随着电子技术的不断发展,各种智能核仪器逐步走向自动化、智能化、数字化和便携式的方向发展。针对传统的多道脉冲幅度分析器体积大,人机交互不友好,不方便现场分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脉冲幅度分析器的陆续出现填补了这一缺点。 随着电子技术的发展,以ARM为核的处理器技术的应用领域不断扩大,相比较单片机而言,它的主频高、运算速度快,可以满足多道脉冲幅度分析器的苛刻的时间上的要求。而且ARM处理器功耗小,适合于功耗要求比较苛刻的地方,这些方面的特点正好满足了便携式多道脉冲幅度分析器野外勘察的要求。同时,由于以ARM为核的处理器具有丰富的外设资源,这样就简化了外设电路及芯片的使用,降低了功耗并增强了产品的信赖性。另外,ARM芯片可以方便的移植操作系统,为多道脉冲幅度分析器多任务的管理和并行的处理,甚至硬实时功能的实现提供了前提。而且在ARM平台使用嵌入式linux操作系统使多道脉冲幅度分析器的软件易于升级。 智能化和小型化是多道脉冲幅度分析器的发展趋势。智能化要求系统的自动化程度高、操作简便、容错性好。智能化除了需要控制软件外,还需要软件命令的执行者即硬件控制电路来实现相应的控制逻辑,两者的结合才能真正的实现智能化。小型化要求系统的体积小、功耗小、便于携带;小型化除了要求采用微功耗的器件,还要求电路板的尺寸尽量的小且所用元件尽量的少,但小型化的同时必须保持系统的智能化,即不能减少智能化所要求的复杂的逻辑和时序的控制功能。为此采用高集成度的ARM芯片实现控制电路能满意地同时满足智能化和小型化的要求。在研制的多道脉冲幅度分析器中,几乎所有的控制都可以用控制芯片来实现,如阈值设定、自动稳谱以及多道数据采集,在节省了元件的数目和电路板的尺寸的同时仍能保持系统的智能化程度。 Linux内核精简而高效,可修改性强,支持多种体系结构的处理器等,使得它是一个非常适合于嵌入式开发和应用的操作系统。嵌入式Linux可以运行的硬件平台十分广泛,从x86、MIPS、POWERPC到ARM,以及其他许多硬件体系结构。目前在世界范围内,ARM体系结构的SOC逐渐占领32位嵌入式微处理器市场,ARM处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域,例如:工业控制,无线通讯,网络,消费类电子,成像等。 本课题采用三星公司生产的ARM(Advanced RISC Machines,先进精简指令集机器)芯片S3C2410A设计并研制了一种便携式的核数据采集系统设计方案。利用ARM芯片丰富的外设资源对传统的多道脉冲幅度分析器进行改进和简化。系统由前端探测器系统,以及由线性脉冲放大器、甄别电路、控制电路、采样保持电路组成的前置电路,中央处理器模块,显示模块,用户交互模块,存储模块,网络传输模块等多个模块组成。本设计基于ARM9芯片S3C2410,并在此平台上移植了嵌入式linux操作系统来进行任务的调度和处理等。 电路板核心板部分设计采用6层PCB板结构,这样增加了系统可靠性,提高了电磁兼容的稳定性。数据采集系统是多道脉冲幅度分析器的核心,A/D转换直接使用了S3C2410内置的ADC(Analog to Digital Converter,模数转换器),在2.5 MHz的转换时钟下最大转换速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采样点每秒),满足了系统最低转换时间≤5 μs的要求,并且控制简单,简化了外部接口电路。由于SD(Secure Digital Card,安全数码卡)卡存储容量大、携带方便、成本低等优点,所以设计中采用其作为外部的数据存储设备,其驱动部分采用SD卡软件包,为开发带来了方便。本设计采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display,液晶显示)屏作为人机交互的显示部分,并且通过Qt/Embedded为系统提供图形用户界面的应用框架和窗口系统。其中包括了波形显示部分和用户菜单设置部分,这样方便了用户操作。系统的数据存取方面是基于SQLite嵌入式小型数据库而进行的。为了方便数据向上位机的传输,系统设计中采用XML(Extensible Markup Language,可扩展标记语言)格式来组织传输的数据,通过基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)协议的Linux下Socket套接字编程,来进行与上位机或PC(Personal Computer,个人计算机或桌面机)等的连接和数据传输。
