虚拟仪器技术是以传感器、信号测量与处理、微型计算机等技术为基础而形成的一门综合应用技术。目前虚拟仪器大部分是基于PC机，利用PCI等总线技术传输数据，数据卡插拔不便，便携性差。随着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式系统平台已经应用到各个领域，而市场上的嵌入式虚拟仪器系统还相当少，各种研究工作才刚刚起步，各种高性能的虚拟仪器和处理系统在现代工业控制和科学研究中已成为必不可少的部分。因此在我国开发具有较高性能、接口灵活、功能多样化、低成本的虚拟仪器装置势在必行。 针对目前虚拟仪器系统发展趋势和特点，采用FPGA技术，进行一种支持多种平台的高速虚拟仪器系统的设计与研究，并针对高速虚拟仪器系统中的一些技术难点提出解决方案。首先进行了系统的总体设计，确定了采用FPGA作为系统的控制核心，并选取了Labview作为PC平台应用程序开发工具，利用USB2.0接口来进行数据传输；同时选取嵌入式处理器S3C2410以及WinCE作为嵌入式系统硬软件平台。随后进行了各个具体模块的设计，在硬件方面，分别设计了前端处理电路，ADC电路以及USB接口电路。在软件方面，进行了FPGA控制程序的设计工作，实现了对各个模块和接口电路的控制功能。在上层应用程序的设计方面，设计了Labview应用程序，实现了波形显示和频谱分析等仪器功能，人机界面良好。在嵌入式平台上面，进行了WinCE下GPIO驱动程序设计，并在上层应用程序中调用驱动来进行数据的读取。为了解决高速ADC与数据缓存器的速度不匹配的问题，提出利用多体交叉式存储器结构的设计方案，并在FPGA内对控制程序进行了设计，对其时序进行了仿真。 最后对系统进行了联合调试工作，利用上层软件对输入波形进行采集。根据调试结果看，该系统对输入信号进行了较好的采样和存储，还原了波形，达到了预期效果。课题研究并且对设计出一种支持多平台的新型虚拟仪器系统，具有性能好、使用灵活，节省成本等特点，具有较高的研究价值和现实意义。
上传时间： 2013-04-24
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近年来，随着以太网技术的发展和普及，以TCP/IP协议为代表的开放式互联网技术在各个领域都得到了广泛的应用，但是大量的设备都有SPI串行接口，这些设备的串行数据需要通过网络进行传输，因此必须要寻求一种解决方案，用来解决这些传统设备与现今的网络设备之间的互联问题。本文针对这种情况设计了一种基于ARM处理器的嵌入式以太网接口系统。 本文分别对SPI串行通信和基于TCP/IP协议的以太网进行研究和分析，在此基础上设计一个嵌入式系统—基子ARM处理器的串行通信与以太网的协议转换系统，来实现SPI串行口与网口的数据传输。 首先分析了当前串行通信的应用现状和以太网技术的发展动态，指出SPI串口设备网络化的趋势，然后详细介绍了嵌入式处理器LM3S8962的特点和内部结构接着阐述了嵌入式TCP/IP协议栈的总体设计以及每层协议的编写过程。在硬件设计方面，对本文所设计的系统—基于ARM处理器的串行通信与以太网的协议转换系统进行了总体设计，将系统分为三个主要模块：处理器模块、SPI通信模块和以太网接口模块。同时在软件设计方面对启动代码流程、驱动程序设计与实现、软件包的配置进行了说明。对设计的主程序的流程图以及各个任务参数设置加以分析。最后对系统进行了测试表明通信是成功的。 总之，本文完成了嵌入式网络控制器的硬件平台架构设计、嵌入式操作系统的移植，为今后嵌入式网络控制器的后继开发提供了一个嵌入式平台，研究成果对于嵌入式远程监控系统在远程控制领域的应用具有一定的参考价值。
上传时间： 2013-04-24
