以太網進行數據通信，為進一步的開發和應用提供了良好的基礎。
上傳時間： 2013-07-05
上傳用戶：Ruzzcoy
在電力現代化建設中，提高發電機發電效率是其中重要的一環，氫氣作為導熱性冷卻介質廣泛的應用于發電設備，作為冷卻劑，它可以有效地提高其發電效率，但它又是一種易燃易爆氣體，所以使氫氣參數處于正常范圍，保證發電機高效、安全正常工作就變得至關重要，因此對氫氣參數進行實時監測有著重要的意義。 本論文研究和開發了基于ARM和CPLD的氫氣參數監測系統，首先簡要的分析了氫冷發電機系統對氫氣參數進行監測的必要性以及當前電力系統氫氣參數監控系統的發展情況。然后提出了一種利用無線通信手機短消息業務SMS、工控總線Modbus通信協議和RR485總線、SD卡海量存儲等技術實現發電機系統多氫氣參數的現場實時監測系統的設計方案。該方案以功能強大的ARM處理器作為系統的核心。采用高精度的16位AD轉換芯片，并使用兩種濾波算法的結合對信號進行數字濾波，滿足系統對氫氣參數采集精度的要求。同時系統結合CPLD技術，用于解決系統內微控器I/O口不足以及SD卡驅動的問題，本論文采用一片CPLD擴展I/O口，每一個擴展的I/O口都分配固定的地址，ARM微控器可以通過外部總線控制擴展I/O口的輸出電平。SD卡(Secure Digital Memory Card)中文翻譯為安全數碼卡，是一種基于半導體快閃記憶器的新一代記憶設備，具有低成本，大容量的特點，系統的歷史數據存儲使用了SD卡作為存儲介質，系統并沒有直接使用ARM處理器讀寫SD卡，而是使用了擁有1270個邏輯單元的MAXⅡ1270 CPLD來驅動SD卡，在CPLD中使用VHDL語言設計了SD卡的總線協議，外部總線接口，SRAM的讀寫時序等，這樣既可以提高微處理器SD卡的讀寫速度，增強微處理器程序的移植性，又可以簡化微處理器讀寫SD卡的步驟并減少微處理器的負擔。 本論文的無線數據傳輸采用GSM無線通信技術的SMS業務遠傳現場數據，設計了GSM模塊的軟件硬件，實現了報警等數據的無線傳輸，系統的有線傳輸采用了基于Modbus通信協議的RS485總線通信方式，采用這兩種通信方式使系統的通信更加靈活、可靠。本論文最后分析了系統的不足并且提出了具體的改進方向。
上傳時間： 2013-05-26
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在鋼鐵制造工業中，高溫熔化狀態鋼水中的鋼渣檢測問題是一直以來未能很好解決的難題，鋼渣是鋼鐵冶煉過程中的副產品，鋼渣本身會直接降低鑄坯質量進而影響生產出的鋼材質量，另外鋼渣也會破壞鋼鐵連鑄生產連續性給鋼廠效益帶來負面效應。因此連鑄過程中鋼渣檢測是一個具有較大生產實際意義的研究課題。 本文以鋼包到中間包敞開式澆注過程中，保護澆注后期移除長水口后澆注過程中的鋼水下渣檢測為研究對象。在調研了國內外下渣檢測技術與下渣檢測設備的應用情況后，提出了一套將嵌入式技術與紅外熱像檢測技術相結合的鋼水下渣檢測系統的解決方案，并搭建了系統的原型：硬件系統平臺以紅外熱像探測器為系統的傳感器，以ARM7嵌入式微處理器與DSP數字信號處理器為系統運算處理核心；軟件系統平臺包含基于在ARM7上移植的μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統構建的嵌入式應用程序，以及基于DSP各類支持庫的嵌入式應用程序。該下渣檢測系統設計方案具有非接觸式檢測、低成本、系統自成一體、直觀顯示鋼水注液狀態、量化鋼渣含量等特點，能夠協助現場工作人員檢測和判斷下渣，有效減少連鑄過程中鋼包到中間包的下渣量。 本文首先，介紹了課題研究的背景，明確了研究對象，分析了連鑄過程中的鋼水下渣問題，調研了現有的連鑄過程中鋼包到中間包的鋼水下
上傳時間： 2013-05-25
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