嵌入式系统在众多工业领域扮演着越来越重要的角色，但是因嵌入式系统的资源受限缘故，导致在嵌入式系统上很难实现复杂计算算法。此外，当前嵌入式系统设计阶段和实现阶段的分离现状，致使嵌入式系统开发耗时且昂贵。为解决这些问题，本书提出了一种低成本、可重复使用且可重构的嵌入式系统设计与实现集成开发环境。为了减少成本，该集成环境全部是采用自由和开放源代码软件，如Linux操作系统和Scilab计算平台等。 本文主要包括以下内容： 1、构建嵌入式Linux开发环境及移植相关软件包到嵌入式ARM平台，首先详细的描述了如何使用Buildroot工具包制作交叉编译器，并描述Minicom、TFTP和NFS等嵌入式开发相关工具，最后详细的描述了如何移植嵌入式图形用户界面TinyX和嵌入式窗口管理器JWM。 2、构建Scilab-EMB嵌入式计算平台，首先介绍了数值计算软件Scilab，然后详细的描述了如何在ARM系统上实现Scilab-EMB嵌入式计算平台。 3、开发Scilab数据采集工具包，实现Scilab与底层设备通讯，该工具包PC版和ARM版均支持串口和以太网接口，且均支持Modbus现场总线。PC版额外支持OPC协议。 4、基于Scilab构建虚拟控制实验室，验证该平台的可行性及性能。 本文创新点： 1、国内外率先提出了一种新的以Scilab为核心的嵌入式计算平台方案，并在国内外首次实现了Scilab到ARM平台的移植； 2、开发了Scilab-DAQ数据采集工具包，有效的实现了Scilab与底层设备的通讯。 通过虚拟实验室的建立，验证了该嵌入式控制平台能够胜任多种复杂算法。 该嵌入式计算平台解决方案和Scilab-DAQ数据采集工具包已经受到国内外同行的关注，并被多家科研机构、学校和公司所采纳和使用。
标签： Scilab-EMB ARM-Linux 嵌入式 计算
上传时间： 2013-05-30
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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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现代信息技术的迅猛发展和人们生活质量的提高，使得视频处理方面的研究与应用，尤其是实时图像处理受到了广泛关注。近年来，DSP技术的不断发展，将数字信号处理领域的理论研究成果应用到实际系统中，并推动了新理论和应用的发展，对视频处理等领域的技术发展起到了十分重要的作用。同时，随着网络、移动通讯和多媒体技术的飞速发展，嵌入式系统也得到更加广泛的应用。 本文分析了嵌入式系统、DSP技术、以及视频处理系统等领域的最近发展现状，结合本实验室在嵌入式开发、H.264.图像编解码、DSP技术三个方面的研究成果和实际开发经验，提出了采用TIC6000系列的TMS320DM642和ARM(S3C2410)为主体的硬件系统架构，设计了一种基于ARM+DSP的嵌入式视频处理系统。该系统将专门用于视频图像处理的DSP与在通讯和实时控制方面具有独特优势的ARM处理器结合起来，为嵌入式实时环境下一些复杂算法的实现问题开辟了新的途径。 文中首先介绍了系统的相关技术及标准，包括控制端用到的ARM技术和处理端的DSP技术及核心处理算法H.264编码原理，给出了系统的整体架构及设计思路。整个系统分控制端和处理端以及两者之间的通信三个部分，控制端主要由一个最小系统、LCD及触摸屏和矩阵键盘构成，在ARM上移植了Linux操作系统，并在其上编写了外设驱动。处理端包括视频输入、输出模块、存储模块、网络传输模块，移植了基于基本档次的T264代码到DM642中，并进行了优化，完成了视频信号的采集和回显程序的编写，并将采集、处理、回显三个进程加入到BIOS中，实现了处理端的功能。两者通信采用HPI16模式的通信方式。最后，就系统的性能进行了测试，给出了测试效果图，并对结果进行了详细分析。 在文章的最后，总结了课题研究所取得的成果及其不足之处；给出了系统进一步研究和改进的思路。嵌入式是未来发展的主流，随着本系统的进一步完善，必将具有更加广阔的应用前景。
上传时间： 2013-04-24