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随着半导体技术的发展和信息技术以及数字化产品的普及，嵌入式系统已被应用到网络、手持通信设备、仪器仪表、国防军事以及自动化控制等各个领域。而结合视频监控的嵌入式应用系统更是应用的热点。正是顺应这一趋势，作者展开了对远程视频监控相关技术的研究，设计了基于嵌入式平台的远程视频监控系统。系统以友善之臂公司的friendly arm作为硬件平台、嵌入式linux作为软件平台、以传统的以太网来实现高速的视频数据传输实现远程视频监视、以GPRS作为扩展模块来实现远距离的用户手机报警提示。该系统主要设计应用于无人值守的家用现场环境。 论文详细的论述了基于ARM9的S3C2410A作为系统硬件平台、扩展外围的GPRS模块、视频数据采集模块和触摸屏显示模块的嵌入式应用系统。还详细的论述了在该平台上配置交叉开发环境和移植bootloader的过程，裁剪和配置嵌入式linux系统的过程。同时按照系统方案设计了视频数据采集应用软件，基于TCP/IP的以太网视频数据传输应用软件，以及基于GPRS的串口数据发送软件。系统根据现场采集的视频数据做相应的处理，启用GPRS发送警示短信息；同时用户可以根据现有接入以太网的计算机来调阅现场的视频数据信息。 最后将该监控系统应用于普通的家用环境，结果通过对现场采集的视频数据和发送的警示短信息表明该系统能够满足于同常的无人值守的家用环境。同时总结了存在的问题以及今后需要改进的方向：首先，该系统有良好的扩展性能，通过相应的总线和接口扩展可以实现智能家用电器控制系统；其次，该系统有一定的商业和社会价值。当然系统也有不足的地方，软件设计处于测试阶段，有很多需要完善的地方。最后，通过研究和实验表明：基于ARM/GPRS的远程家用监控系统具备了实时监控和即时报警功能，可以应用于实际家用监控场合。
上传时间： 2013-04-24
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生物特征识别是指通过计算机，利用人体固有的生理特征，如指纹，静脉来进行个人身份鉴别的技术。由于生物特征唯一性和不变性，使得生物特征识别与传统的方法如数字密码和身份证相比，具有更高的安全性和易用性。传统的高性能自动识别系统大多基于PC平台联机应用，然而在实际应用中往往对自动识别系统要求有更高的便携性和易用性，嵌入式技术的快速发展使得实现这样的系统变为了可能。 生物特征识别系统主要由通用模块的控制系统与非通用模块的图像采集设备与识别算法组成。本文针对通用模块与非通用模块接口问题进行研究和设计，实现了一个工作良好的嵌入式平台。 本课题在设计核心板、扩展板、转接板的硬件基础上，移植实时操作系统Linux，编写各种接口与模块的驱动、多路摄像头切换程序，并很好的解决了摄像头采集生物特征时光强控制问题，为很好的采集到清晰图像提供了一个良好稳定的硬件平台。 本课题所设计的嵌入式系统通过测试，做了大量的实验，并将所采集到的手指静脉图像进行讨论分析，具有实用价值。
上传时间： 2013-06-03
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语音识别技术就是能使计算机“听懂”人类的语言，然后根据其含义来执行相应的命令，从而实现为人类服务。 随着语音识别的深入研究，对它的技术应用主要有两个方面： 一个方向是大词汇量连续语音识别系统，主要应用于计算机的听写机，以及与电话网或者互联网相结合的语音信息查询服务系统，这些系统都是在计算机平台上实现的； 另外一个重要的发展方向是小型化、便携式语音产品的应用，这些应用系统大都使用专门的硬件系统实现。 随着后PC年代的到来，后一种发展将成为语音识别技术和嵌入式系统交叉研究的一个非常热门的话题，将进一步推动语音识别技术往智能化方向发展。 论文主要研究语音识别系统及其在ARM嵌入式平台上的实现。 根据嵌入式系统平台的特性和系统的实际需求，对目标平台的硬件和软件系统进行适当的剪裁定制，并且对语音识别中的算法进行改进和优化，同时为了加强系统的交互性，增加了控制界面，为实际应用提供很好的人机交互操作。 首先论文对嵌入式系统及嵌入式操作系统进行研究，通过实际比较后选用嵌入式Linux作为系统的操作系统； 然后对语音识别技术进行研究，并根据实际要求，采用Mel倒谱参数作为系统语音参数提取算法，DTW作为系统识别的模式匹配方法，并根据ARM嵌入式平台的要求，分别对上述两个算法进行优化设计，同时利用QT跨平台语言对应用控制程序进行代码实现，并移植到目标板上，构建出一个完整的嵌入式语音识别系统。 最后，对整个系统进行整体测试，通过实验结果表明，系统达到了预期设计的便携、智能及很好的交互性的目的。