上传时间: 2013-04-24
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网络的普及和计算机微型化的趋势使得移动终端成为未来人们生活中的必备。移动终端具有体积小,重量轻,易于携带的特点。它将PC的部分功能与手机的通讯功能结合起来,可以进行无线通讯,还可以通过互联网得到丰富多彩的服务。因此,针对移动终端的研究具有非常重要的意义。 本文针对移动终端的移动性和无线上网功能提出一套基于ARM Linux平台的解决方案。移动终端硬件部分采用基于S3C2410控制器的硬件平台。采用USB接口的WiFi模块作为无线网卡。采用FPGA模块做信息加密处理。软件部分采用嵌入式Linux系统作为操作系统,采用基于Qt的嵌入式Konqueror浏览器作为应用程序。采用移动IPv6技术支持终端的移动性。 本文阐述了移动终端软件部分从底层到顶层的实现。包括了引导加载程序移植,Linux内核的移植,NOR Flash驱动移植,网卡驱动移植,无线网卡驱动移植,LCD驱动的移植,触摸屏驱动的移植,根文件系统的实现,Qt/Embedded和Qtopia的移植以及嵌入式Konqueror的移植。并对原理、相关知识点以及实现过程进行了详细的说明。本文介绍了如何在移动终端上支持移动IPv6技术,搭建基于Linux的移动IPv6的实验网络,并测试移动终端在不同的WiFi子网之间移动过程中与通信对端的连接情况。 经过测试表明,该移动终端可以在无线条件下通过浏览器访问Internet,支持中文网页并能通过鼠标、键盘和触摸屏进行操作。在移动性上,移动终端在从家乡网络和外地网络之间的漫游过程中能够在一定的切换延迟下保持和通信对端的连接。
上传时间: 2013-04-24
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嵌入式系统是当前最为热门的研究领域之一,也是“后PC时代”最有发展前景的方向之一。目前,它已经被广泛地应用于信息家电、手持通信设备、仪器仪表、汽车、航空航天、工业控制以及数据采集等应用领域,为人们的工作和生活带来了极大的便利。其中,GPRS DTU是嵌入式系统在工业控制和数据采集领域的重要应用,它可以实现将串口数据通过GPRS网络进行数据传输,提供了无线备份链路,增强了数据传输的可靠性。伴随着对智能化的需求日益增长,提出了智能化GPRS DTU的概念。除了原有的基本功能,还需要增加智能化功能模块,比如支持自动心跳、保持永久在线,支持远程登录,远程Web管理,远程自动更新等。这样就极大地节省了后期维护费用,降低了成本。因此,对智能化GPRS DTU的研究具有广泛的意义和良好的商业前景。 本文主要是设计并实现智能化GPRS DTU的应用平台,对关键技术进行了深入研究。首先从理论的层次介绍了嵌入式系统的基本概念和设计流程,在理论研究和项目实践的基础上,总结了抓住本质、分层整合、协同分工、情景分析等学习方法;介绍GPRS DTU硬件平台的组成,以ATMEL公司的AT91RM9200为核心控制单元,以Telit的GM862作为GPRS功能模块,以实现工业级指标要求;总结出Linux下ELF文件转换为binary文件的方法,然后重点解决了U-boot应用于AT91RM9200重映射机制的修正,设计出面向智能化GPRS DTU的嵌入式混合文件系统(Cramfs+JFFS2+Initramfs),针对该文件系统对Linux-2.6.20进行了移植和裁剪;最后以串口/Ethernet数据网关的设计来说明应用开发的基本模型。 本系统研发的关键技术均已获得相应的成果,对智能化GPRS DTU的发展给予了有力的技术支持。
上传时间: 2013-04-24
