目前在各行各业中应用种类繁多的测量仪器随着仪器性能指标要求的逐渐提升以及功能的不断拓展，对仪器控制系统的实时性和集成化程度等性能的要求也越来越高。目前发展的趋势是开放式、集成度向芯片级靠拢的高实时性仪器。针对目前传统的系统设计存在着功能简单、速度慢、实时性差、对数据的再加工处理能力极为有限等问题，本文根据课题需要提出了一种基于ARM+FPGA架构的高速实时数据采集嵌入式系统方案，应用在小功率半导体测量仪器上。方案采用三星S3C2410的ARM处理器进行管理控制，处理数据，界面显示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用来进行高速数据采集，提高了系统的实时性和集成化程度。 本文首先给出了ARM+FPGA架构的总体设计。硬件方面，简要讨论了ARM处理器的特点和优势，FPGA在高速采集和并行性上的优势，给出了硬件的总体结构和主要部件及相关接口。软件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系统的构建和BootLoader的启动以及内核和根文件系统的结构，构建了嵌入式Linux系统包括建立交叉开发环境，修改移植BootLoader和裁减移植Linux内核，并且根据课题实际需要精简建立了根文件系统。 为了满足测量仪器的实时性，设计了ARM与FPGA的高速数据采集接口。进行了FPGA内部与ARM接口相关部分的硬件电路设计；通过分析ARM与FPGA内部时序的差异，针对ARM与FPGA内部FIFO时序不匹配的问题，解决了测量仪器中高速数据采集与处理速度不匹配的问题。接着，通过研究Linux设备驱动基本原理和驱动程序的开发过程，设计了Linux下的FPGA数据采集接口驱动程序，并且实现了中断传输。使得FPGA芯片通过高效可靠的驱动程序可以很好的与ARM进行通讯。 最后为了方便用户操作，进行了人机交互系统的设计。为了降低成本和提高实用性利用FPGA芯片剩余的资源实现了对PS/2键盘鼠标接口的控制，应用到系统中，大大提高了人机交互能力；通过比较分析目前比较流行的几种嵌入式GUI图形设计工具的优缺点，结合课题的实际情况选择了MiniGUI作为课题图形界面的开发。根据具体要求设计了适合测量仪器方面上使用的人机交互界面，并且移植到了ARM平台上，给测量仪器的使用提供了更好的交互操作。 本课题完成了嵌入式Linux开发环境的建立，针对课题实际硬件电路设计修改移植了bootloader，裁减移植了内核以及根文件系统的建立；设计了FPGA内部硬件电路，解决了接口中ARM与FPGA时序不匹配的问题，实现了ARM与FPGA之间的高速数据采集；设计了高速采集接口在嵌入式Linux下的驱动程序以及中断传输和应用程序；合理设计了适合测量仪器使用的人机交互界面，并巧妙设计了PS/2键盘鼠标接口，进一步提高了交互操作。
上传时间： 2013-06-21
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随着计算机软硬水平的不断提高，嵌入式领域的发展也取得了长足的进步。目前，嵌入式与Linux技术的结合正在推动着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式系统的研究和应用产生了显著的变化。 硬件上，嵌入式平台由51系列内核的8位机系统逐步上升到以ARM内核为主流的32位系统；软件上Linux作为操作系统的发展史上一个重要的里程碑，以高安全性和稳定性、开源免费等的优势使得其在政府、国防、教育、工业等领域获得了广泛的运用。 2n伪随机多频道激电理论(简称伪随机理论)，是由何继善院士率先提出并命名的，其实质是将含有3，5，7…等多个奇数主频率的复合波同时向大地发送，接收机同时接收经大地介质传导的复合波中各主频率电流响应。在地球物理勘探领域，基于伪随机理论的数据采集系统具有抗干扰能力强、测量精度高、观测速度快、装置轻便等优点而得到广泛应用。 本文在分析伪随机理论基础上，结合当前嵌入式软硬件发展的最新成果，开展对ARM Linux嵌入式数据信息系统的研究与实现。 首先，通过需求分析，对各种采集方案比较后，设计系统总体方案。通过数据信息系统驱动总体分析，选用嵌入式板载的音频芯片实现数据A/D转换，完成Linux下采集设备驱动程序设计。 其次，在ARM9内核的S3C2410嵌入式处理器硬件平台，按照嵌入式软件开发流程，搭建嵌入式Linux交叉开发平台；裁剪并移植Linux内核，构建嵌入式文件系统。 再次，利用当前流行的嵌入式图形开发库Qtopia Core，结合Sqlite数据库与Linux多线程技术，设计数据采集应用程序，建立数据信息系统的应用软件模型，此基础上对整个系统进行测试，与理论值进行对比实验。 最后，就课题的不足做出总结，并且提出系统后期的改进建议。
上传时间： 2013-07-11
