目前嵌入式系統在工業控制和智能家電方面運用地越來越廣泛,嵌入式系統應用于安防報警產品,使安防報警產品越來越智能化。未來產品技術將朝著數字化、無線化、集成化方向發展,因此本文設計了一個基于嵌入式系統的安防報警器。 嵌入式防盜報警系統,由可編程主機、遙控器、各種防盜、防搶探測器組成,可通過局域網與小區的監控中心連接,組成一套有線安全防范網絡。一旦發生情況,能把報警信息通過通訊網絡瞬間遠程傳輸到用戶設定的電話、手機、傳呼機。同時向監控中心報告,監控中心電腦確定發生警情的地址,及時調動人員作出快速處理。 本文設計以32位ARM920T處理器s3C2410A為主控芯片,操作系統采用嵌入式LINUX操作系統。本文詳細闡述一下幾點: (1)研究了GSM MODEM的數據傳輸的特點和工作原理,熟悉控制短信貓的AT指令;分析了煙霧、防盜、煤氣等傳感器的性能指標和門限數據。為下面的系統的設計與研究提供了必要的理論基礎。 (2)建立硬件開發平臺,對ARM處理器平臺的集成功能進行了研究。其中重點研究了ARMS3C2410處理器,對其性能進行了分析;對處理器的內存設計進行的分析;對所應用的串口電路進行了詳細的研究。 (3)采用了嵌入式Linux系統作為操作系統,對Linux系統的內核和文件系統作了進一步的研究。詳細研究了Linux系統的bootloader的功能以及它的編譯與燒寫;Linux內核的剪切、編譯和燒寫;Linux文件系統的編譯與燒寫;加載Linux各種服務,比如NFS協議服務。為系統開發搭建了軟件平臺。 (4)ARM處理器與GSM MODEM通過串口進行數據傳輸的軟件設計;ARM處理器與監控中心的網絡傳輸的軟件設計。本系統實現了Linux系統串口和網口進行數據的傳輸,并對系統性能進行了測試,測試表明平臺達到設計要求,性能穩定。
上傳時間: 2013-04-24
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消防部門為什么要引入GIS/GPS技術?消防部門擔負著保護生命和財產安全的重任,但其可利用的資源卻非常有限。能夠有效利用寶貴信息對消防工作是至關重要的。這出于多種理由,如:火情的需要,營救力量,戰術布置,火災記錄,反應時間等。傳統方法需要大量的圖紙,報告和歷史記錄。這些數據來自于不同的地方,而且數據格式不一致。因此要花費大量的時間進行數據搜集、準備和統一成可用的數據格式。如何更高效的搜集利用數據,如何進一步提高消防部隊的快速反應能力,加強消防車輛的動態管理、動態調度、動態指揮等。這些都是現行消防指揮調度系統中迫切需要解決的問題。而在消防指揮調度系統中引入GIS/GPS技術恰恰解決了這些問題。 各地的消防車輛動態管理子系統普遍上是利用GPS衛星定位技術,通過GPRS無線通訊網絡,將滅火出動途中、滅火戰斗中的消防車輛的行駛路線、車輛位置信息實時傳送到消防調度指揮中心,在指揮中心的電子地圖上顯示出行車路線和消防車輛位置信息。指揮中心的調度員根據情況,通過無線通訊設備,及時對參戰車輛進行調度指揮和行車路線矯正。 本消防車輛調度系統采用M/S(Mobile/Server)模式,本文論述了終端部分的設計和實現。終端采用ARM硬件平臺,并在此基礎上,集合全球衛星定位技術(GPS)、嵌入式地理信息系統技術(eGIS)、通用分組無線服務技術(GPRS)、計算機網絡技術等于一體,實現消防車輛的動態管理、調度、指揮的子系統。實現GPS的車輛導航、車輛跟蹤、車輛定位、車輛調度等功能。從而更加形象和直觀的對現行消防車輛動態管理系統進行了改進。 當前,隨著社會經濟的快速發展,高層建筑、地下工程、石油化工、公眾聚集場所的大量涌現,火災日趨多樣化、復雜化,快速地處置災害事故,有效地保護市民生命和財產安全,已成為消防隊伍面臨的一項緊迫任務。如果能充分地發揮和挖掘GPS技術在消防領域上的應用,拓展和利用它的功能,進行消防通信的改革,這將更好地協助消防隊伍為社會的經濟和人民生命安全保駕護航。
上傳時間: 2013-04-24