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生物电阻抗法测量脂肪是目前广泛使用的方法。但现有的人体脂肪仪所使用的测量模型都是把人体躯干部看成整体，不能反映躯干部脂肪的分布情况。而且大部分脂肪仪基于单片机，系统软硬件功能的可扩展性、数据存储能力受到很大的限制，数据分析功能较弱。 针对上述问题，本文建立了一种人体阻抗模型，该模型把人体躯干部划分成四部分，并对分段阻抗的计算公式进行推导，在此基础上设计并实现了一种基于ARM处理器和嵌入式LINUX操作系统的人体脂肪测量仪。最后通过实验验证该模型的正确性和仪器测量的准确性。 本文的主要工作有： (1)在现有理论的基础上建立了人体阻抗模型，并利用八电极技术测量人体的分段阻抗。通过测量人体阻抗及体重、身高等参数，在理论分析和实验检验修正的基础上得出了计算人体各部位脂肪含量的公式。 (2)研究基于ARM-LINUX的人体脂肪仪的软硬件设计与实现。硬件部分包括阻抗测量电路、体重测量电路和身高测量电路以及嵌入式开发板与硬件电路之间的接口设计；软件部分包括嵌入式LINUX操作系统、Qt/Embedded 环境的移植、驱动开发以及图形用户接口应用程序编程。 (3)利用本仪器、欧姆龙人体脂肪仪、水下称重法对多名志愿者进行测量，给出了比较数据，并对测量数据进行统计分析。
标签： ARMLINUX
上传时间： 2013-08-05
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动态称重技术具有称重精度高、速度快的优点，在许多生产部门有广泛的应用。本文所涉课题对实验室现有的动态称重系统的仪表进行了改造和升级，为其增加了条码识别和以太网接入两个主要功能，开发出了一款新型智能仪表，在邮政部门的业务结算中用来快速稽核大宗邮件的名义重量。 本文以嵌入式技术为平台，根据智能仪表不同功能模块的处理特点，有针对性地利用ARM微处理器提供的多种硬件资源，uClinux操作系统提供的多种BH和锁机制，解决了实际出现的问题。 本文以邮件称重和条码识别两个功能模块作为重点，兼顾其他模块，介绍了新型智能智能仪表的软件和硬件设计。并展示了课题最终的成果，达到了预期的设计要求。
标签： ARMuClinux 电子 动态 智能仪表
上传时间： 2013-07-29
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在日常工作和生活中，人们需要享用各种资源或者服务。当在特定的时间段内，可供享用的资源有限，而需求享用资源的用户相对较多时，供求矛盾就会出现。预约系统通过让用户与资源提供者进行交流，而缓解了供求矛盾。目前，为提高学生的创新能力和实验仪器的使用效率，高校普遍提倡为学生提供自由的开放型实验平台。于是，实验平台数量的不足和学生多样化的实验需求激发了实验平台的供求矛盾。该矛盾的解决方法之一是采用合适的预约系统来实现开放型实验进度的动态安排。 随着互联网的深入普及，以及移动通信服务的逐步完善和通信资费的不断降低，基于互联网和手机短消息的预约系统将变得非常实用。鉴于高校的学生一般都拥有一张由学校统一办理的非接触式IC卡，故结合射频识别技术、互联网和手机短消息技术实现开放型实验的预约系统，将能较好地缓解高校实验平台数量不足和学生多样化实验需求之间的矛盾。同时，采用ARM处理器取代台式电脑实现硬件电路，能有效降低预约系统的设备成本。 本论文有重点地讨论了基于ARM/WEB/SMS/RFID的学生实验预约系统的设计与实现。 第一章，通过介绍预约系统的现有应用和发展趋势，提出了实验预约系统设计方案的设计原因和依据，分析了实现设计方案的途径和可行性，并提出设计方案的预期目标。 第二章，系统地介绍实现设计方案需要用到的基础知识与技术，包括ARM体系结构、处理器内核以及μC/OS-II嵌入式实时操作系统等； 第三章，介绍预约系统的硬件结构，重点分析了非接触式IC卡读卡器和GSM通信模块； 第四章，探讨预约系统的软件设计，包括系统的功能结构、数据结构，TCP/IP、HTTP、Wiegand协议和AT指令，以及具体分析关键应用程序的实现，并简单介绍μC/OS-II的移植和软件开发工具的使用； 第五章，对预约系统进行电气参数和软件功能的测试。最后，对整个项目进行总结，并提出展望。
标签： ARMWEBSMSRFID 实验
上传时间： 2013-04-24
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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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深入研究了我国10kV配电网特点和馈线自动化技术，设计了以基于FTU和电力线载波通信的集中式保护为主、基于FTU的重合闸保护为辅的馈线自动化方案，不论通信是否正常，都能实现线路故障区段的自动隔离和非故障区段的供电恢复，设计并制作了基于ARM的馈线自动化终端硬件，实现了FTU主要的软件功能，并对FTU所处恶劣环境中几种典型的干扰的产生机理和频谱特性进行了分析，在硬件和软件方面采取了必要的抗干扰措施来提高FTU的可靠性，最后在实验室和10kV现场进行了实验和测试，结果表明所研制的FTU达到了预期的要求。
