嵌入式智能机器人平台研究摘 要：针对传统工业机器人采用的封闭式结构的局限性，在WindowsCE．NET系统基础上，通过剪裁定制 ，去 除冗余的功能，搭建嵌入式智能机器人平台．该智能机器人系统具有移动机器人需要的主要感知模块，并有丰富的 运动控制接口及驱动模块．同时 ，设计了多传感器数据融合 、轨迹规划、运动控制、无线网络通信 、图形人机界面等智 能机器人的测试软件和应用模块．该智能机器人平台具有模块化、易扩展、可移植、可定制、硬件体积小、功耗低、实 时性强、可靠性高等优点． 关键词：智能机器人平台；WindowsCE．NET；实时控制；自主机器人；双目视觉；语音识别引言(Introduction) 随着计算机技术 的快 速发展 ，机器 人技术也得 到了飞速发展．然而 ，现有机器人系统在硬件 和软件 开发方面虽然已经趋于成熟，但依然存在一些问题． 它们的硬件多是专用的，软件系统也多采用 Windows 2000或者 WindowsXP系统…．这些机器人系统 主要 存在以下一些缺点 ： (1)系统的实时性差．机器人控制系统是一个实 时性要求非常高的控制系统，作为一般桌面应用的 Windows和 Linux操作系统很难达到高实时性的要 求． ． (2)开放性 以及扩展性差．常见的机器人控制系 统存在的一个 问题就是 系统 的冗余大、开放性扩展 基金项 目：国家 自然科学基金 资助项 目(60475036) 收稿 日期 ：2005—05—16 性差，系统适用于特定的应用 ，不便于在硬件和软件 上进行扩展和剪裁． (3)软件的独立性差．软件结构及其逻辑结构依 赖于处理器硬件 ，难以在不同的系统 间移植． (4)缺少友好的人机交互界面． 2 系统概述(System description) 为促进当前智能机器人研究和应用，迫切需要 开发“具有开放式结构 的、模块化 、标准化 的嵌 入式 智能机器人平台”．这种智能机器人平台具
上传时间： 2022-02-12
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如今，随着人们对安全、节能环保、舒适等性能的持续追求，催生了汽车工业快速发展，尤其是汽车电子及总线技术的快速发展。目前汽车电子化已成为汽车工业发展的趋势，但是其快速的发展也面临着挑战。为了解决应用程序重复开发、移植困难等传统汽车电子嵌入式软件开发模式下所产生的问題，AUTOSAR组织应运而生，其为汽车电子产品的开发提供一种标准的、开放的软件架构体系提升了软件的质量，降低软件的开发成本，缩短软件的开发周期，它是未来汽车电子嵌入式软件的发展趋势。本文通过调查目前国际上的各种成熟的 AUTOSAR实现方案，以及通过掌握汽车行业应用较为广泛的几类总线协议标准，完成一种基于 AUTOSAR的汽车电子通信协议栈软件的设计与实现方法，更探索性地将该通信系统基础软件集成在车身控制器上，之后搭建通信功能的仿真集成测试环境以对其进行验证，目的是将其最终用于量产车型项H上。本文的工作内容和成果总结有以下儿点1、分析和掌握 AUTOSAR架构及标准，在此基础上设计了符合 AUTOSAR通信协议软件模块的架构和层次。该通信协议软件模块基于CAN总线协议，实现各个COM、PDU Router、CAN NM几个模块的接口和内部实现机制，具有良好的移植性与可扩展性2、具体设计并实现了符合 AUTOSAR通信协议栈的基础软件模块，其中包含的基础软件模块有COM、PDU Router，CAN Interface、CAN Driver以及 CAN NM具备了信号发送和接收、信号路由、信号过滤、PDU网关路由、网络管理控制等功能，具有较高的稳定性、可扩展性和可维护性3、把该通信系统的实现与在汽车电子中的实际应用结合起来，在使用 Freescale的MC9s12XEP100微控制器的车身控制器上搭建集成测试环境，并且具体设计了测试方案及测试用例，完成了该通信系统信号收发、路由及网络管理控制等功能的集成测试验证工作。
上传时间： 2022-03-19
