随着国内工业化、数字化的迅速发展，嵌入式开发在IT行业中的重要性越来越显著。嵌入式开发领域对产品的功能性、稳定性、实时性等方面的要求也越来越高。 采用嵌入式实时操作系统作为开发平台，以高性能的嵌入式处理器为工业控制等领域的主控制器可以有效地提高系统的可靠性、实时性、和软件编程的灵活性。在嵌入式处理器方面，ARM构架已经在高性能、低功耗、低成本的嵌入式领域里占领先地位。而在嵌入式操作系统方面，适合国内发展方向的解决方案以及系统基础结构方面并不理想。首先，国外成熟的嵌入式实时操作系统大都成本高、结构复杂，不适合强实时应用；其次，因大部分实时操作系统不公开源码，使开发的产品存在安全隐患。而类似μC/OS-II的小型强实时嵌入式操作系统内核虽然具有低成本、易控制、小规模、高性能等特性，但这类系统的基础较为薄弱，面临产品化和商业化还有一定的距离。 本文针对这种情况，结合现有的操作系统内核理论及嵌入式强实时系统的特殊需求，特别是对μC/OS-Ⅱ的研究分析基础上，面向强实时应用，设计、构造了一种适合在32位ARM处理器环境下使用的内核。这样做的目的是为了提供一个基础牢固、值得信赖的基本平台。 本文研究工作主要集中在以下几个方面： 针对嵌入式环境中高效、简洁、易扩展、易剪裁的要求，对内核体系结构框架进行了设计。内核整体上采用分层结构，在各层中采用功能相对独立的模块：在最底层借鉴微核的原理，只提供最基本的功能模块。 针对系统快速和稳定的实时响应能力需求，为IRQ中断建立了统一的中断入口，采用合理的半嵌套工作方式；保留FIQ为不可屏蔽中断，在快速反应场合使用；引入中断分段处理机制解决中断和任务的ITC机制共享，需要硬保护机制相互协调所引起的硬保护机制被隐性地泛滥使用问题。 针对应用提出的系统行为的可预测性需求，在调度算法方面采用基于优先级位图的抢占阈值调度算法，提高了处理器的利用率和任务集合的可调度性，减少了内核存储开销；在共享资源访问控制方面，以优先级天花板协议为依据，使用互斥事件解决优先级反转和死锁问题的发生。 为了保障系统的强实时性能，本文还对内核的时钟管理、内存管理等方面进行了设计。最后，通过实时性能测试，结果表明该实时内核有很好的强实时特性。
上传时间： 2013-04-24
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电液位置伺服系统具有控制精度高、响应速度快、输出功率大、信号处理灵活、易于实现各种参量反馈等优点，因此它已经遍及国民经济和军事工业的各个技术领域。近年来，对电液位置伺服系统的快速性、稳定性、准确性等控制性能提出了新的要求，作为电液位置伺服系统核心的控制器，起到更为关键的作用。 现阶段，嵌入式微处理器以其小型、专用、便携、高可靠的特点，已经在工业控制领域得到了广泛的应用，如工业过程、远程监控、智能仪器仪表、机器人控制、数控系统等，嵌入式微处理器嵌入实时操作系统，可以克服传统的基于单片机控制系统功能不足和基于PC的控制系统非实时性的缺点，其性能、可靠性等都能满足电液位置伺服系统控制的要求，在控制领域具有广泛的应用前景。 本文以实验室的电液位置伺服系统为研究对象，按照系统的控制要求，提出以ARM9(S3C2410)微处理器为核心的控制器对电液位置伺服系统进行控制的一种方案，设计了一种新型的基于ARM9(S3C2410)微处理器的电液位置伺服控制器。本系统控制器的开发设计中，在以ARM9(S3C2410)微处理器为核心的控制器基础上，通过外部扩展，使得系统控制器具有丰富的硬件资源，开发了A/D转换电路、D/A(PWM)转换电路、伺服放大电路、串行接口等电路，同时为了使得控制器的程序代码具有较强的可读性、可维护性、可扩展性，使用了操作系统，通过比较选择了uC/OS-Ⅱ实时内核，并成功移植到ARM9(S3C2410)微处理器中，并编写了A/D、数字滤波、D/A(PWM)等软件程序，通过编译、调试、验证，程序运行正常。在对电液位置伺服系统进行控制策略的选择中，分别采用PID、滑模变结构、模糊自学习滑模三种控制策略进行仿真比较，得出采用模糊自学习滑模控制策略更有利于系统控制。
上传时间： 2013-04-24
