作为新能源与汽车工业相结合的产物,燃料电池汽车已经逐渐成为了汽车家族的后起之秀。随着电子控制单元与车载设备的不断增多,传统内燃机汽车的仪表盘已经不能满足以燃料电池为动力的汽车仪表复杂信息显示的要求。本文以燃料电池汽车为研究背景,设计开发了基于嵌入式技术的仪表系统,实现了对燃料电池汽车整车运行状态以及模块数据的实时监测、存储与图形化显示。 本文介绍了燃料电池汽车仪表系统的设计原理,对仪表系统进行了需求分析,确定了系统整体框架与模块划分,提出了基于ARM微处理器、实时操作系统以及图形用户界面的仪表系统解决方案。该方案采用高性能的S3C44BOX作为底层核心处理器,以RTOS和GUI为中间层构建软件系统平台,在此基础上以实时多任务软件设计方法进行仪表系统应用程序的开发。 在上述方案的基础上,进行了仪表系统硬件平台的设计,包括存储器系统、通信总线、人机交互界面等接口电路的设计。根据高速数字电路的设计要求,在双面板上实现了基于ARM的燃料电池汽车仪表系统的PCB布线。编写了系统初始化代码,完成了对硬件平台的调试工作。 根据仪表系统的实际情况,选择了实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ和嵌入式图形用户界面μC/GUI作为本系统的软件平台,完成了两者在仪表系统硬件平台上的移植。针对μC/GUI环境下简体中文汉字的显示问题,给出了一种比较完善的解决方案。μ按照实时多任务软件的开发流程,设计了仪表系统应用程序,包括CAN总线监听任务、数据处理任务、用户界面任务以及历史数据记录任务等,划分了各个任务的优先级,确定了任务之间的通信同步机制,描述了各个任务的主要功能和实现方法,重点论述了基于μC/GUI的用户界面任务设计的思路与过程,最后介绍了在硬件平台上进行系统集成、软硬件联合调试以及系统测试的流程。
上传时间: 2013-06-20
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随着嵌入式技术和网络技术的发展和应用,充分结合两种技术优势的远程数据采集终端正在不断地被研究和开发。本文即是此背景下,综合以往远程数据采集终端的优缺点,对基于ARM的远程数据采集智能终端予以研究和实现,该终端具备GPRS和INTERNET两种接入方式。可通过RS232或A/D模块采集用户终端设备数据信息;在GPRS接入方式下使用GPRS无线数据终端通过GPRS网络接入互联网,在INTERNET接入方式下则直接接入互联网;接入后则可向远程控制中心上传用户终端据信息。本文研制的远程数据采集终端可广泛地应用包括环保数据采集在内的多种数据远程采集场合。 本文主要做了以下研究工作: 1、对硬件资源进行了外围扩展,对S3C44BOX处理器芯片的外围硬件进行了扩展设计,使之具备了满足使用需求的最小系统硬件资源。包括外围存储、LCD、键盘、以太网卡和GPRSi匿信模块等。 2、运用多任务操作系统可以有效的组织并行任务的处理,本文对μc/os-Ⅱ操作系统进行了移植,对原有μc/os-Ⅱ操作系统的抢占式调度机制进行了改造,使之成为整体抢占,局部轮询的调度机制;使之较好地满足了实际要求。 3、无论采用GPRS方式还是INTERNET方式,设备终端与INTERNET实现通信都必须具备相应的协议。本文实现了TCP/IP有关网络协议栈的建立,对协议进行了简化设计,实现了两种方式的接入,满足了嵌入式终端的要求。 4、为了使终端具备较好的人机交互能力,构建了嵌入式图形界面,实现了LCD图形显示和键盘输入控制的交互功能。 通过以上工作,建立了一个功能齐全,实时可靠,基于嵌入式系统的远程数据采集终端。
上传时间: 2013-07-17
