在日益發展的電子技術和各行業對系統安全需求不斷提高的刺激下，原有基于X86系統架構機車監控顯示系統逐漸暴露出越來越多的缺陷，研制新型的機車監控顯示系統成為一種必然的趨勢，而不斷發展的MCU技術、嵌入式Linux、制造工藝等也給新型機車監控顯示系統的研制提供了技術保障。 本課題針對目前鐵路運營對安全、快速、準點等特性要求的不斷提高，研究基于ARM的機車監控顯示系統，設計出具有高可靠性、高效能、可維護性強的機車監控顯示系統。 本文首先分析了嵌入式技術發展現狀及其發展趨勢，對ARM技術的特點及其在嵌入式領域的應用進行了深入研究；進而，分析了國內現有基于PC/104總線模式擴展的機車監控顯示系統的優缺點以及國外先進機車監控顯示系統的發展現狀及技術特點。對如何有效提高系統的可靠性、可操作性進行了深入的研究，提出了利用ARM處理器與嵌入式操作系統Linux實現高可靠性機車監控顯示系統的思路，并在此思路指導下完成了基本研究和具體設計。 在完成樣機試制后，結合鐵路產品的高可靠性要求，本文最后對影響系統可靠性的若干性能指標進行了測試：高低溫測試、靜電放電測試、EMC測試、絕緣耐壓測試、振動測試等，并對設計過程中一些欠考慮的因素提出了解決方案。實際測試表明，基于ARM技術的機車監控顯示系統滿足我國鐵路未來若干年監控安全的需要。
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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直流電動機由于具有良好的調速特性，寬廣的調速范圍，在某些要求調速的地方，特別是對調速性能指標要求較高的場合，如軋鋼機、龍門刨床、高精度機床、電動汽車等中，得到了廣泛地應用。國外這類調速系統的價格高，而國內的同類產品性能指標不夠穩定，因此設計一個性能價格比較高的直流調速系統，對工業生產具有重要的現實意義。 本文采用ARM S3C2410為控制芯片，以模糊PID為智能控制方法，設計了基于實時嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ的直流電機調速系統。首先對模糊控制及嵌入式系統作了簡單介紹，構建了模糊PID控制的直流電機調速系統模型，并在MATLAB環境下，對設計模型進行了仿真，在仿真的基礎上設計了控制系統硬、軟件，主要包括MOSFET驅動、光電隔離、鍵盤顯示、轉速測量、H橋可逆控制部分等，并將嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ移植到該系統中，實現了對直流電機的良好調速性能。 控制系統硬件實現模塊化設計，線路簡單，可靠性高。軟件設計采用可讀性強的C語言，自底層向上層的原則設計，程序邏輯性強、易于修改維護。以ARM為核心的控制系統，結構簡單，抗干擾能力強，性價比高。仿真和試驗表明：基于模糊PID智能控制的直流電機調速方法是可行的，有很好的應用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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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??；模糊PID
上傳時間： 2013-06-11
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經濟的快速發展使得人們越來越注重生活質量，對于有害氣體的檢測成為人們的迫切要求，我國氣敏傳感器發展迅速，但由于氣敏傳感器的高阻值特性及接口電路復雜等原因，氣敏傳感器測量裝置發展緩慢。在了解氣敏傳感器的氣敏機理及氣敏傳感器的工作原理的前提下，設計了一種新型的氣體濃度測量裝置，并將采集到的信號處理后通過無線傳輸設備傳送。該裝置以ARM7為內核的LPC2131 作為微處理器，利用其強大的數據計算處理能力及控制能力,設計出了顯示氣體濃度值的測量電路。此外由于因LPC2131 內部集成了多種硬件電路接口，有效地降低了成本，減小了裝置體積。 