上传时间： 2013-04-24
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随着21世纪的到来,计算机技术,信息处理技术,半导体技术和网络技术不断发展,人类社会进入了信息化时代。与此同时,无线视频传感器网络也得到了突飞猛进的发展,成为当今国际上备受关注的热点研究领域。无线视频传感器网络有着很多的优点和十分广泛的应用前景。在军事,工业,城市管理和监控系统等重要领域都有潜在的使用价值。 无线视频传感器网络有着显著的特征,例如：网络节点能源有限；网络带宽有限；对处理速度要求较高等。由此可见,传统的视频编码标准无法应用于无线视频传感器网络。MPEG-4,H.263,H.264等视频编码标准,全是基于运动估计补偿实现的,计算量十分巨大,在能量,存储空间和处理能力均有限的节点难以实现这类高复杂度的编码算法。 本文针对无线视频传感器网络对视频编码算法的具体需求,提出一种基于运动检测的低复杂度视频编码算法。该算法只对当前编码帧中的运动对象进行编码,并且以面向对象的结构输出码流。实验结果表明,与H.264全I帧编码相比,本文提出的算法编码速度提高了约3倍,编码性能提高了约2dB。与H.264基本档次相比,虽然编码性能略有下降,但是编码速度平均提高了8倍左右。因此,本文提出的算法可以在编码效率和编码速度之间获得很好的折衷,在一定程度上可以满足无线视频传感器网络的需求。 本文选用ALDVK_270作为硬件实验平台。在分析算法结构的同时,结合嵌入式系统的特点,从算法,内存,高级语言和汇编语言等几个方面提出优化方案,最终在ARM嵌入式平台下实现了面向无线视频传感器网络的低复杂度视频编码算法。测试结果表明,与优化前相比,优化后的编码速度有了很大的提高,对于CIF格式的监控视频序列能够满足实时处理的要求。
上传时间： 2013-07-26
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本文根据大楼电梯视频监控系统的要求，提出了一种基于嵌入式技术的网络视频监控系统实现方案。系统以嵌入式Linux和嵌入式微处理器S3C2410X为核心平台，通过嵌入式平台建立的基于TCP/IP协议的视频服务器，将USB摄像头采集来的图像数据压缩后，经过网络传输，完成对监控现场的网络视频监控任务。首先阐述了嵌入式网络视频监控系统的发展、现状以及整体构建，然后介绍了嵌入式Linux操作系统以及ARM处理器的发展情况，分析了主要外围电路的设计，以及如何在ARM硬件平台上进行嵌入式Linux内核的编译与移植，介绍了Bootloader的启动原理及运行过程，并对在Linux操作系统下的USB驱动程序的开发进行了研究。本文重点讨论了图像采集、编码和网络通信程序的设计原理与实现。最后进行了系统整体测试，并提出了进一步开发设想。
上传时间： 2013-06-15
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嵌入式系统应用于智能设备、工业控制领域实现各种信号的处理与控制，是近年来技术研究和产品开发的热点。同时，随着以太网技术的迅速发展，工业控制中过程监控层和现场设备层信号传输网络开始逐步采用以太网，基于网络的远程监控使整个企业网络呈现高度统一性、开放性和透明性。将嵌入式技术和基于网络的远程监控技术应用于电梯，可以有效地提高产品和服务的质量。 本文旨在研制和开发一套应用于电梯的智能多媒体显示与远程监控系统，硬件设计中，在以嵌入式微处理器S3C2410X、Flash、SDRAM构成的最小系统核心板外，扩展了串行口、网口、LCD接口等外围硬件资源，设计了RS-232转换成RS-422接口界面的硬件电路板，针对核心板RTC时钟问题，采用PCF8563芯片设计了时钟/日历小板。 软件平台方面，首先分析了系统启动引导程序Bootloader，参照嵌入式Linux内核源代码以及对S3C2410X的支持代码，根据本系统的硬件配置对Linux内核进行裁剪移植，修改了音频驱动和LCD驱动，在内核中添加了对Yaffs文件系统类型的支持。