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随着Internet的发展和后PC时代的到来,嵌入式系统成为当前IT产业的焦点之一,呈现了巨大的市场需求。具有良好的网络支持和多任务处理能力的嵌入式系统为数据通信提供了新的解决方案。 本文的主要任务是实现接口模块的网络传输功能。该任务来自于某军事预研项目中的定位与指挥系统部分。为了提高终端和接口模块之间的数据传输速度,本文采用带有完整网络支持的嵌入式系统来实现数据传输。同时为了将本次的设计成果应用于以后的项目开发中,本课题还进行了文件系统,系统实时性等多方面的改进,实现了一个通用的功能完善的嵌入式软件平台。 本文选用某S3C4480开发板作为系统硬件平台,嵌入式操作系统选用了专门为无MMU的处理器设计的操作系统uClinux。 本文的主要工作有: ●分析系统功能需求,提出系统方案设计; ●构建网络传输功能所需的系统平台,完成uClinux,Blob的移植工作,并实现断电可保存的jffs2文件系统; ●为了实现网络传输功能,为网络设备RTL8019AS编写驱动;同时为了增强系统的人机交互性能,本文对4x4键盘编写了驱动程序; ● uClinux在实时性方面的缺陷对数据的实时传送有一定影响,所以做了基于RTLinux的外部扩展的实时性的改造,并对任务切换时间进行了测试; ●网络传输程序设计。首先完成了遵循定位与指挥系统中接口通信协议规定的通信数据的打包和解包。然后对比测试了TCP和UDP的传输速度。考虑到UDP协议传输的速度优势,在应用层做出了可靠性改造,经过对停等协议和滑动窗口协议的分析和比较,最终采用基于停等协议的改造方法,并完成了具体测试。
上传时间: 2013-04-24
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随着计算机和网络技术应用的扩展,电能的远程自动监测、计算与收费的方案逐步被采用,能源计量仪表的数据自动抄收及远传系统的建设成为智能化住宅的基本配置之一。 本文针对校园的学生宿舍的电表收费进行了探讨,到目前为止、按照收费方式电子式电能表可以分为:接触式和非接触式的IC卡预付费电表、复费率电表、和分时预付费的复费率电表。针对这几种电表的抄表方式也各不相同,预付费电表主要是应用IC卡充值的方法付费、而复费率的电表主要是采用人工抄表和布线抄表的方法、而分时预付费复费率的电表主要是使用IC卡充值之后,利用实时时钟在用电峰谷时对存储在电表能的金额进行扣除。文中设计的自动抄表系统可以实现对上述三种电表的抄录工作,尤其是针对校园学生宿舍等应用场所具用重要的意义。 文章提出了整体的方案设计,三级网络分别应用了无线传输和网络传输的方案,解决了远程电能计量计费系统的由集中器和采集器(采集终端)以及通信信道与抄表软件组成的部分即:集中器到抄表中心的上行信道、集中器至采集器(采集终端)或水电气表间的下行信道。在整体设计思路介绍之后,文章花主要篇幅分章节介绍了复费率电能计量仪表、基于arm和uclinux的无线收发集中控制器的软硬件,上位机的主控界面的设计。其中电能表的开发分块介绍了软硬件的各个部分,集中控制器由于嵌入了实时操作系统uclinux,着重讲述了基于操作系统的应用程序的开发,主站界面介绍了简单的测试程序。然后通过测试的结果说明了课题设计的系统实现了数据的基本采集和控制的情况,最后本文总结了研究的成果,并提出了改进的方向。
上传时间: 2013-07-04
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在航空航天,遥感测量,安全防卫以及家用影视娱乐等领域,要求能及时保存高清晰度的视频信号供后期分析、处理、研究和欣赏。因此,研究一套处理速度快,性能可靠,使用方便,符合行业相关规范的高清视频编解码系统是十分必要的。 本文首先介绍了高清视频的发展历史。并就当前相关领域的发展阐述了高清视频编解码系统的设计思路,提出了可行的系统设计方案。基于H.264的高清视频编码系统对处理器的要求非常高,一般的DSP和通用处理器难以达到性能要求。本系统选择富士通公司最新的专用视频编解码芯片MB86H51,实时编解码分辨率达到1080p的高清视频。芯片具有压缩率高,功耗低,体积小等优点。系统的控制设备由三块FPGA芯片和ARM控制器共同完成。FPGA芯片分别负责视频输入输出,码流输入输出和主编解码芯片的控制。