半導體技術的迅猛發展使得微控制器集成度越來越高，計算速度越來越快，價格和功耗越來越低。近年來異軍突起的一些32位ARM微控制器工作主頻高達幾百兆，很好的解決了困擾工程師們的實時性問題。 隨著計算機、通訊和控制技術的發展，工業控制系統正在朝著網絡化、分布化的方向發展。現場總線既是一個開放通信網絡，又是一種全分布控制系統。現已廣泛應用于多個工業領域。CAN總線即是現場總線的一種，它主要應用于各種設備檢測及控制，被公認為最有前途的現場總線之一。 本文基于ARM微控制器AT91RM9200，開發了一套帶有CAN總線接口的海洋氣象要素觀測系統。該系統可以掛接多個CAN總線傳感器節點，同時還具有以太網、USB、RS232、RS422、RS485等多種通信端口，并且可靠性高、抗干擾能力強。CAN總線傳感器節點，由傳感器、微處理器芯片(內嵌CAN控制器)和CAN收發模塊組成，可以獨立完成某一項或多項氣象要素的數據采集，同時還能實現與CAN總線的數據交換。 論文首先介紹了海洋氣象要素觀測系統的總體設計，接著介紹了傳感器節點的CAN總線實現方案，然后詳細闡述了以AT91RM9200為核心的開發平臺的硬件組成及實現，并以此硬件平臺為基礎，詳細的論述了嵌入式Linux開發流程以及移植到具體硬件平臺需要完成的工作，如U－BOOT的移植、Linux內核的編譯與裁剪、文件系統的制作、驅動程序的編寫、以及應用程序的開發。
上傳時間： 2013-05-20
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隨著電子技術的快速發展，嵌入式系統已經成為熱點。嵌入式系統大量應用在自動控制、工業設備和家用電器當中。當前應用的產品常以嵌入式處理器的形式出現，常用的如PDA、交換機、路由器等。嵌入式的廣泛應用大大提高了人們的生活水平。位置敏感探測器（Position Sensible Detector）是一種基于半導體PN結橫向光電效應的光電器件。它具有分辨率高、響應速度快、信號處理電路相對簡單等優點。我們經常將PSD應用在與位置、距離、位移、角度的微小測量有關的場合。本文選用了一維PSD作為系統的探測器，結合嵌入式技術，將PSD應用于微小位移測量，實現了對微小位移的檢測。 本研究以PSD、ARM、PC機為核心完成了對位移測量系統的設計。以PSD為核心實現了對信號的轉換，利用PSD結合光學三角測量法將位移信號轉換成電壓信號，然后對電壓信號進行放大、濾波等處理之后交由A/D器件進行模數轉換。以ARM為核心，主要實現了對數據的處理，存儲和通信等功能。將取得的數字量信號通過特定的軟件程序編程得到位移信號。以PC機為核心，利用VB6.0實現了對實驗數據的顯示。PC根據得到的值與設定值進行比較，根據這個差值我們可以對系統進行進一步的完善。分析了位移傳感器技術、微處理器ARM和嵌入式操作系統的特點、優勢和國內外的研究現狀；而后介紹了微小位移測量系統的總體功能、系統的總體硬件框架；敘述了位置敏感探測器PSD的原理和結構，介紹了將PSD應用于位移測量的設計過程；在ARM最小系統的硬件平臺下，結合PSD實現了整個系統的硬件設計；軟件設計上，以uClinux操作系統作為軟件平臺，利用內核裁剪技術，移植了BOOTLOADER，設計了Linux驅動程序和應用程序；最后在系統進行調試的時候，對系統進行了必要的改進，主要是設計了相應的非線性補償電路，利用MATLAB對實驗數據進行了擬合與分析。通過實驗數據表明，基于ARM和PSD的微小位移測量系統具有精度高，響應速度快，并且成本低等優點。
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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隨著計算機技術的發展，嵌入式系統已成為計算機領域的一個重要組成部分。本文用嵌入式系統構建了一個電力機車主變壓器故障診斷試驗平臺。 在電力機車主變壓器綜合測試及故障診斷領域中，我國幾個大型的電力機車廠的變壓器測試依然采用人工讀數，而這種方法的特點是：效率比較低，數據存在誤差等。因此非常有必要采用自動測試系統，而如果用工控機作為控制中心來進行測試，成本將比較高，因此，本文采用基于ARM的嵌入式系統作為控制中心來進行測試。這樣系統的成本更低，操作更方便，數據更準確。 本文詳細地介紹了基于ARM微處理器ST2410及Linux操作系統的電力機車主變壓器綜合測試及故障診斷系統的開發與實現過程。主要有三部分：硬件平臺設計與實現部分；軟件平臺設計部分；應用程序的開發等3部分。 本論文的研究主要是基于ARM-linux的平臺。它的內核模塊采用了ARM920T核的S3C2410，外部有SDRAM、FLASH、串口、網卡、鼠標、鍵盤、LCD等，同時還提供有擴展插槽，該平臺主要面向高性能的電力、工業控制等，適用于網絡的研究；本文探討嵌入式軟件開發模式，宿主機與目標機，交叉編譯環境的搭建，Linux內核和外設驅動的移植，以及圖形用戶界面QT和應用程序開發移植等；另外，在該平臺開發了應用程序，具體包括串口通信，網絡通信，數據庫編程等。