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近年来,随着UPS电源的广泛使用,对UPS电源的监控要求也越来越高,而嵌入式系统的使用和Internet的普及,使得这种需求成为可能。将嵌入式系统和Internet结合用于UPS电源网络监控是一种必然趋势,它可以借助Internet网络完成对UPS电源现场的监控任务,从而将监控扩展到更广的空间。目前,基于嵌入式系统的网络监控已经成为监控领域研究的一个热点。 本课题以UPS电源为监控对象,在综合分析UPS电源、嵌入式系统、CAN总线的基础上,从实际应用出发,对嵌入式技术在UPS电源网络监控系统的应用进行了深入研究。通过对比和分析工业监控网络的现状之后,确定采用基于Internet和CAN总线的嵌入式系统对UPS电源进行网络监控,完成了基于Linux操作系统的监控系统开发。在监控系统硬件设计中,主控芯片选用了SAMSUNG公司低功耗高性能的ARM9系列的S3C2410,CAN控制器使用了新型的独立CAN控制器MCP2510,网络控制器选用了Cirrus公司的CS8900,并完成了CAN接口模块、以太网接口模块和人机交互模块的设计。软件设计中移植了嵌入式Linux操作系统和嵌入式图形用户界面,以及对MCP2510驱动的开发,由于系统要实现网络浏览和大量的数据交换,引入了嵌入式服务器Web server和嵌入式数据库SQLite,方便了数据的管理,提高了浏览速度。 经实验调试,该UPS电源网络监控系统能够通过浏览器对UPS电源运行状态、故障等信息进行监控、统计和查询,实现了小体积,低功耗,高性能的网络监控。该网络监控系统的研究具有广阔的应用前景,对其它工业监控网络也具有一定的指导和借鉴意义。
上传时间: 2013-04-24
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随着计算机、通信、电子技术的进步,嵌入式系统和以太网技术的融合将成为嵌入式技术未来的重要发展方向。基于ARM的嵌入式系统由于具有低功耗、高性能、低成本、可以进行多任务操作等优点,在控制领域得到了越来越广泛的应用。 本选题来自中山大学与北京航天五院合作研制的流体网络系统地面原理样机控制器设计项目。论文研究的主要目的是利用基于ARM920T内核的嵌入式微处理器AT91RM9200融合多传感器设计一种可以在地面实验室环境中可靠运行的数据采集与温度控制系统。 本文从嵌入式测控系统的硬件实现和软件设计两方面进行分析。在硬件设计上,主控制板以Atmel公司生产的AT91RM9200 CPU为核心,主要包括串口模块、存储模块、以太网接口模块、基于SPI串行接口设计的数据采集模块(A/D)、基于I2C接口设计的PID控制信号输出模块(D/A)和采用PIO接口设计的开关控制输出模块等电路,其中后三个模块承担了流体网络回路的传感器数据采集,关键点的温度控制和多路电磁阀的开关控制等任务,后文将重点介绍。在软件设计方面,主要分两个方面进行讨论,分别为主控制器上基于嵌入式Linux系统的软件和上位机采用Visual C++编写的监控软件。主控制器软件采用多线程进行设计,包括主线程、服务器子线程和数据采集子线程,三个线程同时运行,提高了系统的运行效率。上位机和主控制器通过接入以太网中,然后由服务器线程和上位机客户端利用socket套接字实现通信。同时上位机软件也提供形象美观的图形用户界面,配合主控制器实现特定的温度、流量和压力监控。 本论文设计的嵌入式测控系统充分利用了AT91RM9200内嵌的的强大功能模块,包括SPI接口模块和I2C接口模块等,可广泛应用于控制领域。对该系统的一些研究成果和设计方法具有一定的先进性和良好的实用性,具有良好的应用前景。
上传时间: 2013-06-30
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目前国内井下水泵电机多数采用传统的人工进行控制,即人工加继电器进行控制的方法。这种方法控制线路复杂,设备运行的自动化程度低,可靠性差,工人劳动强度大,应急能力差等缺点。针对当前国家对煤矿企业安全生产要求的不断提高和企业自身发展所遇到的实际问题,研制了基于ARM的煤矿井下水泵电机网络监控系统,不仅可以完成水位检测、轴温检测、流量检测、水泵起动、停止及其过程控制,而且还可以进行数据传输、处理等工作。它具有以下特点:水位实时在线检测与显示;水泵启动与停止控制;多台水泵实时“轮班工作制”;根据涌水量大小和用电“避峰就谷”原则,控制投入运行的水泵台数;与监控中心联网,实行集中控制。 