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核地球物理勘探是集核探测技术、电子技术、计算机技术为一体，能够快速、准确地分析出核素的相关信息及参数的一门综合性很强的学科。目前己广泛应用于铀矿勘探、地质填图、油气勘测以及寻找各种金属和非金属矿产等诸多领域。其中核地球物理数据的采集和处理是核地球物理勘探研究的重要课题之一，它将直接对测量结果产生影响。 本系统设计是架构在基于ARM7TDMI核的16/32位处理器S3C44BOX的硬件基础上，移植了嵌入式μCLinux操作系统、JFFS2文件系统、以及MiniGUI图形开发库。通过利用S3C44BOX处理器快速的运算速度、丰富的外围设备和嵌入式μCLinux操作系统及其丰富的软件资源，编写了系统引导代码、集成了LCD、MCA硬件设备的驱动程序、开发了GPS、GPRS应用程序。本论文研究成果主要有： 1.研制了基于高端的16/32位ARM7TDMI处理器S3C44BOX为控制核心、外围电路带有LCD显示以及时钟和存储电路的核数据采集系统。该系统能够稳定运行在60MHz频率，无需上位机，用户就可与之进行交互工作，能够独立完成能谱数据的采集、分析、存储等功能。系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。 2.实现了嵌入式μCLinux操作系统在采集系统上的移植。随着嵌入式系统的迅速发展，嵌入式操作系统在核仪器研制中的应用不仅能够提高系统的稳定性，而且通过充分利用Linux丰富的软件资源，能够快速的完成系统的定制和开发，构建复杂的软件系统。 3.实现了基于μCLinux的JFFS2嵌入式文件系统的移植，安全可靠的管理了系统引导代码、＃CLinux操作系统内核映象文件、谱处理程序和数据等。 4.初步实现了GPS定位、GPRS数据无线传输的功能。
上传时间： 2013-04-24
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随着科学技术的进步以及人民生活水平的日益提高，人均寿命日益延长，社会将进入老龄化，老人的医疗护理需求将很大。一方面老年病人更愿意接受家庭环境下的护理，另一方面从长远来看，对人体生理参数指标的监测与记录对现代人身体变化状况的研究具有深远意义。因此，本文设计了基于ARM人体生理参数监测系统终端和与之配套的专业医疗机构服务系统。 终端通过以太网接入到INTERNET，利用TCP/IP协议进行传输，实现生理参数信号的远程采集与传输。在医疗端给出针对不同终端客户的医疗建档和服务。 1．文章介绍了人体生理参数(改参数包括血压，脉搏波，体温)的生物信号转为电信号的医理模型，然后根据医理模型得到数学模型和物理模型。 2．给出终端硬件设计的实现。文章对终端采用的三星公司的S3C2440微处理器进行了介绍，并且实现了对终端系统中的AD数据采集、LCD液晶屏和触摸屏的搭建、储器的扩张、源系统的设计、网络连接电路的硬件开发。这种基于ARM嵌入式处理器S3C2440及Linux操作系统的实现方案，经过实验检验了其工作的可行性。 3．终端的嵌入式系统的软件实现。实现了终端主要模块中的液晶显示屏、触摸屏、AD、网络芯片等在嵌入式linux环境下驱动的编写。同时，本文对终端的应用程序的各个功能模块的设计方法的进行了详细介绍。 4．服务器端的软件系统实现。对各个医疗模块数据库的构建也给出了详细的介绍。 最后文章得到结论：基于以太网的人体生理参数采集系统能够充分利用Internet的优势，提高人们对自身身体变化的关注度，因而为远程医疗、家庭保健、专家会诊等新兴的医疗技术提供良好的基础支持。
上传时间： 2013-04-24
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远程抄表技术是将数据远程采集、传输和处理应用于自来水、电力、天燃气(以下简称水、电、气)供应与管理系统中的一项新技术。传统的远程抄表，无线系统一般用于数据处理中心和数据通信中心的远程通讯，在表和数据通讯中心的短距离通信一般使用有线通讯。如今以ARM处理器作为主CPU的嵌入式硬件平台，一方面，它具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高等特点，另一方面，它为高速、稳定地运行嵌入式操作系统提供了硬件基础。无线射频通讯成本低，可靠性好，环境适应能力强，本文就对基于ARM的射频无线抄表系统的开发进行了研究。 本文主要对以下五个方面的技术进行了研究：一是介绍了远程抄表的背景和意义。二是介绍了国内外广泛使用的几种典型的远程抄表系统的原理及其系统组成，分析了各种远程抄表系统的优、缺点以及适用范围；三是基于课题的需要，介绍了嵌入式系统。四是搭建基于ARM的硬件平台。硬件平台设计以三星公司的ARM920T核的S3C2440A为微处理器，根据系统要求完成S3C2440A外围器件的设计，包括64M NAND Flash、64MSDRAM、SD卡以及USB，串口通信的电路设计，射频无线通讯和视频采集的设计。五是对Windows CE操作系统的移植。平台移植过程中Boot Loader开发，OAL层修改，串口和LCD驱动程序的开发，内核的定制过程。在应用程序开发中，PB中导出SDK的过程以及EVC应用程序的调试，对数据库进行了开发。最后，指出了本远程自动抄表系统中有待完善的地方以及抄表技术今后的发展趋势。
