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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指令集仿真器是目前嵌入式系统研究中一个极其重要的领域，一个灵活高效且准确度高的仿真器不仅可以实现对嵌入式系统硬件环境的仿真，而且是现代微处理器结构设计过程中性能评估的重要工具. 仿真器的性能已经成为影响整个设计效率的重要因素，在现有的指令集仿真技术中，编译型仿真技术虽然可以获得高的仿真速度，但其对应用的假设过于严格，限制了其在商业领域中的应用；解释型仿真器虽被普遍使用，但其缺点也很明显，由于模拟过程中需要耗费大量时间用于指令译码，解释型模拟器速度往往很有限，使用性能较低。由此可见，如何减少仿真过程中的指令译码时间，是提高仿真器的性能的关键。 本文旨在提出一个指令集仿真器的原型，重点解决指令解码过程中的速度瓶颈，在其基础可以进行扩充和改进，以适应不同硬件平台的需要。文章首先从ARM指令集的指令功能和编码格式入手，通过分析和比较找出了一般常用指令的编码和实现规律，并在此基础上进行了高级语言的描述，其后提出了改进版解释型指令集仿真器的设计方案，包括为提高仿真器性能，减少译码时间，创新性的在流程设计中加入了预解码的步骤，同时用自己设计的压缩算法解决了因预解码产生大量译码信息而带来的内存过度消耗难题。接下来，描述了仿真器的实现，包括指令的取指、译码、执行等基本功能，并着重描述了如何通过划分存储域和存储块的方式模拟真实存储器的读写访问实现。 另外，需要特别指出的是，针对仿真器中普遍存在的调试难问题，本文从一线程序开发人员的角度，在调试模块的设计中除了断点设置、程序暂停、恢复等基本功能外，还添加了各类监视设备和程序跟踪的功能，以期能提高本仿真器的实用性。 在文章的结尾，提出了仿真器的验证方案，并按照该方案对仿真器进行了功能和性能上的验证，最后对进一步的工作进行了展望。
上传时间： 2013-08-02
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发动机的燃油系统是发动机的关键部分，直接影响着发动机的动力性能、经济性能和使用性能，其中喷油泵是该系统中至关重要的部件，是燃油系统的核心，而喷油泵试验台是检测和调整发动机喷油泵所必需的关键设备。 喷油泵实验系统被广泛应用在教学、科研及生产部门，成为我国喷油泵研究与制造水平的关键。传统的实验系统多属于简单机电式的，效率和自动化程度较低。近年来出现的一些实验系统结合了现代计算机技术，在性能和功能上有所增强，但在硬件和软件方面还存在着结构复杂，可靠性、稳定性差等问题，且此类系统通常只能在实验室进行研究，难以实时的在现场进行检测，难以方便的应用于工业生产、维修的厂况，也不能满足科学研究及生产制造等方面的要求。 本论文将喷油泵实验系统与计算机及嵌入式技术有机结合起来，充分发挥嵌入式系统实时性强、功能专一的特点，研制了一种基于ARM-Linux的喷油泵实验系统。系统采用Samsung公司性价比较高的ARM9芯片S3C2410A为硬件核心，移植嵌入式Linux作为操作系统，编写应用程序，开发了友好的人机交互界面，具有体积小、重量轻、功耗低、操作简单、可靠性高等特点，对于我国的教学、科研及工业生产具有重大意义。 文中首先简要介绍了喷油泵实验系统的发展现状、嵌入式系统的基本定义以及本课题所要研究的内容和意义，然后在对系统的需求进行分析的基础上，给出了系统的总体方案设计，并进一步分块探讨了：系统的硬件设计；系统软件设计(详细阐述了将嵌入式Linux操作系统移植到ARM微处理器S3C2410A上的过程)；应用程序设计。最后对本文所开发的实验系统进行了调试并对后续工作做了展望。结果证明，此喷油泵实验系统运行稳定，性能可靠，能够方便快速的应用于教学实验、科学研究以及生产实践中，是性能优良的喷油泵实验系统。
上传时间： 2013-06-08