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本文将嵌入式与温度控制系统结合，设计了一个实用的嵌入式实时温度控制系统，并说明了其系统组成和软、硬件的设计方法。该系统的特点是具有快速的采集和响应速度、低功耗。本文内容主要包括以下部分： 1．温度控制系统的历史、现状、发展趋势及本课题的研究内容。 2．简单介绍了嵌入式系统及其设计开发的基本知识、SAMSUNG公司的以ARM7TDMI为内核的处理器S3C44B0X和实时操作系统μC/OS—Ⅱ体系结构和内核。 3．硬件方面制定了系统核心板和温度控制系统外围电路的设计方案。系统核心板包括系统模块、存储器模块、人机交互模块三部分；外围电路包括温度检测电路和功率控制电路两部分。 4．软件方面编写了S3C44B0X的启动代码、μC/OS—Ⅱ向S3C44B0X的移植代码、嵌入式温度控制系统的应用程序及相关流程等。 5．本系统成功运行后的结果显示和心得。
上传时间： 2013-08-04
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作为交流异步电机控制的一种方式，矢量控制技术已成为高性能变频调速系统的首选方案。矢量控制系统中，磁链的观测精度直接影响到系统控制性能的好坏。在转子磁链定向的矢量控制系统中，转矩电流和励磁电流能得到完全解耦[1]。一般而言，转子磁链观测有两种方法:电流模型法和电压模型法。磁链的电流模型观测法中需要电机转子时间常数，而转子时间常数易受温度和磁饱和影响。为克服这些缺点，需要对电机的转子参数进行实时观测，但这样将使得系统更加的复杂。磁链的电压模型观测法中不含转子参数，受电机参数变化的影响较小。矢量控制计算量大，要求具有一定的实时性，从而对控制芯片的运算速度提出了更高的要求。 本文介绍了一种异步电机矢量控制系统的设计方法，采用了电压模型观测器[2]对转子磁链进行估计，针对积分环节的误差积累和直流漂移问题，采用了一种带饱和反馈环节的积分器[3]来代替电压模型观测器中的纯积分环节。整个算法在tms320f2812 dsp芯片上实现，运算速度快，保证了系统具有很好的实时性。
上传时间： 2013-04-24
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目前，织机向着高速化、智能化方向发展，无梭织机也越来越占主导地位，开发中高档织机控制系统是当前纺织机械领域的重要课题。织机的电子送经和卷取控制系统是中高档织机控制的关键技术之一，同时它也是无梭织机优越于有梭织机的重要特征之一，因此研究送经和卷取控制系统具有重要意义。 本文研究的内容是织机的送经和卷取控制系统，主要目的是保证织机在织造过程中纱线张力的动态稳定。主要工作如下： （1）在分析送经卷取系统原理和功能的基础上，提出了一种用较低成本完成所需控制功能的解决方案——以ARM嵌入式处理器S3C44B0为中心构建硬件平台，以嵌入式操作系统uClinux为基础构建软件平台。 （2）利用嵌入式处理器S3C44B0丰富的硬件资源，对电子送经卷取控制系统进行硬件设计：包括以S3C44B0为核心的最小系统电路的设计、与上位机通讯接口电路的设计、经纱张力检测与采样电路的设计、伺服电机驱动接口电路的设计和编码器接口电路的设计等． （3）利用嵌入式操作系统uClinux高实时、多任务等优点，对电子送经卷取控制系统进行软件设计： ●在分析uClinux系统的特点和功能的基础上，完成了在硬件电路板上的移植； ●在分析系统引导程序功能的基础上，完成了Boot Loader的设计； ●完成了系统设备驱动程序的设计：包括串口驱动程序设计、A/D驱动程序的设计和IIC驱动程序的设计等； ●在对织机工艺了解的基础上，以模块化的思想完成了系统应用程序的设计：包括张力传感器数据采集模块、控制算法模块和通讯模块等； （4）详细介绍了整个控制系统的调试过程。 本文设计的系统能使控制的经纱张力恒定，反应快速，控制精度高，很好地解决了开车痕等问题，能满足中高档织机的要求，具有实际应用价值。
上传时间： 2013-04-24