本文所设计的监控系统由监控中心、监控终端和远程访问三部分组成,分别介绍了监控系统的硬件设计、电机保护算法设计、系统通讯网络的设计和监控系统软件的设计。 监控系统的硬件设计主要针对监控终端的硬件设计,它采用S3C440X作为监控终端的处理芯片。根据监测的主要参数如水泵电机电流、电压、水泵开停状态、电机温度、井底水仓水位、水泵出口流量的实际特点,通过ARM芯片的快速处理运算能力,实时计算出水泵的三相有功功率和无功功率、功率因数等参量,井底水仓的水位和水泵出水口的流量、水泵的三相电压和电流准确值。把处理运算的结果通过以太网传到监控中心进行存储、显示和打印,同时监控中心根据传上来的结果进行判断,然后根据判断的情况确定是否需要给监控终端发送控制命令。 电机保护算法设计方面,主要针对系统数据采集的特点,对相电流、相电压进行交流信号采样。对采样后的数据运用快速傅立叶变换(FFT)进行数值计算,获得了高精度的测量。 系统通讯网络的设计主要针对系统两层通讯网络的协议进行分析与设计。监控中心软件采用基于Basic的可视化的程序设计语言Visual Basic6.0进行开发。客户端利用计算机网络技术,使用B/S模式远程实现对系统运行数据的传输,以便可以查询实时数据和历史数据,实现资源共享。
上传时间: 2013-06-25
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ARM微处理器和嵌入式Linux操作系统为核心的嵌入式技术,已在很多领域得到了越来越广泛的应用。由于网络在未来计算中将发挥非常重要的作用,因此连通性、网络化正逐渐成为嵌入式设备的发展方向,嵌入式设备的网络化已经成为网络发展的必然趋势。美国贝尔实验室预测未来数年内所能想到的任何有用信息都是由嵌入式设备通过网络供给信息的需求者。 本文设计和实现了基于ARM处理器的嵌入式系统硬件和软件解决方案,将Linux移植到LH79520,并且实现了嵌入式系统的网络通信功能。 本文采用NXP公司的LH79520微控制器作为处理器,采用高度集成的以太网芯片DM9000A作为网络接口,并且扩展了LCD、UART接口。使用APEX作为系统的Bootloader,选择Linux操作系统进行裁剪和移植,编写了网络芯片驱动程序,使得2.6.22版本内核在硬件上稳定运行;同时实现了嵌入式平台和Linux系统之间的网络的数据传输。对影响TCP网络数据传输速率的因素进行了研究,通过对比和测试优化了ARM嵌入式系统的网络传输性能。最后,在ARM平台和Linux主机端分别实现了采用IPMSG协议的网络传输应用程序。 通过测试表明,本文所设计的嵌入式系统在可用性及操作方便性方面都达到了预期的目标,使得ARM Linux移植更有效率而且降低成本,具有实际的应用价值。
上传时间: 2013-07-14
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开关磁阻电机(SwitchedReluctanceMotor,SRM)具有结构简单、工作可靠、效率高和成本较低等优点,在很多领域都显示出强大的竞争力,但是位置传感器的存在不仅削弱了SRM结构简单的优势,而且降低了系统高速运行的可靠性,增加了成本,探索实用的无位置传感器检测转子位置的方案成为开关磁阻电机驱动系统(SwitchedReluctanceMotorDrive,SRD)研究的热点。SRM高度非线性的电磁特性决定了在精确的数学模型基础上实现无位置传感器控制十分困难,而人工神经网络的出现为解决这个问题提供了新的思路。径向基函数(RadialBasisFunction,RBF)神经网络是一种映射能力极强的前向型神经网络,具有收敛速度快、全局逼近能力强等优点。本文提出一种利用自适应RBF神经网络对SRM进行控制的新方法,所采用的RBF神经网络以电机绕组的相电流、磁链作为输入,转子位置作为输出,通过离线和在线相结合的方法对网络进行训练,建立SRM电流、磁链与转子位置之间的非线性映射,从而实现SRM的无位置传感器控制。 常规的PID控制以其结构简单、可靠性高、易于工程实现等优点至今仍被广泛采用。在系统模型参数变化不大的情况下,PID控制效果良好,但当被控对象具有高度非线性和不确定性时,仅靠PID调节效果不好。对于SRM,它的电磁关系高度非线性,固定参数的PID调节器无法得到很理想的控制性能指标。