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指纹识别是在指纹图像上找到指纹的特征，通过计算机模糊比较的方法，把两个指纹的特征模板进行比较，计算出它们的相似程度，最终得到两个指纹的匹配结果。本文对现已存在的多种指纹识别算法进行编程比较，并对细化算法提出改进。同时采用基于ARM7TDMI内核的32位处理器S3C44B0作为主控制器，半导体电容传感器FPS200作为指纹数据采集设备，构建了自动指纹识别系统。论文完成主要工作如下： 1、指纹采集模块的设计：根据FPS200的相关寄存器资源和管脚特性，完成指纹传感器FPS200的电路设计；研究FPS200主要寄存器的功能和图像采集方式，给出FPS200在三种工作方式下的工作流程，并且对三种工作模式进行分析。 2、指纹识别算法研究：通过对现已存在的多种图像预处理算法进行编程实现和对比研究发现，细化后的图像多存在短线、断线、毛刺等干扰以及细化不彻底的现象，为此提出了新的修复算法：分析目标点周围纹线的走向趋势，选择去除或者保留周围的相连点，较好地解决了细化不彻底的问题；再对细化后的图像采用方形模板进行纹线跟踪，去除伪特征点，克服了逐步递进的纹线跟踪算法过于复杂、不易实现等问题。 3、采用Sansung公司基于ARM7TDMI内核的32位RISC处理器S3C44B0，构建了自动指纹识别系统。该系统主要包括电源管理部分、指纹图像采集模块、存储器模块、JTAG调试接口以及与外设连接的串行接口。硬件部分主要完成指纹采集模块接口的设计与开发，软件部分主要完成指纹图像采集程序、指纹识别算法程序和串口通信程序的开发，此外还通过串口实现指纹数据上传到上位机，在VB环境下实现了简易的人机交互软件，提供指纹图像的直观显示，用于对指纹识别程序进行测试，并对测试结果进行了分析。
上传时间： 2013-05-22
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随着USB接口性能的不断增强，USB接口被广泛应用到各种硬件设备上。如今在Linux操作系统中，针对USB设备的驱动编程工作越来越受到重视。本课题在以S3C2410处理器为基础的硬件平台上，对Linux操作系统环境下USB设备驱动工作原理进行了研究。在理解USB协议的基础上完成了S3C2410处理器内置USB设备控制器固件和驱动程序的编写调试等方面的工作。 固件程序工作在硬件设备上，通过它控制设备的正常工作，负责与主机端的通信会话。由于本课题中的USB设备控制器是3C2410处理器的片内外设，因此固件程序要管理整个S3C2410处理器的工作。在处理器开机工作时，固件程序首先完成包括USB设备控制器在内的整个处理器的初始化，然后与主机共同进行USB设备的枚举，最后进入循环等待主机端发起通信。当主机发起通信时，处理器产生USB中断，固件程序调用中断处理函数。 在Linux操作系统中，内核通过调用驱动中提供的标准接口将应用程序中对设备的操作映射到具体的硬件设备。驱动程序中包括向驱动注册，驱动支持设备列表信息以及各种系统调用具体实现等方面。USB接口所支持的四种传输方式，根据S3C2410内置USB设备控制器的功能属性，在驱动中采用了块传输的传输方式，通过URB的方式实现对设备的读写操作。 最后设计一个简单文件传输系统对固件和驱动程序进行了测试。测试系统中主机端通过USB接口传输一个wav格式的音频文件，设备端接收到数据保存在内存中。
上传时间： 2013-04-24
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这是支持MF RC500 MIFARE 读写集成电路IC的有关射频设计的应用笔记。意在提供对MIFARE 射频接口（ISO 14443A）所需的理解来设计具体天线应用和匹配电路，为了使无接触MIFAR
上传时间： 2013-04-24
上传用户：wengtianzhu
本论文从国内外液压挖掘机电子节能应用现状出发，设计液压挖掘机电子节能控制系统。将“改进的变结构单神经元自适应PID控制算法”应用于发动机—变量泵的功率匹配控制中，通过仿真表明该算法具有优越性。 由于液压挖掘机有单、双变量泵系统，为了将改进的变结构单神经元自适应PID控制算法应用于不同系统，研究了单、双变量泵与发动机功率匹配的控制策略。同时为了解决发动机—变量泵功率匹配环节与变量泵—负载匹配环节之间存在的不协调问题，设计了变量泵—负载匹配系统，依据操作人员手柄位置信号，控制变量泵输出流量按比例分配到各个负载，实现液压挖掘机的发动机—变量泵—负载的功率匹配。 嵌入式计算机控制系统是当今单片机控制系统的研究热点之一。将嵌入式系统应用于液压挖掘机的电子节能控制中，选择ARM7系列处理器LPC2294作为这个控制器的核心，对液压挖掘机功率匹配电子节能控制器进行了设计，为液压挖掘机电子节能控制器的研究开发打下了基础。