然后准备了根文件系统内容，在其中添加了交叉编译过的Qt/Embedded3.1的库，使用Cramfs、RAMdisk和Yaffs相结合的根文件系统格式。在此基础上，向嵌入式平台移植了Linux下开源的多媒体播放器Mplayer和嵌入式数据库SQLite。 设计编写Qt GUI界面和串口数据采集模块，构建了电梯间多媒体显示系统，显示界面划分为串口数据采集显示、动画播放、系统时间、文本信息、滚动字幕、商标图片六个显示区域。使用Boa在ARM平台上构建了嵌入式Web服务器，Web服务器通过HTTP协议与监控端浏览器软件进行信息交互，提供服务器应用程序模块的访问界面和现场设备的信息访问和控制界面，并借助SQLite数据库的支持，实现了基于网络的电梯远程监控系统的功能。监控端通过Web页面激活服务器的相应应用程序模块，传递信息服务请求和控制命令。将本系统应用与电梯设备，取得了用户的好评。
上传时间： 2013-04-24
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随着信息产业和集成电路技术的进步，嵌入式应用领域得到了蓬勃和快速的发展。嵌入式应用开发的重要特点是满足应用门类的多样化需求，嵌入式应用的多样化主要体现在目标机硬件平台的多样化，而硬件平台的多样化则对嵌入式系统平台的底层构建提出了严格要求，因此不同硬件平台底层构建研究是嵌入式开发中的一个重要问题。 嵌入式软硬件平台的底层构建主要涉及以下几个部分： 1、嵌入式开发环境构建，涉及交叉编译环境、交叉调试环境等； 2、嵌入式硬件平台构建，涉及硬件平台选型、地址分配等； 3、U．Boot移植，涉及U-Boot启动分析、移植分析等； 4、嵌入式操作系统移植，涉及uClinux内核结构、移植分析等； 5、驱动程序的开发，涉及硬件分析、Linux下驱动分析等； 与此同时，安全防范系统作为现代化的安全警卫手段，近年来正越来越多地进入各个行业的各种应用领域，智能家居已经成为高科技发展必然的趋势。另外，运营商宽带网络缺乏新的利润增长点，在已有的宽带网络上开发新的业务迫在眉睫。基于ARM的家庭安防网关与局端设备相结合，配备无线报警信号自学习型编解码收发模块，完全解决了上述两个问题。 本文以多媒体综合报警系统项目中的终端产品XXX型家庭安防网关为依托，以开发流程为主线，就ARM+uClinux嵌入式平台给出了以上五个嵌入式开发过程中底层平台构建的关键技术解决方案。正文中将依次介绍项目概述、目标硬件平台分析、交叉开发环境构建以及U-Boot的移植、uClinux的移植和具体驱动程序的开发。
上传时间： 2013-05-25
上传用户：李彦东
嵌入式人脸识别系统建立在嵌入式操作系统和嵌入式硬件系统平台之上,具有起点高、概念新、实用性强等特点。它涉及嵌入式硬件设计、嵌入式操作系统应用开发、人脸识别算法等领域的研究；嵌入式人脸识别系统携带方便、安装快捷、机动性强,可广泛应用于各类门禁系统、户外机动布控的实时监测等特殊场合,因此对嵌入式人脸识别的研究工作具有突出的理论意义和广泛的应用前景。 本文是上海市经委创新研究项目《射频识别RFID系统-自动识别和记录人群的身份》(编号：04-11-2)与上海市科委AM基金项目《基于ARM和RFID芯片的自组织安全监控系统的研制》(编号：0512)的主要研究内容之一。论文从构建自动人脸识别系统所需解决的若干关键问题入手,重点探讨了基于嵌入式ARM微处理器的实时人脸检测、关键特征定位、高效的人脸特征描述、鲁棒的人脸识别分类器及自动人脸识别系统设计等问题的研究。论文的主要工作和创新点表现在以下方面： 1实现了结合肤色校验的Haar特征级联分类器嵌入式实时人脸检测,提出了基于人脸约束的人眼Haar特征RSVM级联分类器人眼检测算法和基于遮罩掩磨与椭圆拟合的瞳孔定位算法。 复杂背景中的人脸检测是自动人脸识别系统首先要解决的关键问题,通过对基于肤色模型和基于Haar特征级联强分类器的人脸检测算法的分析研究,综合两个算法的优点,提出了基于肤色模型校验和Haar特征级联强分类器的嵌入式实时人脸检测算法。