在無線傳輸部分，采用挪威Nordic公司的單片射頻收發器nRF403，nRF403工作在433或315MHz國際上通用的ISM頻段,雙工作頻段可以自由切換,FSK 調制解調,采用直接數字合成DSS和鎖相環穩頻PLL 進行頻率合成,頻率穩定性好,發射數據時無方向性要求,在高速移動和振動等情況有抗干擾能力。本測量裝置的設計主要包括硬件和軟件兩大部分。硬件部分由四部分組成：數據采集電路、ARM系統模塊電路設計、無線收發電路模塊、顯示模塊組成。軟件部分的設計包括：通道選擇程序設計、A/D轉換程序設計、信號處理程序（算法）、無線收發程序、液晶模塊程序設計、以及PC端應用程序設計。經過實際的測量，本裝置可對外界氣體濃度進行準確的測量，精度保持誤差在1.5％以內。本裝置具有高靈敏度、小型、簡單、低耗等優點。
上傳時間： 2013-04-24
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汽車黑匣子(又稱汽車行駛記錄儀)是一種使用在汽車上的數字式電子記錄裝置。這種裝置能對車輛的行駛速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其他狀態信息進行記錄存儲并可通過接口實現數據輸出。汽車行駛記錄儀的使用，對抑制疲勞駕駛、車輛超速等交通違章、約束駕駛人員的不良駕駛行為、保障車輛行駛安全以及道路交通事故的分析鑒定具有重要的作用。本文根據汽車行駛記錄儀國家標準GB/T 19056-2003，并在此基礎上開發設計了一種具有音視頻處理功能的汽車黑匣子，采用的是三星公司的S3C2440 32位ARM處理器和Linux操作系統，同時為了使汽車黑匣子能更方便地與上位機之間進行通訊，本系統采用了USB Mass Storage設備來實現數據的傳輸。 論文首先介紹了汽車黑匣子的研究背景，并對國內外汽車黑匣子的研究現狀進行了概括，在此基礎上提出了本課題需要完成的目標。接下來，論文闡述了系統總體設計的構思以及各個功能模塊不同方案優劣的比較，給出了最后的設計方案，并建立了系統的開發平臺。在硬件設計方面詳細地介紹了各主要功能部件及電路的設計和特點。在軟件設計單元介紹了Linux操作系統和Bootloader的特點，并給出了系統軟件的各模塊程序設計。在文件系統設計部分，論文討論了在NandFlash中建立FAT文件系統的實現方法。最后通過Linux下USB Mass Storage設備驅動的設計和調試，實現汽車黑匣子記錄的數據通過USB接口與PC機或PDA之間的通信。 本文在結束處對整個課題作出總結，并指出在本系統現有的基礎上性能還可以進一步改善和改進的地方。
上傳時間： 2013-05-27
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傳統的家電采用各自獨立的工作模式，不同家電之間無法通信，這樣就不能有效地安排各種家電協同工作，容易造成浪費。同時它們無法自動獲取外界的信息，人們無法對其進行遠程操作，難以滿足現代生活的需求。所以開發智能化的家電及其控制系統己成為當前的研究熱點。 傳統的電話只能進行語音通信，它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺點。近年來，以ARM為代表的高性能專用微處理器的出現，以及Linux、Windows CE等操作系統的完善，使嵌入式技術迅速發展，這為智能IP電話的研發提供了軟硬件基礎。 現階段家庭網關接入互聯網的方式主要為有線接入，因為這種方式網絡性能比無線隱定，延時性相對要小，用它來遠程控制智能家電比無線網要安全可靠。要實現智能家電的網絡化，如果采用PC機進行直接進行控制，或者讓每臺家電接入網絡，這樣成本很高，不利于一般家庭的普及。 為此，筆者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系統的IP電話作為家電的控制中心，智能家電采用ARM9芯片和linux2.4操作系統。各個智能家電與IP電話采用串口進行通信，IP電話采用網口與因特網通信。這樣可以大量的降低成本，而且通信方式比PLC和藍牙通訊技術更安全可靠。 本文以IP電話與智能家電互聯為切入點，結合ARM、嵌入式Linux和網絡技術，設計出一種較為完善的IP電話與智能家電的控制系統。采用這種方式，使智能家電集電腦、電信和消費類電子產品的特征于一體，讓家電具有信息的獲取、加工、傳遞等功能，提供全方位的信息交換，幫助家電與外部保持信息交流暢通，這樣可以優化人們的生活方式，節約能源費用資金。 筆者完成了系統硬件和軟件設計，并進行了調試，驗證了所設計系統的有效性和實用性。并力爭將其拓展成為完善的智能家電控制系統。