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大多數現在的PCL打印機驅動程序都是將需要打印的文件(包括圖形或者文本)處理成JPEG文件發送到打印機進行打印,因為這樣一方面可以減少發送給打印機的數據量,一方面可以極大的簡化驅動程序的開發。而在打印機內部,這些JPEG文件又被解碼成BMP文件進行進一步的處理。采用這種方式工作的打印機JPEG解碼的工作占據了其CPU時間的一半以上,所以JPEG文件解碼引擎是打印機的核心之一,提高JPEG的解碼速度對于提高打印機的處理能力至關重要。 同時,JPEG文件解碼工作是一個計算密集型的作業,主要有兩個辦法提高它的速度:一個是設計更高效的算法,一個是采用性能更加強勁的CPU設備。在單核CPU的嵌入式環境中,JPEG編解碼速度已經幾乎到了極限,難有提升的空間,然而近兩年多核嵌入式芯片的出現,為大幅度提升它的性能提供了可能。 本文基于嵌入式的Linux平臺,采用ARM11 MPCore4核處理器,針對PCL,XL打印機控制語言的JPEG文件解碼設計和實現了一個高速引擎,主要內容為: 分析和解碼PCL,XL文件,提取出其中的JPEG文件。 對JPEG文件實現并行化解碼,在多個處理器核上并行處理,并針對多核處理器構架進行內存讀取等方面的優化。 針對多核處理器的特點和優勢,設計和實現多線程調度算法。 總結和提取數據,分析多核處理器相對于單核處理器的性能提升。 另外,為便于讀者理解,文中簡要介紹了ARM(SIMD)指令集,嵌入式匯編以及與硬件相關的一些概念。
上傳時間: 2013-06-16
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本文在結合全球衛星定位系統(GPS)和通用分組無線業務(GPRS)的基礎之上,利用嵌入式開發技術,采用ARM9為核心,設計開發了一個基于ARM和Linux的功能強大的車載監控終端。嵌入式車載監控終端是車載監控系統的重要組成部分。車載監控終端主要由GPS定位模塊、ARM監控終端和GPRS通訊模塊構成。GPS定位模塊主要是接收來自定位衛星的GPS信號,傳送給ARM監控終端,監控終端對數據解析后將位置信息與電子地圖匹配顯示在監控終端的LCD屏上,并定時通過GPRS模塊向后臺監控中心發送GPS定位數據實現實時監控,同時GPRS模塊也接收從后臺監控中心發來的指令,通過解析從而控制車載終端本地工作實現特定的功能。本文首先對車載監控系統的組成、功能以及關鍵技術進行了分析;然后闡述了車載監控終端硬件設計及實現方法;最后完成了車載監控終端的應用軟件的設計及實現。軟件上采用模塊化結構、多線程編程和Socket編程技術,實現了多通道高速數據獲取。 實驗結果證明,基于ARM和Linux的車載監控終端定位精度高,實時性好,數據傳輸及時可靠,實現了監控的基本功能,可以滿足實用化要求。
上傳時間: 2013-06-17
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隨著微處理器技術與信息技術的不斷發展,嵌入式系統的應用也進入到國防、工業、能源、交通以及日常生活中的各個領域。嵌入式系統的軟件核心是嵌入式操作系統。然而,國內在嵌入式系統軟件開發上有很多困難,主要有:國外成熟的RTOS大都價格昂貴并且不公開源代碼,用好這些操作系統需對計算機體系結構有深刻理解。針對以上問題,免費公開源代碼的嵌入式操作系統就倍受矚目了,μC/OS-II就是其中之一。μC/OS-II是面向中小型應用的、基于優先級的可剝奪嵌入式實時內核,其特點是小巧、性能穩定、可免費獲得源代碼。 本文在深入研究μC/OS-II內核基礎上,將其運用于實際課題,完成了基于ARM架構的μC/OS-II移植及實時同步交流采樣的誤差補償研究。本文主要工作內容和研究成果如下: 1.剖析了μC/OS-II操作系統內核,重點研究了μC/OS-II內核的任務管理與調度算法機理,得出了μC/OS-II內核優點:任務調度算法簡潔、高效、實時性較好(與Linux相比)。 2.介紹了ARM9體系架構,重點講敘了MMU(存儲管理單元)功能。為了提高交流采樣系統的取指令和讀數據速度,成功將MMU功能應用于本嵌入式系統中。 3.完成了μC/OS-II操作系統在目標板上的移植,主要用匯編語言編寫了啟動代碼、開關中斷、任務切換和首次任務切換等函數。 4.針對國內外提出的同步交流采樣誤差補償算法的局限性,本文從理論上對同步交流采樣的準確誤差進行了研究,并嘗試根據被測信號周期的首尾過零點的三角形相似法,求出誤差參數并對誤差進行補償。此外,考慮到采樣周期△T不均勻,經多次采樣后會產生累積誤差,本文也給出了采樣周期△T的優化算法。 5.完成了系統硬件設計,并根據補償算法和△T優化法則,編寫了相應采樣驅動和串口驅動。最后對實驗數據進行了分析和比較,得出重要結論:該補償算法實現簡單,計算機工作量小,精度較高。
上傳時間: 2013-04-24