论文提出了一种基于RBF神经网络在线辨识的SRM单神经元PID自适应控制新方法。该方法针对开关磁阻电机的非线性,利用具有自学习和自适应能力的单神经元来构成开关磁阻电机的单神经元自适应控制器,不但结构简单,而且能适应环境变化,具有较强的鲁棒性。同时构造了一个RBF网络对系统进行在线辨识,建立其在线参考模型,由单神经元控制器完成控制器参数的自学习,从而实现控制器参数的在线调整,能取得更好的控制效果。 仿真及实验结果表明,自适应RBF神经网络能够实现电机的准确换相,从而实现了电机的无位置传感器控制;基于RBF神经网络在线辨识的单神经元自适应控制能够达到在线辨识在线控制的目的,控制精度高,动态特性好,具有较好的自适应性和鲁棒性。
上传时间: 2013-04-24
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目前嵌入式系统在工业控制和智能家电方面运用地越来越广泛,嵌入式系统应用于安防报警产品,使安防报警产品越来越智能化。未来产品技术将朝着数字化、无线化、集成化方向发展,因此本文设计了一个基于嵌入式系统的安防报警器。 嵌入式防盗报警系统,由可编程主机、遥控器、各种防盗、防抢探测器组成,可通过局域网与小区的监控中心连接,组成一套有线安全防范网络。一旦发生情况,能把报警信息通过通讯网络瞬间远程传输到用户设定的电话、手机、传呼机。同时向监控中心报告,监控中心电脑确定发生警情的地址,及时调动人员作出快速处理。 本文设计以32位ARM920T处理器s3C2410A为主控芯片,操作系统采用嵌入式LINUX操作系统。本文详细阐述一下几点: (1)研究了GSM MODEM的数据传输的特点和工作原理,熟悉控制短信猫的AT指令;分析了烟雾、防盗、煤气等传感器的性能指标和门限数据。为下面的系统的设计与研究提供了必要的理论基础。 (2)建立硬件开发平台,对ARM处理器平台的集成功能进行了研究。其中重点研究了ARMS3C2410处理器,对其性能进行了分析;对处理器的内存设计进行的分析;对所应用的串口电路进行了详细的研究。 (3)采用了嵌入式Linux系统作为操作系统,对Linux系统的内核和文件系统作了进一步的研究。详细研究了Linux系统的bootloader的功能以及它的编译与烧写;Linux内核的剪切、编译和烧写;Linux文件系统的编译与烧写;加载Linux各种服务,比如NFS协议服务。为系统开发搭建了软件平台。 (4)ARM处理器与GSM MODEM通过串口进行数据传输的软件设计;ARM处理器与监控中心的网络传输的软件设计。本系统实现了Linux系统串口和网口进行数据的传输,并对系统性能进行了测试,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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工厂底层的信息绝大部分都是通过现场总线进行传递的,但基于现场总线的工业设备网络无法实现与企业的Internet/Intranet无缝连接从而实现远程监控。所以本文就此问题展开研究,提出了一种基于S3C2410的嵌入式工业网络控制器的平台的设计方案,设计了一个具有网络通信功能的控制器平台。 1.针对网络控制器的特点与要求,通过对比分析,选取了具体的硬件和软件,以确保网络控制器平台的稳定可靠。 2.具体设计了控制器相关硬件电路。包括存储电路、以太网电路、串口电路、I/O口电路等。 3.建立了嵌入式Linux软件开发平台;对网络通信的理论进行了研究,编写了CGI外部扩展程序,实现了动态Web技术,使用户可以通过浏览器对控制器进行远程监控。同时,开发了嵌入式数据库SQLite应用程序,使历史数据、实时数据和技术参数的管理更加方便有序;开发了对应的驱动程序确保了网络控制器的的正常运行。 4.在完成嵌入式网络控制器硬件与软件设计的基础上,将控制器平台应用于智能加药控制系统中,通过测试表明本网络控制器平台稳定可靠。 总之,本文在深入研究嵌入式网络控制器的基础上搭建了一个嵌入式的硬件和软件平台,确保了网络控制器稳定可靠并高效地运行,为第二次开发嵌入式网络控制器准备了一个比较理想的嵌入式平台。
上传时间: 2013-04-24
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