上傳時間： 2013-04-24
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作為世界上最優秀的操作系統之一，Linux不僅在服務器領域有著不可撼動的地位，而且正在嵌入式領域發揮著越來越重要的作用。有專家預測，Linux將是未來最主要的嵌入式操作系統之一，將廣泛應用在各種消費電子和通信設備中。因此，產生并逐漸形成了嵌入式Linux這項技術。然而，面對嵌入式系統多樣化的硬件平臺以及多樣化的應用，如何更快更好地建立基于Linux的軟件平臺成為一個必須解決的問題。 本文正是針對這個問題，以Linux相關的基礎軟件為主要研究對象，在深入分析引導加載程序、Linux與處理器相關的代碼、文件系統以及設備驅動的基礎上，對基于ARM的Linux軟件平臺進行了創新性和探索性的研究。主要內容為：在理解ARM體系結構的基礎上，通過分析uboot源碼，詳細研究ARM處理器在上電后的啟動過程和加載引導Iinux的過程；分析并總結Linux與處理器相關的接口，以中斷控制器、定時器以及串口為主，提出了移植Linux到新型處理器的思路和方法；研究Iinux文件系統的內容、制作和使用；分析Linux的設備驅動體系結構以及設備驅動的調用方式；在學習和研究的基礎之上，針對STMP36xx這款處理器，設計并實現引導加載程序，完成Linux的移植、配置、編譯，解決Linux啟動過程遇到的問題，然后通過制作根文件系統和實現NandFlash、LCD的驅動，完整地搭建起以Linux為核心的軟件平臺，并進行了應用驗證。 在實際應用中，嵌入式系統會使用很多不同類型的處理器，因此迫切希望能夠找到一個準則解決移植帶來的問題。本文最重要的成果就是為Linux在新型處理器上的移植提出了一個準則，根據該準則可以更加快速、更加準確地將Linux應用到不同的處理器上，因此具有重要的現實意義。同時，本文將項目實踐貫穿于理論研究之中，涉及到Linux平臺關鍵技術的分析、相關工具的使用以及開發經驗的分享，對學習嵌入式Linux和設計嵌入式Linux系統具有較高的參考和指導價值。此外，成功移植的STMP36xx已經初具規模，可以通過二次開發以形成完善的嵌入式產品。
上傳時間： 2013-06-01
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嵌入式操作系統是嵌入式系統應用的核心。完成簡單功能的嵌入式系統一般不需要操作系統，但是隨著所謂后PC時代的來臨，嵌入式系統設計日趨復雜，嵌入式操作系統就必不可少了。一般而言，嵌入式操作系統不同于一般意義的計算機操作系統，它有占用空間小、執行效率高、方便進行個性化定制和軟件要求固化存儲等特點。 本文在討論了嵌入式操作系統的基本理論之后，論述了MINIX 3操作系統的特點，指出了MINIX 3向嵌入式操作系統方面發展的意義和可行性。建立可移植代碼是操作系統移植的首要步驟和重要途徑，本文又論述了建立可移植代碼的一般方法和過程。而后深入分析了MINIX 3操作系統的內核結構及組成部分，重組了內核目錄樹，列出了移植MINIX 3內核需要重新編寫的內核接口。在MINIX 3已有代碼的基礎上，分離了一部分機器相關代碼和體系結構不相關代碼，建立了相應的可移植代碼。 提到嵌入式，就不能不提ARM，ARM體系結構是目前最流行的嵌入式微處理器體系結構。本文就是針對ARM處理器體系結構來展開的，文中簡單介紹了ARM處理器的情況，并且對應ARM體系結構修改了MINIX 3內核的部分代碼。最后在深入分析了MINIX3操作系統進程調度算法和代碼之后，結合軟實時操作系統進程調度特點和要求，改進了MINIX 3進程調度策略，使之適合軟實時操作系統的要求，并給出了修改后的相關源代碼。
上傳時間： 2013-06-24
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