上传时间： 2013-05-25
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随着光通信技术的不断发展，光纤的需求量大幅增加，光纤测量仪器也随之迅速发展起来，其中光时域反射仪(OTDR)受到广泛重视。光时域反射仪是八十年代发展起来的新型光纤故障测试设备，其主要用途是能够找出光纤的断点，并进行故障定位。光时域反射仪具有非破坏性测量、功能齐全、安全性好、使用方便等优点，在工程上得到广泛应用。目前，该领域主要被国外产品垄断且价格昂贵。在这一背景下，国内企业开展OTDR的研制和开发，以降低成本，改进技术，占领光纤测试领域的市场成为当务之急。 本论文首先简要介绍了光时域反射仪的历史和现状，并阐述了光纤测量技术涉及的光学原理，以及光时域反射仪的基本工作原理。在理论分析部分之后，基于对系统的特点及开发资源的考虑，提出基于嵌入式系统的光时域反射仪解决方案。在此基础上，详细介绍了以ARM为控制核心、DSP为运算核心的系统总体硬件结构；讨论了采用ARM9内核的S3C2410处理器的软件解决方案；着重说明了Linux嵌入式操作系统的选取与移植、bootloader的引导以及根文件系统的制作。最后重点论述了图形用户系统(GUI)的选取以及QtopiaCore的移植和开发过程。 本文所设计的光纤测量系统具有测量准确、可靠性高等特点。实验表明，该系统能够根据国际标准完成对光纤的衰减和长度等指标的检测。
上传时间： 2013-04-24
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随着半导体工艺的飞速发展和芯片设计水平的不断进步，ARM微处理器的性能得到大幅度地提高，同时其芯片的价格也在不断下降，嵌入式系统以其独有的优势，己经广泛地渗透到科学研究和日常生活的各个方面。 本文以ARM7 LPC2132处理器为核心，结合盖革一弥勒计数管对Time-To-Count辐射测量方法进行研究。ARM结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理而设计的，其指令集和相关的译码机制比复杂指令集计算机要简单得多，使用一个小的、廉价的ARM微处理器就可实现很高的指令吞吐量和实时的中断响应。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微处理器，其工作频率可达到60MHz，这对于Time-To-Count技术是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定时/计数器引脚捕获功能，可以直接读取TC中的计数值，也就是说不再需要调用中断函数读取TC值，从而大大降低了计数前杂质时间。本文是在我师兄吕军的《Time-To-Count测量方法初步研究》基础上，使用了高速的ARM芯片，对基于MCS-51的Time-To-Count辐射测量系统进行了改进，进一步论证了采用高速ARM处理器芯片可以极大的提高G-M计数器的测量范围与测量精度。 首先，讨论了传统的盖革-弥勒计数管探测射线强度的方法，并指出传统的脉冲测量方法的不足。然后讨论了什么是Time-To-Count测量方法，对Time-To-Count测量方法的理论基础进行分析。指出Time-To-Count方法与传统的脉冲计数方法的区别，以及采用Time-To-Count方法进行辐射测量的可行性。 接着，详细论述基于ARM7 LPC2132处理器的Time-To-Count辐射测量仪的原理、功能、特点以及辐射测量仪的各部分接口电路设计及相关程序的编制。 最后得出结论，通过高速32位ARM处理器的使用，Time-To-Count辐射测量仪的精度和量程均得到很大的提高，对于Y射线总量测量，使用了ARM处理器的Time-To-Count辐射测量仪的量程约为20 u R/h到1R/h，数据线性程度也比以前的Time-To-CotJnt辐射测量仪要好。所以在使用Time-To-Count方法进行的辐射测量时，如何减少杂质时间以及如何提高计数前时间的测量精度，是决定Time-To-Count辐射测量仪性能的关键因素。实验用三只相同型号的J33G-M计数管分别作为探测元件，在100U R/h到lR/h的辐射场中进行试验.