上傳時間： 2013-07-10
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SoC(System On a Chip)又稱為片上系統，是指將微處理器、模擬IP核、數字IP核和存儲器（或片外存儲器接口）集成在單一芯片上。SoC產品不斷朝著體積小、功能強的方向發展，芯片內部整合越來越多的功能。ARM架構作為嵌入式系統流行的應用，其應用的擴展面臨軟件擴充的問題，而X86平臺上卻有很多軟件資源。若將已有的X86軟件移植到ARM平臺，則可以在一定程度上解決軟件擴充的問題。 本論文針對X86指令在ARM中兼容的應用，以智能手機的應用為例，提出了基于ARM嵌入式平臺，使用X86指令到ARM指令的二進制翻譯模塊，達到對X86指令的兼容。主要研究ARM公司的片上總線系統——AMBA AHB和AMBA APB片上總線標準。對Multi-layer總線結構進行研究，分析了Multi-layer AHB系統中使用的Bus Matrix模塊的結構，從Bus Matrix模塊的內部矩陣結構和系統架構兩方面針對系統的特點作出優化。 最后介紹了論文采用的事物級模型與Verilog HDL協同仿真的方法和系統的控制過程，通過仿真結果的比較，驗證了利用二進制翻譯模塊實現X86指令執行的可行性和優化后的架構較適合于X86翻譯系統的應用。
上傳時間： 2013-06-28
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心血管系統疾病是現今世界上發病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作為一種非穩態的心電變異性現象，是指心電T波段振幅、形態甚至極性逐拍交替變化。大量研究表明，TWA與室性心律失常、心臟性猝死等有直接密切的關系，已成為一種無創獨立性預測指標。隨著數字信號處理技術和計算機技術的迅速發展，微伏級的TWA已經可以被檢出，并且精度越來越高。本文以T波交替檢測為中心，基于ARM給出了T波交替檢測技術原理性樣機的硬件及軟件，實現實時監護的目的。 在TWA檢測研究中，需要對心電信號進行預處理，即信號去噪和特征點檢測。小波分析以其多分辨率的特性和表征時頻兩域信號局部特征的能力成為我們選取的心電信號自動分析手段。文中采用小波變換將原始心電信號分解為不同頻段的細節信號，根據三種主要噪聲的不同能量分布，采用自適應閾值和軟硬閾值折衷處理策略用閾值濾波方法對原始信號進行去噪處理：同時基于心電信號的特征點R峰對應于Mexican-hat小波變換的極值點，因此我們使用Mexican-hat小波檢測R峰，通過附加檢測方案確保了位置的準確性，并根據需要提出了T波矩陣提取方法。 隨后文章介紹了T波交替的產生機理及研究進展，分別從臨床應用和檢測方法上展現了目前TWA的發展進程，并利用了譜分析法、相關分析法和移動平均修正算法分別從時域和頻域對一些樣本數據進行T波交替檢測。在檢測中譜分析法抗噪能力較強，但作為一種頻域檢測方法，無法檢測非穩態TWA信號，而相關分析法受呼吸、噪聲影響較大，數據要求較高，因此可以在譜分析檢測為陽性TWA基礎上，再對信號進行相關分析，從而克服自身算法缺陷，確定交替幅度和時間段。最后對影響檢測結果的因素進行討論研究，從而降低檢測誤差。 文章還設計了T波交替檢測技術原理性樣機的關鍵部分電路和軟件框架。硬件部分圍繞ARM核的Samsung S3C44BOX為核心，設計了該樣機的關鍵電路，包括采集模塊、數據處理模塊(外部存儲電路、通信接口電路等)。其中在采集模塊中針對心電信號是微弱信號并且干擾大的特點，采用了具有高共模抑制比和高輸入阻抗的分級放大電路，有效的提取了信號分量：A/D轉換電路保證了信號量化的高精度。利用USB接口芯片和刪內部異步串行通訊實現系統與外界聯系。系統軟件中首先介紹了系統的軟件開發環境，然后給出了心電信號分析及處理程序設計流程圖及實現，使它們共同完成系統的軟件監護功能。
上傳時間： 2013-07-27
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嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁減，適應應用系統，對功能，可靠性，成本，體積，功耗嚴格要求的專用計算機系統[1]。廣泛應用于軍事，信息家電，無線通信設備，消費類電子產品，移動計算平臺等諸多領域，是當今熱門的計算機開發技術。 隨著科學技術發展，人們生活水平提高，數字高清電視逐漸普及，在各大賣場，對銷售過程中展示設備也隨之提出了更高的要求。但據調查，在中國現有的高清播放系統普遍存在價格昂貴，損耗高，壽命短及外部接口少等缺陷，導致無法普及。 