上传时间： 2013-06-26
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心血管疾病是威胁人类健康的主要疾病之一，而心电图检测是诊断心脏病变的有效手段。心电数据的高效采集和实时传输成为心电检测的基础，因此，设计一种性能可靠、价格低廉、体积较小的心电采集与远程传输系统将对心血管疾病的检测和预防具有重要意义。 本文在对心电信号采集技术和以太网传输技术进行深入研究的基础上，设计实现了一款基于ARM的心电信号采集与以太网传输系统。该系统前端是利用AD620、LM324、ADOP07等器件设计的信号调理电路，该电路实现了心电信号的高质量提取；系统的关键电路是以32位ARM7TDMI-S微控制器LPC2210为核心，并结合以太网控制芯片RTL8019AS、Flash SST39VF160和SRAM IS61LV25616AL设计的A/D转换模块和以太网接口模块，它构建了数据采集和传输的硬件基础；此外，论文还完成了μC/OS-II操作系统在LPC2210上的移植，并实现了系统TCP/IP协议栈；最后，采用了多任务化方式设计了系统应用程序。 通过远端上位机应用软件测试表明，本系统实现了心电信号的采集与传输，达到了远程监控心电信号的目的，且运行稳定可靠。
上传时间： 2013-06-15
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自“9.11”后，随着人们对安防需求的升级，门禁控制系统得到日益广泛的应用，不断提高门禁系统的安全性成为研究的重要课题。第四代门禁系统结合了人体生物特征识别技术，利用人体本身具有的物理特征(如指纹、虹膜、脸型、掌纹等)或行为特征(如步态、签名等)来确定人的身份，取代或加强传统的身份识别方法。 论文采用掌形识别为控制方案，基于ARM920T内核的EP9315芯片为门禁系统CPU，设计和调试了系统的硬件平台。 论文研究了掌形识别算法，进行了三方面的工作。 首先研究了掌形中的手形特征，提出了一种基于骨架特征的手形识别算法，很好的克服了手指旋转给识别带来的干扰。 然后研究了掌形中的掌纹特征，通过系列图像处理，分离出手掌的三条主线，提取主线端点，并在主线上等间隔采样，利用端点和采样点进行匹配，拥有很高的识别率。 最后结合手形与掌纹特征，实现掌形识别。依据手形特征对掌形库进行粗分类，利用掌纹特征进行匹配，算法拥有很快的识别速度与稳定较高的识别率。对分类规则提出了新思路与方法。 论文还提出了基于ARM的门禁系统方案。成功设计了以基于ARM920T内核的EP9315芯片为CPU的最小系统，设计PCB图并制板，最后调试了系统的底层电路。 论文的研究设计工作，通过提高掌形识别算法的识别率，达到了提高门禁系统安全性的目的；ARM平台的设计与调试，在工程实际中有参考价值。
上传时间： 2013-04-24
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UHF(Ultra High Frequency，超高频)RFID(Radio Frequency Identification，射频身份识别)技术是近几年刚刚开始兴起并得到迅速推广应用的一门新技术。该技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。但是，基于超高频频段读写器的研制在我国尚处于起步阶段，传统的超高频读写器都是在单片机的基础上实现的，这类读写器很难实现复杂的多任务功能；随着经济的飞速发展，能够与网络互联并且带有操作系统的超高频读写器越来越受人们的青睐与追求。针对这些问题，本文设计并实现了一种基于ARMS3C2410微处理器和Linux操作系统的超高频读写器，主要内容有： (1)分析了射频识别技术的发展历程和前景，以嵌入式技术为研究背景，结合软硬件开发平台，给出了一种基于ARM和Linux的超高频读写器设计思路，指出了选题研究的目的和意义。 (2)阐述了超高频读写器的原理及其应用，分析了读写器和标签之间进行数据传输时所用到的相关技术；在给出超高频读写器主要技术性能指标及功能要求的基础上给出了基于ARMS3C2410和Linux超高频读写器系统的总体设计，同时对系统构建过程中所用到的软硬件进行了器件选型。 (3)实现了超高频读写器系统硬件电路的模块设计，主要包括主控电路模块、存储电路模块、电源模块、以太网模块、液晶显示模块以及射频收发模块；阐述了各模块的组成原理与实现方法，完成了硬件电路的原理图绘制及PCB制板。 (4)根据系统的软件需求，构建了一个进行嵌入式开发所需的软件平台。建立了交叉编译环境以及NFS开发调试环境；移植了系统启动所需的引导程序bootloader；实现了嵌入式Linux操作系统内核、文件系统的配置与移植；给出了Linux系统下典型设备(触摸屏、网络接口、LCD)驱动程序的移植方法。 (5)结合实验测试环境，对超高频读写器输出功率，读写器发送命令以及标签应答波形进行了测试与分析；对读写器的整机性能进行了联机测试，给出了读写器系统的实际运行效果图，同时对测试结果进行了总结。 实际应用结果表明，基于ARMS3C2410微处理器和Linux操作系统的超高频读写器能够实现接入网络的功能，其读写速度、识别率以及识别距离等技术性能指标均达到或优于设计标准要求，该读写器在与PC机连接的情况下能进行数据处理，样机系统运行稳定可靠，达到了预期的设计目标。
上传时间： 2013-07-25
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船舶机舱中集中了船上大部分的设备装置的仪表，是船舶航运的关键部分，随着网络、通讯技术以及电子制造工艺水平的快速发展，现代化船舶自动化程度越来越高，机舱的环境和自动监控水平也得到大大的提高。但由于某些仪器仪表并没有提供与计算机进行数据通信的接口，为了要实现检测自动化，需要利用数字图像处理技术来实现仪器仪表读数的高速自动识别。 传统的CCD图像采集系统具有速度慢、功能简单、体积大、功耗大等特点，不能满足日益发展的机器视觉应用的需要，尤其是在一些新型应用领域比如嵌入式视觉、智能监控方面的需要。本文利用ARM7的S3C44BOX处理器和CMOS图像传感器件设计并完成了一个数字图像采集系统。系统充分考虑了ARM技术与CMOS图像传感技术的优势及特点，把图像采集和图像处理识别功能集中在一个模块实现，具有功能丰富、处理能力强、接口灵活和扩展方便等优点。系统的特色为：构建了基于S3C44BOX的图像采集的硬件平台；研究并移植了引导程序Bootloader和操作系统uClinux；实现了实时多任务的处理，从而大幅提高系统的管理能力。 本论文研究如何使用低成本的CMOS图像传感器构建一个嵌入式图像识别系统的设计和解决方案。这种图像采集系统带图像采集、识别、存储、显示等功能，体积很小，可做在一块电路板上。除了可以做为单独的图像数据识别设备之外，也可以直接做为其它应用系统的一个智能集成部件使用。
上传时间： 2013-05-26
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GPS(全球定位系统)是一种全方位的实时定位技术。随着GPS技术的发展，基于PC机的导航定位系统由于其价格及功耗较高已不能满足社会发展的需要，脱离PC端的嵌入式导航定位技术迅速发展起来。如今以ARM处理器作为主CPU的嵌入式硬件平台，几乎已经成为信息产业的硬件标准。一方面，它具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高等特点；另一方面，它为高速、稳定地运行嵌入式操作系统提供了硬件基础。因此由基于ARM处理器的硬件平台和嵌入式操作系统构成的嵌入式系统已经被广泛地应用于军事国防、消费电子、网络通信、工业控制等各种领域。本文就对基于ARM的GPS定位系统的开发进行了研究与实现。 本文主要对以下三个方面的技术进行了研究：一是对GPS技术进行了介绍，介绍了GPS技术的发展、原理、特点、系统组成和定位方式；二是搭建基于ARM的硬件平台；三是对Windows CE操作系统的开发进行了详细的描述。 硬件平台设计以三星公司的ARM920T核的S3C2440A为微处理器，根据系统要求完成S3C2440A外围器件的设计，包括64M NAND Flash、64MSDRAM、SD卡以及USB和串口通信的电路设计。而GPS模块使用了GPS25LVS12通道的GPS接收机，并对GPS与ARM的通信接口和数据格式进行了描述。硬件系统设计采用了冗余设计，为以后系统的升级提供了空间。 在嵌入式操作系统上，我们选择的是Windows CE操作系统。详细介绍了平台移植过程中Boot Loader开发，OAL层修改，以串口、键盘和LCD驱动为例介绍了驱动程序的开发，并详细介绍了内核的定制过程。在应用程序开发中，介绍了从PB中导出SDK的过程以及EVC应用程序的调试。
上传时间： 2013-07-09
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