每个测量点测量5次取平均，得出随着照射量率的增大，辐射强度R的测量值偏小且与辐射真实值之间的误差也随之增大。如果将测量误差限定在10％的范围内，则此仪器的量程范围为20 u R/h至1R/h，量程跨度近六个数量级。而用J33型G-M计数管作常规的脉冲测量，量程范围约为50 u R/h到5000 u R/h，充分体现了运用Time-To-Count方法测量辐射强度的优越性，也从另一个角度反应了随着计数前时间的逐渐减小，杂质时间在其中的比重越来越大，对测量结果的影响也就越来越严重，尽可能的减小杂质时间在Time-To-Count方法辐射测量特别是测量高强度辐射中是关键的。笔者用示波器测出此辐射仪器的杂质时间约为6.5 u S，所以在计算定时器值的时候减去这个杂质时间，可以增加计数前时间的精确度。通过实验得出，在标定仪器的K值时，应该在照射量率较低的条件下行，而测得的计数前时间是否精确则需要在照射量率较高的条件下通过仪器标定来检验。这是因为在照射量率较低时，计数前时间较大，杂质时间对测量结果的影响不明显，数据线斜率较稳定，适宜于确定标定系数K值，而在照射量率较高时，计数前时间很小，杂质时间对测量结果的影响较大，可以明显的在数据线上反映出来，从而可以很好的反应出仪器的性能与量程。实验证明了Time-To-Count测量方法中最为关键的环节就是如何对计数前时间进行精确测量。经过对大量实验数据的分析，得到计数前时间中的杂质时间可分为硬件杂质时间和软件杂质时间，并以软件杂质时间为主，通过对程序进行合理优化，软件杂质时间可以通过程序的改进而减少，甚至可以用数学补偿的方法来抵消，从而可以得到比较精确的计数前时间，以此得到较精确的辐射强度值。对于本辐射仪，用户可以选择不同的工作模式来进行测量，当辐射场较弱时，通常采用规定次数测量的方式，在辐射场较强时，应该选用定时测量的方式。因为，当辐射场较弱时，如果用规定次数测量的方式，会浪费很多时间来采集足够的脉冲信号。当辐射场较强时，由于辐射粒子很多，产生脉冲的频率就很高，规定次数的测量会加大测量误差，当选用定时测量的方式时，由于时间的相对加长，所以记录的粒子数就相对的增加，从而提高仪器的测量精度。通过调研国内外先进核辐射测量仪器的发展现状，了解到了目前最新的核辐射总量测量技术一Time-To-Count理论及其应用情况。论证了该新技术的理论原理，根据此原理，结合高速处理器ARM7 LPC2132，对以G-计数管为探测元件的Time-To-Count辐射测量仪进行设计。论文以实验的方法论证了Time-To-Count原理测量核辐射方法的科学性，该辐射仪的量程和精度均优于以前以脉冲计数为基础理论的MCS-51核辐射测量仪。该辐射仪具有量程宽、精度高、易操作、用户界面友好等优点。用户可以定期的对仪器的标定，来减小由于电子元件的老化对低仪器性能参数造成的影响，通过Time-To-Count测量方法的使用，可以极大拓宽G-M计数管的量程。就仪器中使用的J33型G-M计数管而言，G-M计数管厂家参考线性测量范围约为50 u R/h到5000 u R/h，而用了Time-To-Count测量方法后，结合高速微处理器ARM7 LPC2132，此核辐射测量仪的量程为20 u R/h至1R/h。在允许的误差范围内，核辐射仪的量程比以前基于MCS-51的辐射仪提高了近200倍，而且精度也比传统的脉冲计数方法要高，测量结果的线性程度也比传统的方法要好。G-M计数管的使用寿命被大大延长。 综上所述，本文取得了如下成果：对国内外Time-To-Count方法的研究现状进行分析，指出了Time-To-Count测量方法的基本原理，并对Time-T0-Count方法理论进行了分析，推导出了计数前时间和两个相邻辐射粒子时间间隔之间的关系，从数学的角度论证了Time-To-Count方法的科学性。详细说明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count辐射测量仪的硬件设计、软件编程的过程，通过高速微处理芯片LPC2132的使用，成功完成了对基于MCS-51单片机的Time-To-Count测量仪的改进。改进后的辐射仪器具有量程宽、精度高、易操作、用户界面友好等特点。本论文根据实验结果总结出了Time-To-Count技术中的几点关键因素，如：处理器的频率、计数前时间、杂质时间、采样次数和测量时间等，重点分析了杂质时间的组成以及引入杂质时间的主要因素等，对国内核辐射测量仪的研究具有一定的指导意义。
标签： TimeToCount ARM 辐射测量仪
上传时间： 2013-06-24
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