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在电力现代化建设中，提高发电机发电效率是其中重要的一环，氢气作为导热性冷却介质广泛的应用于发电设备，作为冷却剂，它可以有效地提高其发电效率，但它又是一种易燃易爆气体，所以使氢气参数处于正常范围，保证发电机高效、安全正常工作就变得至关重要，因此对氢气参数进行实时监测有着重要的意义。 本论文研究和开发了基于ARM和CPLD的氢气参数监测系统，首先简要的分析了氢冷发电机系统对氢气参数进行监测的必要性以及当前电力系统氢气参数监控系统的发展情况。然后提出了一种利用无线通信手机短消息业务SMS、工控总线Modbus通信协议和RR485总线、SD卡海量存储等技术实现发电机系统多氢气参数的现场实时监测系统的设计方案。该方案以功能强大的ARM处理器作为系统的核心。采用高精度的16位AD转换芯片，并使用两种滤波算法的结合对信号进行数字滤波，满足系统对氢气参数采集精度的要求。同时系统结合CPLD技术，用于解决系统内微控器I/O口不足以及SD卡驱动的问题，本论文采用一片CPLD扩展I/O口，每一个扩展的I/O口都分配固定的地址，ARM微控器可以通过外部总线控制扩展I/O口的输出电平。SD卡(Secure Digital Memory Card)中文翻译为安全数码卡，是一种基于半导体快闪记忆器的新一代记忆设备，具有低成本，大容量的特点，系统的历史数据存储使用了SD卡作为存储介质，系统并没有直接使用ARM处理器读写SD卡，而是使用了拥有1270个逻辑单元的MAXⅡ1270 CPLD来驱动SD卡，在CPLD中使用VHDL语言设计了SD卡的总线协议，外部总线接口，SRAM的读写时序等，这样既可以提高微处理器SD卡的读写速度，增强微处理器程序的移植性，又可以简化微处理器读写SD卡的步骤并减少微处理器的负担。 本论文的无线数据传输采用GSM无线通信技术的SMS业务远传现场数据，设计了GSM模块的软件硬件，实现了报警等数据的无线传输，系统的有线传输采用了基于Modbus通信协议的RS485总线通信方式，采用这两种通信方式使系统的通信更加灵活、可靠。本论文最后分析了系统的不足并且提出了具体的改进方向。
上传时间： 2013-05-26
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嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件均可裁剪，能满足应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。随着信息技术、计算机技术、网络技术的发展，嵌入式技术得到了广阔的发展空间。其中ARM微处理器凭借体积小、功耗低、成本低而性能高等优点，己被成功应用于移动通信、手持设备、多媒体数字消费等诸多嵌入式领域。ARM也逐步成为了嵌入式的代名词。另外，嵌入式操作系统经过多年的发展目前也已十分丰富，特别是自由免费软件Linux的出现。Linux凭借源码开放、内核可裁减、功能丰富、运行稳定等优势，被移植到了多种不同结构的CPU和硬件平台上，且得到了大量优秀开发工具软件的支持。 本论文的目的是建立一个以ARM为基础的嵌入式linux系统控制平台．本文详细介绍了整个系统平台的研究开发和设计实现过程。论文首先介绍ARM和嵌入式Linux操作系统的特点和当前的发展概况。再阐述了以AT91RM19200为核心的开发平台的硬件组成，详细研究了硬件平台设计过程，平台的外围配置包括存储模块、串口模块、 CAN总线模块、以太网模块、USB模块及JTAG调试模块、实时模块等多种功能模块，包括各个功能模块的芯片选择和原理图，还对硬件电路设计的注意事项进行了探讨。再以此硬件平台为基础，详细的论述了嵌入式Linux系统开发流程以及移植到具体硬件平台需要完成的工作，如U-BOOT的移植、Linux内核的编译与裁减、文件系统的制作、驱动程序的编写等。最后对系统性能进行了测试，通过测试表明平台达到设计要求，性能稳定。
上传时间： 2013-04-24