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随着计算机技术和微电子的迅速发展，嵌入式系统已经被广泛应用到许多领域，如科学研究，工程计算，军事技术，以及各种商业应用等。联入式系统被定义为以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪、适应于特定应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗、等严格要求的专业计算机系统。在目前的各种嵌入式处理器中，由于ARM芯片的功耗低、成本低等显著优点，因而获得众多的半导体厂商的大力支持，在32位嵌入式应用领域获得了巨人的成功。另一方面，Linx操作系统具有开放源代码、功能强大，且易于移植等特点而成为嵌入式操作系统的首选，因此在ARM芯片上构建嵌入式Liux系统成为嵌入式领域的一个热点本文首先总结了ARM体系结构和特点，并选择了基于AMR920T内核的S3C2440开发板作为移植平台。然后介绍了搭建交叉编译环境的一般方法然后介绍了嵌入式 Limux系统的启动程序实现原理，并实现了ubo的移植，在对 Linux内核结构进行了分析后，给出了 Linux内核的详细移植的实现方法。然后详细介绍了如何构建根文件系统，最终把所裁剪的嵌入式系统能够成功的移植到SC2440开发板上。关键词嵌入式 Linux系统；AM启动程序；移植：；裁剪嵌入式系统（Embedded System），实际上是"嵌入式计算机系统"的简称，它是相对于通用计算机系统而言的。国际电气与电子工程师协会（IEE）对于嵌入式系统的定义：嵌入式系统是用来控制或监视机器、装置或工厂等大规模系统的设备。国内对嵌入式系统的一般定义：嵌入式系统是以应用为中心、以计算机技术为基础、软件硬件可剪裁、适应于特定应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统嵌入式系统通常由硬件和软件两部分组成。硬件由微控制器或单片机实现，包括一些外围设备，软件由嵌入式操作系统和应用软件组成。和通用计算机系统不同，嵌入式系统是与应用紧密结合的，它具有很强的专用性，必须结合实际系需求进行合理的裁剪利用，满足应用系统的功能，可靠性，成本体积等要求目前，嵌入式技术广泛应用于智能家电，消费电子，多媒体，网络工程，卫星通信，军事工业等领域，具有无限优越的应用前景。
上传时间： 2022-03-30
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本课题的目标是开发一个企业对员工的出勤情况进行记录和管理的考勤系统。课题主要采用了文献研究、需求调研与分析、系统设计与测试等方法，分析了RFID技术的核心原理及关键难题，学习和掌握了RFID的多种编码原理，根据设计的实际需要选择125kHz低频RFID卡片。设计了一款低成本高性能的RFID卡片读写器。根据软件开发理论、信息系统开发理论、项目管理理论等进行分析、指导并设计出基于RFID卡的身份识别考勤系统。RFID卡片读写器在电路设计上需要突出实现低成本高性能，而考勤系统则突出了方便简洁的管理功能。 整个RFID考勤系统主要包括三个子系统（或模块）：RFID卡片读写器、无线/串行通信模块、身份识别考勤系统。读写器解码并将卡片的身份信息通过串口/无线通信模块发送给PC机的身份识别考勤系统进行考勤记录与管理，实现了从RFID卡片读取、数据传输、考勤记录与统计等一系列功能的完整系统实现方案，改进了现有的考勤方式，提高了考勤效率。 系统硬件部分的工作包括：RFID卡片读写器的单片机控制电路设计、读写器的RFID调制解调射频前端电路设计、NRF24L01无线通信模块设计、PL2303的USB-UART串行通信模块设计。 系统软件部分的工作包括：嵌入式软件（下位机）和PC端软件（上位机）两部分，其中嵌入式软件又包括EM4100卡片读取与曼切斯特码解码程序设计、NRF24L01无线通信程序设计、UART串行通信程序设计、系统状态指示程序设计、通信数据流和数据包处理等；上位机软件包括ACCESS建立数据库、基于Visual C++的数据库SQL语言操作、USB-UART串行通信与数据流处理、LZW数据压缩与解压缩、用户界面的设计与消息响应等。 论文的结构安排为：第一章引言，主要介绍了本文的选题背景、主要研究内容、研究的目标和意义以及研究的思路和方法；第二章从发展过程和应用趋势等几个方面阐述了RFID技术及其基本理论；第三章按各个模块逐一对考勤系统的硬件电路设计进行了详细的阐述；第四章主要介绍考勤系统的软件设计所需要涉及到的基础知识和理论；第五章则详细地阐述了考勤系统的软件设计细节，包括读写器的嵌入式软件设计、系统PC端软件的需求分析、系统PC端软件设计、系统的数...