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課題分析了目前國內外減搖鰭控制技術的發展與現狀,重點講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的功能設計與實現方案。 減搖鰭是一種由微機控制的自動化程度很高的船舶減搖裝置。減搖鰭控制系統根據人為輸入的信號和來自鰭本身的反饋信號,及時輸出不同的控制指令,控制鰭轉動到期望的角度,達到減小船舶橫搖的目的。但目前大多數的減搖鰭控制器使用單片機作為主處理器或者以工控機為基礎開發而來的,前者集成度不高,穩定性也不好,而后者成本較高。因此,課題設計了一款新型的基于ARM嵌入式處理器的嵌入式減搖鰭控制器,解決了上述問題。 該系統主要由硬件平臺和軟件平臺兩部分組成。硬件平臺主要包括基于飛利浦公司的LPC2290的控制器核心電路和輔助實現控制的驅動電路;軟件平臺主要是基于ARM的軟件,包括啟動代碼和應用程序;為實現系統的可靠運行,同時也采取了一些保證系統可靠性的措施。 目前,減搖鰭系統大多采用基于力矩對抗原理的PID控制器。由于船舶橫搖運動的非線性、復雜性、時變性以及海況的不確定性,經典PID控制很難獲得令人滿意的控制效果。因此,如何實現PID參數的自整定就顯得猶為重要。模糊控制事先不需要獲知對象的精確數學模型,而是基于人類的思維以及經驗,用語言規則描述控制過程,并根據規則去調整控制算法或控制參數。本論文將模糊控制與PID控制相結合,實現了無須精確的對象模型,只須將操作人員和專家長期實踐積累的經驗知識用控制規則模型化,然后用模糊推理在線辨識對象特征參數,實時改變控制策略,便可對PID參數實現最佳調整。 研究結果表明:采用該控制手段能較好的滿足設計要求,開發的嵌入式減搖鰭控制系統具有設計合理、集成度高、性價比高、性能優越、抗干擾能力強、穩定性好、實時性高等優點。同時能夠適應減搖鰭控制系統智能化的發展趨勢,所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價值及意義。
上傳時間: 2013-06-06
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現在,下一代嵌入式微處理器和軟件面臨著不斷減小的產品壽命。而由此產生的縮短的研發周期則要求設計者能夠在更短的時間內開發出更為復雜的處理器和軟件。為了解決這個問題,嵌入式系統的仿真逐漸成為在新的可編程結構的開發中必不可少的工具。對于嵌入式系統仿真核心的指令集仿真器,由于普遍使用的解釋型仿真器的性能較低,從十幾年前開始,人們就開始了對編譯型指令集仿真器的研究。但是,由于編譯技術的限制,它從來沒有能夠在商業產品中推廣。 ARM公司06年新推出的Cortex-M3系列芯片已經廣泛應用在無線傳感器網絡等領域。本文將針對基于ARM Cortex-M3的嵌入式系統設計出一個仿真平臺,以ARM Cortex-M3 所采用最新的Thumb-2 指令集作為目標指令集,設計了其仿真器,給出了一種優化的解釋型指令仿真機。 1.首先介紹了Thumb-2 指令集的編程模型,包括目標指令集支持的處理器的模式、寄存器和存儲器的組織。 2.其次建立了仿真平臺。在平臺的建立過程中,設計了結合編譯技術速度和解釋技術靈活性的仿真機;完成了Thumb-2 指令集體系結構的描述;實現了存儲器接口,從而可以滿足目標指令集對存儲器的訪問要求;介紹了ELF 文件格式,并設計了將ELF 文件中的指令和數據裝入存儲器的裝載程序。 3.最后以一個基于ARM Cortex-M3 處理器的機器小車嵌入式系統為例,對仿真平臺進行功能上的驗證。
上傳時間: 2013-07-19
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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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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
上傳用戶:Miyuki
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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