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网络技术和数字信息新技术的发展为实现家庭生活智能化提供了强有力的技术支撑；传感器技术的发展提供了家庭设备和家庭网络进行信息交换的技术基础；而计算机技术和嵌入式技术的发展为实现对接入家庭网络的各类设备的监测、控制和管理提供了技术支持。新技术的产生使人们对生活和工作的环境提出新的需求。以家庭网关为主导，将现有和将来可能的硬件设备纳入家庭网络，并且实现智能化服务和管理是数字家庭未来发展的主要方向。 由于传统的家庭网关很难将分散于家庭各处的传感设备连接到一起，因此，本文提出了中继器的设计概念，将其从常规的复杂家庭网关中分离出来，实现了对分散于家庭各处的传感器设备进行更为智能化的管理。中继器需要完成的基本功能包括：对于接入的传感器设备，能够将其迅速融入整个系统中，实现即插即用；根据采集信息的变化自动进行模仿人为分析、操作等功能；与家庭网关通信，提供远程控制、查询、管理等功能。 本控制系统核心部分采用S3C2410为处理器，嵌入式实时Linux为操作系统，极大地提高了控制系统的稳定性。本文详细地介绍了传感器中央控制系统的硬件、软件设计，并且详细地介绍了软件的具体实现。另外，本文还提出了基于自主通讯协议的家庭网络通信方式，有效地提高了控制系统的实时性与可靠性。 本论文基于和日本NTT研究所合作的科研项目“家庭传感器及开关接入的中继系统设计”为技术背景。
上传时间： 2013-08-03
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本文首先分析了国内外微型飞行器（MAV）研究现状、发展趋势和存在的困难，接着阐述了MAV的系统结构，针对已有的MAV平台，设计了MAV自主飞行控制系统的总体方案，选择ARM作为中央处理器，从电源模块设计、存储器模块设计、与各传感器的接口设计等入手，实现了系统的硬件设计，并分析了硬件设计所采取的抗干扰措施。 在系统软件设计方面，本文选用嵌入式Linux操作系统作为软件开发环境，分析了操作系统的组成和启动流程。在此基础上，针对本文所设计的硬件系统，编制了专用的引导程序，重新编译了内核，完成了ARMLinux在硬件平台上的移植。接着详细分析了字符设备，编写了各个模块的驱动程序，并描述了应用程序的开发模式。 最后本文讨论了MAV系统中MPEG4视频数据压缩的关键技术，分析了ARM的硬件编解码器的结构和实现过程，重点研究了遥测数据和压缩图像的复合方案，将遥测数据嵌入到压缩图像中进行传输。这种方法可以节省信道，降低系统功耗和保护遥测数据的安全。 本文所研制的自主飞行控制系统具有体积小、重量轻、集成度高、抗干扰能力强等特点，能实时传输视频图像，各项指标都满足项目技术要求。
上传时间： 2013-05-31
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随着新的控制算法的应用和电子技术的发展，移动机器人正朝着高速度、高精度、开放化、智能化、网络化方向发展，对控制系统也提出了更高的要求。移动机器人要实现高速度、高精度的位置控制和轨迹跟踪，必须依赖先进的控制策略和优良的运动控制系统。 导航是移动机器人最具挑战性的能力之一，机器人感知、定位、认知及运动控制的性能是决定导航成功的关键因素。根据课题“仿生导航系统”的要求，本文选择“主控制器+运动控制器+英特网远程无线监控”结构进行导航移动机器人控制系统的设计。首先分析导航移动机器人体系结构，建立机器人运动学模型，最后详细阐述控制系统的全部开发过程，包括控制系统需求分析、总体设计、功能模块的划分及软硬件的设计与实现，并对无线通信及英特网通讯做了一些基础研究，开发了无线通讯模块软件和上位机软件。 在控制系统的硬件设计方面，主要包括基于 LPC2138 的主控制单元、基于HCTL-1100 的运动控制单元、基于 6N137 的光电隔离单元、基于 LMD18200 的功率放大单元、传感器接口单元及上位机无线通讯单元的电路设计。软件方面，在μC/OS-Ⅱ实时操作系统的多任务环境下，利用其任务调度功能，合理地协调和组织了控制系统的各项硬件资源，提高了整个系统的实时性和可靠性。上位机采用的无线通讯、Internet 通讯以及可视化监控程序界面，让用户可以方便直观地远程观察和控制机器人。 该控制系统的研制为仿生传感器性能测试提供了一个良好的实验平台，经过实验，验证了系统的可行性，系统的各项功能及控制精度满足设计要求。
上传时间： 2013-05-22
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