上传时间： 2022-05-23
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随着现代计算机技术的高速发展，人们越来越关注人机交互界面的可用性和用户使用效率的提高，人机交互已经成为国际计算机界最热门的研究领域。“以人为本”、“自然和谐”的交互方式已经成为人机交互学的基本理念。另一方面，进入二十一世纪以来，基于嵌入式的数字化产品在全球范围内得到了突飞猛进的发展，产生了许多形态各异的嵌入式设备，如PDA、智能手机、机顶盒等等。嵌入式系统由于其体积小、屏幕尺寸小、操作界面简单、实时性要求高、处理器资源匮乏、存储空间不大等特点，其用户交互界面设计方法与PC平台有很大不同。论文首先从传统的人机交互学出发，根据嵌入式系统的特点，阐述了人机交互基本设计原则在应用于嵌入式产品设计时产生的困境，阐述了本文的研究意义。继而以嵌入式软件的角度，并结合心理学、人机工程学等多个学科的知识和大量研究人员的经验，研究嵌入式人机交互的界面分析方法、设计原则、开发方法与测试方法。在上述基础上，从提高界面可用性角度出发，在Windows Mobile5.0平台上进行了一些嵌入式人机交互的界面构思和原型设计。最后经过严格的用户可用性测试，得到界面原型的可用性评估结果。本文的特色之处在于：将传统的人机交互学应用于嵌入式平台，提出嵌入式人机交互界面理念，在原型实验的基础上考察嵌入式人机交互界面的基本设计方法与评估原则，并通过大量丰富的案例以及实际的设计、测试过程加以证明，具有一定的建设性、归纳性、实践性。
上传时间： 2022-06-18
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上层应用软件和操作系统要具备良好的移植性，快速高效地开发稳定的底层驱动程序将是嵌入式系统开发成功的关键。随着芯片技术的快速发展，越来越多功能强大、价格低廉的嵌入式硬件出现在市场上，而且更新换代非常快，因此，如何以合理的成本更快地为这些硬件开发或移植嵌入式软件是嵌入式系统开发人员亟需解决的问题。近年来，上述问题得到了学术界和工业界的广泛关注。文献[1]1定义了用于抽象寄存器访问和复杂位操作的接口定义语言（IDL），在IDL规范中给出了寄存器操作的函数库和隐藏底层复杂位操作的抽象机制。但是该方法仅局限于底层驱动开发中的寄存器操作。统一驱动程序接口（UD2通过定义硬件平台和驱动程序之间的应用程序编程接口集，解决可移植问题。硬件抽象技术1在底层硬件和操作系统之间加入了硬件抽象层，避免了操作系统、应用软件对物理器件的直接访问，屏藏了底层硬件的差异，从而增强了软件的健壮性，提高了软件的开放性和可移植性。但是在实际的应用中，硬件抽象层以嵌入式操作系统的BSP的形式出现。而BSP形式的硬件抽象层与BSP所向上支持的嵌入式操作系统是紧密相连的，耦合性很强。一种嵌入式操作系统的BSP不可能用于其他嵌入式操作系统，因此，这种硬件抽象层是一种封闭的专用硬件抽象层，无疑它局限了软件可移植的范围，增加了移植的难度。
上传时间： 2022-06-19
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随着图像采集系统的广泛应用，人们对CCD探测系统的要求日益提高。传统的CCD探测系统由于结构复杂，造价较高，已不能满足日益广泛的应用需要。本文设计了一套基于单片FPGA的小型化与经济化的CCD探测系统，能够满足空间光强的测量并实现光信号的识别和处理。本文研究了CCD探测系统的基本结构。设计了基于单片FPGA的CCD探测系统的硬件电路原理图，完成了硬件电路板制作与调试。系统FPGA选用Altera公司的低成本FPGA芯片EP2C20Q240，电路板采用双层板设计，实现了CCD探测系统的小型化与经济化的目标。利用FPGA器件实现了CCD驱动时序脉冲的设计、实现了单采样与相关双采样的控制程序设计，利用FPGA的数字信号处理功能实现了相关双采样的信号处理。基于FPGA的可编程特性，在不改变外部电路的基础上，通过程序的改变，对CCD驱动频率、模数转换器采样时刻的选择进行方便调节。系统与上位机的数据传输接口采用了网络传输方案，充分发挥了网络传输的远距离传输、远程访问、信息共享等优势，系统采用基于FPGA的Nios IⅡ嵌入式处理器系统，通过对其应用软件的开发，实现了系统与上位机之间数据的可靠性传输。
上传时间： 2022-06-23