实验结果表明,该算法不仅解决了复杂背景中的类肤色和类人脸结构问题,而且具有较高的检测率和较快的检测速度,同时对光照、尺度等变化条件下的人脸检测也具有较强的鲁棒性。 人眼检测与瞳孔定位在人脸归一化和有效人脸特征抽取等方面起着非常重要的作用,为了快速检测人眼并精确定位人眼瞳孔中心,论文提出了基于人脸约束的人眼Haar特征RSVM级联分类器人眼检测算法和基于遮罩掩磨与椭圆拟合的瞳孔定位算法,首先利用人眼检测分类器在人脸区域内完成对人眼位置的检测,然后通过对检测到的人眼进行遮罩掩磨、简单图像形态学变换及椭圆拟合实现瞳孔中心的精确定位。测试结果表明该算法只需几百毫秒便能完成人眼检测与瞳孔中心定位整个过程,在保证检测速度较快的同时,还能确保较高的定位精度。 2 针对传统线性判别分析法存在的小样本问题(sss),通过调整Fisher判别准则,实现了自适应线性判别分析算法及相应的人脸识别方法人脸识别中的小样本问题使线性判别分析算法的类内散布矩阵发生严重退化,导致问题无法求解。本文在人脸识别小样本问题的基础上,通过调整Fisher判别准则,利用类间散布矩阵的补空间巧妙地避开类内散布矩阵的求逆运算,通过训练集每类样本的样本数信息自适应改变调整参数,实现了自适应线性判别分析算法,实验结果表明,该算法能有效解决人脸识别中的小样本问题。 3 提出了基于有效人脸区域的Gabor特征抽取算法,有效地解决了Gabor特征抽取维数过高的问题。 Gabor小波对图像的光照、尺度变化具有较强鲁棒性,是一种良好的人脸特征表征方法。但维数过高的Gabor特征造成应用系统的维数灾难,为解决Gabor特征的维数灾难问题,论文第四章提出了基于有效人脸区域的Gabor特征抽取算法,该算法不仅有效地降低了人脸特征向量维数,缩小了人脸特征库的规模,同时降低了核心算法的时间和空间复杂度,而且具有与传统Gabor特征抽取算法同样的鲁棒性。 4 结合有效人脸区域的Gabor特征抽取、自适应线性判别分析算法和基于支持向量机分类策略,提出并实现了基于支持向量机的嵌入式人脸识别和嵌入式人像比对系统支持向量机通过引入核技巧对训练样本进行学习构造最小化错分风险的最优分类超平面,不仅具有强大的非线性和高维处理能力,而且具有更强的泛化能力。本文研究了支持向量机的多类分类策略和训练方法,并结合论文中提出的基于有效人脸区域的Gabor特征提取算法、自适应线性判别分析算法,首次在基于Windows CE操作系统的嵌入式ARM平台中实现了具有较强鲁棒性的嵌入式自动人脸识别系统和嵌入式人像比对系统。 5 提出并初步实现了基于客户机/服务器结构无线网络模型的远距离人脸识别方案为解决嵌入式人脸识别系统在海量人脸库中进行识别的难题,论文提出并初步实现了基于客户机/服务器结构无线网络模型的嵌入式远距离人脸识别方案。 客户机(嵌入式平台)完成对人脸图像的检测、归一化处理和人脸特征提取,然后通过无线网络将提取后的人脸特征数据传输到服务器端,由服务器在海量人脸库中完成人脸识别,并将识别后的结果通过无线网络传输到客户机显示输出,从而实现基于客户机/服务器无线网络模型的嵌入式远距离人脸识别方案。 6 结合我们开发的基于ARM的嵌入式自动人脸识别系统和嵌入式人像比对系统,从系统设计的角度探讨了在嵌入式系统中进行人脸识别应用设计的思路及应该注意的问题虽然嵌入式人脸识别系统的性能很大程度上取决于高效的人脸特征描述和鲁棒的人脸识别核心算法。但是,嵌入式系统的设计思想对嵌入式人脸识别系统的性能影响同样值得重视。本文第六章重点阐述了嵌入式自动人脸识别应用系统的设计思路,并结合我们自主开发的嵌入式自动人脸识别系统和嵌入式人像比对系统从系统设计的角度探讨了嵌入式人脸识别应用系统设计中应该注意的关键技术问题。 结合本文提出的算法我们在PC上完成对人脸识别分类器的训练,然后在嵌入式ARM开发平台上实现了嵌入式自动人脸识别、嵌入式人像比对两个便携式人员身份认证系统,经测试运行效果良好。所提出的人脸识别算法不仅具有一定的理论参考价值,而且对于嵌入式系统应用开发、AFR应用系统开发也具有一定的借鉴意义。
上传时间： 2013-05-18
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