上传时间： 2013-07-05
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作为在保障网络安全方面扮演着至关重要角色的防火墙技术从出现到发展至今一直是网络安全研究中的关键技术之一，随着互联网的迅猛发展，它在信息化、网络化的过程中也变的越来越重要。为了使防火墙能快速且深入地对网络数据传输过程中的海量信息进行安全检测，并能应对来自各个网络层的威胁，将传统的基于软件的防火墙转向硬件平台实现是不可阻挡的发展趋势。 首先阐述了网络安全的现状、网络安全研究的重大意义、防火墙目前的发展状况及未来的发展趋势，然后介绍了防火墙的概念、功能和分类。重点分析了著名的开源入侵检测系统Snort的功能实现及数据结构，对Linux中自带的网络安全工具Iptables/Netfilter的工作原理做了简要介绍，然后对现在较流行的基于软件的字符串匹配算法和硬件实现方法进行对比分析，通过对已存在的解决方法的深入研究，提出了基于ARM处理器并采用内容可寻址存储器(CAM)的硬件防火墙系统设计方案。将Snort中对数据包载荷检测部分中的顺序检测替换为由CAM结合Wu-Manbcr多模式匹配算法实现，其中CAM完成短模式匹配，Wu-Manber算法完成长模式匹配，并将Snort与Iptables/Netfilter有机结合移植到基于ARM的嵌入式平台中，系统可以通过主机对防火墙的状态进行实时监控和规则更新。 设计了防火墙的整个硬件电路，其中重点分析了CAM模块的设计。通过对Sourcefire的Snort VRT2.4版免费规则库的统计分析和计算模拟得出了对规则集的最佳划分长度；在软件部分研究了Bootloader制作、Linux内核的裁减与移植及根文件系统制作等内容。重点分析了摩托罗拉公司的专用CAM芯片MCM69C432的驱动程序设计和相应的调用方法，并结合主机软件部分的功能分析了双方的通信协议及实现，最后通过程序对系统仿真并选用林肯数据集进行模拟测试，测试结果表明系统比以前效率有了大幅提高，过滤速度已达到最初设计目标，证明了此硬件防火墙方案的可行性。 最后总结了本人的工作并指出此种方案的硬件防火墙的不足、需要改进之处和它的良好应用前景。
上传时间： 2013-07-24
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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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随着现代科学技术的发展和人民生活水平的提高，人们对住宅的安全性提出了更高的要求。由于视频监控具有直观、方便、信息内容丰富等的特点，而被广发的应用各种安防系统中。现有的家居监控系统智能化程度低，无法更好的适应家居安防系统的要求，因此研究并开发出适合人们需要的智能化家居视频监控系统具有重要的意义。 本课题针对现有家居视频监控系统的问题，选用SAMSLING公司基于ARM9核的S3C2410芯片作为CPU，扩展了USB摄像头、Internet芯片、红外传感器模块、液晶屏、键盘等外围设备，设计出一种基于ARM的智能家居网络视频监控系统。该系统的功能主要包括：摄像头采集图像并在LCD上进行显示；在户外PC上可以通过网络查看ARM端家中情况，图像经过压缩后进行传输；截取图像进行人脸检测；当检测到人脸时，GPRS发送短信通知主人有入侵情况发生；检测到人脸的图像压缩后进行存储。 本文介绍了系统各个硬件型号的选取，硬件的性能参数，硬件引脚和寄存器参数，设计了各个硬件之间的接口电路。系统的软件部分采用嵌入式Linux作为操作系统，在目标板上移植了引导程序、Linux裁剪后的系统和文件系统，在此基础上实现了摄像头图像采集和LCD上的显示、基于肤色和模板匹配的人脸检测算法、基于DCT变换的有损图像压缩算法、GPRS短信发送、图像网络传输等软件功能。 试验结果表明，本系统能够较好的实现预期的功能，具有较好的稳定性和应用前景。
上传时间： 2013-04-24
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