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摘要：设计了一种基于STM32和uC/OS-ll的二维数控X-Y工作台控制系统。为使该数控系统具有良好的实时性和稳定性，以嵌入式STM32Fl03VET6为控制核心，采用实时操作系统uC/OS-lⅡ，设计任务间的通信方式，集中管理软硬件资源，提高系统的整体性能。本设计支持简单G代码输入并对G代码编程，实现数控X-Y工作台步进电机直线插补和圆弧插补，完成平面轮廓加工.使数控工作台加工实时性和稳定性进一步提高。关键词：STM32；uC/OS-ll；数控；实时性；插补以计算机（PC机）作为基础的数字控制机床（CNC），解决了大量硬件制约问题，同时使很多应用软件得到兼收，为我国CNC开发和应用带来了新的机遇。然而，发展迅速的基于PC的数控系统也有着不足之处：由于PC的体积限制，这种数控系统不能够装人对体积有严格要求的微型或小型数控系统，且价格昂贵；另外，基于PC的CNC功能强大，对于一些功能要求单一的简单系统，就难以发挥其所有功能，造成资本浪费等问题。而嵌入式系统的涌现，正好弥补了基于PC的数控的不足，为数控技术提供了一种灵活方便、廉价的控制系统。目前，嵌入式数控系统的研究开发与应用，已经成为一个新的发展方向
上传时间： 2022-06-25
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本文依托煤矿安全生产实际情况，以井下人员定位系统的需求为背景，结合嵌入式和RFID技术进行井下人员定位系统的开发。根据系统实际需求，使用三星公司的S3C2440系列的ARM处理器构建的平台，以Linux为操作系统，以CAN总线技术为传输方案进行井下人员定位系统的硬件设计、软件平台搭建及软件系统的开发。本文首先分析了井下人员定位系统的实际需求，设计了系统的总体网络架构，在分析系统工作原理的基础上，对RFID和CAN总线技术做了详细的研究。在给出系统总体方案后，设计了井下人员定位系统硬件电路，包括射频读卡器、射频卡以及CAN总线传输模块等电路设计。在软件设计和开发上，详细描述了嵌入式Linux系统软件平台的搭建，包括交叉编译环境的建立、引导程序BootLoader的加载、内核及驱动的移植以及根文件系统的制作；研究了RFID射频读卡程序的设计和嵌入式数据库SQLite的开发，采用nRF2401芯片实现了读卡器对射频卡上人员信息的接收及实时更新，并对RFID系统防冲突问题进行了分析与研究，给出了解决方案：最后开发设计CAN总线传输网络，采用MCP2515芯片实现了ARM9平台的CAN总线接口扩展，并为CAN总线控制器编写和移植了驱动程序，实现井下人员信息向地面监测计算机的传输。至此完成了井下人员定位系统的搭建。本文最后对全文的研究成果和存在的不足进行了系统的总结和分析，并对进一步的研究提出展望。
上传时间： 2022-06-25
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龙芯系列微处理器是中国拥有自主知识产权的中央处理器，中科院计算所从 2001 年开始研制龙芯系列处理器，于 2010 年正式成立龙芯中科技术有限公司，主要产品包括龙芯 1 号 CPU、龙芯 2 号 CPU 以及龙芯3 号 CPU。本书基于龙芯俱乐部与龙芯中科合作开发的，南京龙众创芯电子科技有限公司承制的智龙开发板，围绕龙芯 1 号芯片 LS1C 进行嵌入式系统开发讲解。本书内容共分 3 篇。基础篇包含实验平台和开发环境的搭建。中级篇为 Linux 基础应用编程，包含线程、信号、网络等基本操作。高级篇包含开发板硬件编程、驱动程序编写等高级操作。附录为嵌入式常用资料和智龙开发板的电路原理图。本书结合实践案例及应用场景，按照嵌入式系统的开发流程组织教材内容，使读者能熟练掌握从开发环境搭建到编写完整工程的流程。同时提供内核源码及实例代码，并给出测试结果，方便教师教学参考。本书不仅用于 MIPS 架构的龙芯 1 号芯片的嵌入式系统开发，还可用于基于 Linux 操作系统的嵌入式系统学习，具有广泛的适用性。其中，在内核原理、应用程序编写方面，与同类 ARM 架构芯片相比，其开发过程是通用的，包括虚拟机编译、程序下载、调试、应用开发、内核裁减。本书适用于应用型本科、高职高专院校嵌入式系统的课程教学，也可作为相关开发人员的自学教材和参考手册。
上传时间： 2022-07-08
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