針對這一現狀，本課題設計了一種以嵌入式處理器ARM系列32位嵌入式EM8623芯片為硬件平臺，嵌入式實時操作系統uclinux為系統軟件平臺的高清播放系統。 ARM(Advanced RISC Machines)既是一種處理器架構，又是公司的名稱，該公司主要設計處理器架構，并將其技術授權給其他芯片廠商。該處理器架構具有外型小，性能高等特點，多用于便攜式通訊工具，多媒體數字式消費類儀器和嵌入式系統解決方案等領域。本課題在充分考慮系統實用性和開發成本的基礎上，采用EM8623芯片為CPU，片外擴展FLASH和SDRAM存儲器。 uclinux系統從Linux2.0/2.4內核派生而來，雖然是為了支持沒有MMU(虛擬內存管理單元)的處理器而設計，但保留了操作系統的所有特性，為硬件平臺更好地運行提供了保證，也降低了軟件設計復雜度，提高了系統的實時性和靈活性，縮短了開發周期。 該高清播放系統具有工作時間長，性能穩定等特點，采用面向對象和面向過程綜合編程方法，ASM，C，C++多種語言混合編程方式實現，使系統具有很高的健壯性和可擴展性。 基于ARM的高清播放系統在現場運行穩定可靠，達到了預期的效果和實際要求。而且由于該高清播放系統外接接口豐富(包括常見的HDMI，S-Video，VGA，YPbPr，YCbCr)，連接使用方便，所以具有很好的市場價值，可廣泛應用于電視銷售柜臺，化妝品展示柜臺，聯網廣告機等領域。
上傳時間： 2013-04-24
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小型無人直升機具有懸停、側飛、倒飛等獨特的飛行特性，能夠實現固定翼飛機所不能完成的飛行動作，在軍事和民用方面都有很大的應用需求。飛行控制系統是小型無人直升機系統的重要組成部分，是飛行控制算法的運行平臺，也是實現小型無人直升機自主飛行的關鍵部分。進行小型無人直升機飛行控制系統的研究具有重要的現實意義。 本文圍繞小型無人直升機飛行控制系統的設計與實現展開論述。首先，文章對目前小型無人直升機及其飛行控制系統的研究現狀與發展趨勢進行了綜述，在此基礎上提出了一種以ARM處理器為控制核心、以CPLD為輔助控制器件的飛行控制系統方案。 其次，文章重點描述了小型無人直升機飛行控制系統的軟硬件設計過程和相關方案。飛行控制系統的硬件部分由ARM模塊和CPLD模塊兩大部分組成，其中包括數據采集電路、串口通訊電路、舵機控制電路、電源電路等硬件功能模塊。軟件部分由基于Linux2.6內核的操作系統和相關的設備驅動組成，并設計了基于SD卡的軟件存儲系統。 最后，文章對小型無人直升機的導航控制系統進行了一些探討。討論了從飛行控制系統到導航控制系統的平臺升級方案和小型無人直升機在未知環境中的導航控制算法。
上傳時間： 2013-05-20
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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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CAN總線作為最有前途的現場總線之一，其應用范圍已逐漸擴展到航空領域，并有望作為次級總線與目前的航空總線互連組網。ARINC429總線則是航空領域比較常用的航空總線之一，很多航空電子設備都采用此總線。解決好CAN總線與ARINC429總線的互連問題，必將能夠使CAN總線在航空領域得到更廣泛的應用。本文的工作就是為解決這一總線互連問題而開發出總線網關系統，即CAN-ARINC429網關。 隨著嵌入式技術的飛速發展，嵌入式系統的成本低、體積小、穩定性好等眾多優點使其應用領域越來越廣。本課題將嵌入式技術應用到CAN-ARINC429網關系統開發中，采用比較有影響力的嵌入式處理器ARM作為網關系統的核心，開發了網關系統的硬件部分和軟件部分。 本文著重討論了CAN-ARINC429網關系統設計的三大部分：硬件設計、控制軟件設計和用戶軟件設計。硬件設計部分完成了CAN和ARINC429的總線數據收發電路設計，以及ARM處理器分別與CAN總線控制器和ARINC429總線協議芯片的接口電路設計。控制軟件部分是在Linux平臺下開發的，因此本文控制軟件部分首先研究并實現了Linux平臺下ARM編譯系統的建立，其后的程序啟動代碼和總線數據交換設計是控制軟件的關鍵部分，CAN總線和ARINC429總線的數據收發程序設計在本文的控制軟件部分中也都有詳細討論。本文還開發了基于Windows平臺的用戶軟件，該用戶軟件是為提高CAN-ARINC429網關的通用性而設計，具有網關工作方式設置和功能測試等功能。在給出對CAN-ARINC429網關的測試報告后，本文對課題的研究工作進行了總結和展望。
上傳時間： 2013-04-24
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