ARM作为上层人机交互的控制器,向系统使用者提供操作界面,并与主控FPGA相连。方案实现了高清视频的输入,实时编码和码流存储输出等功能于一体,能够编码1080p的高清视频并存储在硬盘中。系统开发的工作难点在于FPGA的程序设计与调试工作。其次,详细介绍了FPGA在系统中的功能实现,使用的方法和程序设计。使用VHDL语言编程实现I2C总线接口和接口控制功能,利用stratix系列FPGA内置的M4K快速存储单元实现128K的命令存储ROM,并对设计元件模块化,方便今后的功能扩展。编程实现了PIO模式的硬盘读写和SDRAM接口控制功能,实现高速的数据存储功能。利用时序状态机编程实现主芯片编解码控制功能,完成编解码命令的发送和状态读取,并对设计思路,调试结果和FPGA资源使用情况进行分析。着重介绍设计中用到的最新芯片及其工作方式,分析设计过程中使用的最新技术和方法。有很强的实用价值。最后,论文对系统就不同的使用情况提出了可供改进的方案,并对与高清视频相关的关键技术作了分析和展望。
上传时间: 2013-07-26
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人脸识别技术继指纹识别、虹膜识别以及声音识别等生物识别技术之后,以其独特的方便、经济及准确性而越来越受到世人的瞩目。作为人脸识别系统的重要环节—人脸检测,随着研究的深入和应用的扩大,在视频会议、图像检索、出入口控制以及智能人机交互等领域有着重要的应用前景,发展速度异常迅猛。 FPGA的制造技术不断发展,它的功能、应用和可靠性逐渐增加,在各个行业也显现出自身的优势。FPGA允许用户根据自己的需要来建立自己的模块,为用户的升级和改进留下广阔的空间。并且速度更高,密度也更大,其设计方法的灵活性降低了整个系统的开发成本,FPGA 设计成为电子自动化设计行业不可缺少的方法。 本文从人脸检测算法入手,总结基于FPGA上的嵌入式系统设计方法,使用IBM的Coreconnect挂接自定义模块技术。经过训练分类器、定点化、以及硬件加速等方法后,能够使人脸检测系统在基于Xilinx的Virtex II Pro开发板上平台上,达到实时的检测效果。本文工作和成果可以具体描述如下: 1. 算法分析:对于人脸检测算法,首先确保的是检测率的准确性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一种基于Adaboost算法的人脸检测方法。算法中较多的是积分图的特征值计算,这便于进一步的硬件设计。同时对检测算法进行耗时分析确定运行速度的瓶颈。 2. 软硬件功能划分:这一步考虑市场可以提供的资源状况,又要考虑系统成本、开发时间等诸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro开发板,在上面有可以供利用的Power PC处理器、可扩展的存储器、I/O接口、总线及数据通道等,通过分析可以对算法进行细致的划分,实现需要加速的模块。 3. 定点化:在Adaboost算法中,需要进行大量的浮点计算。这里采用的方法是直接对数据位进行操作它提取指数和尾数,然后对尾数执行移位操作。 4. 改进检测用的级联分类器的训练,提出可以迅速提高分类能力、特征数量大大减小的一种训练方法。 5. 最后对系统的整体进行了验证。实验表明,在视频输入输出接入的同时,人脸检测能够达到17fps的检测速度,并且获得了很好的检测率以及较低的误检率。
上传时间: 2013-04-24
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感应加热电源以其环保、节能等优点在工业生产中得到了广泛的应用,逆变控制电路是直接影响感应加热电源能否安全、高效运行的关键因素。目前的感应加热装置很多采用模拟电路控制,而模拟控制电路触点多,焊点多,系统可靠性低,对一些元件的工艺性要求高,电路中控制参数不容易进行修改,灵活性较差。近年来随着微处理机的发展,数字式控制精确,软件设计灵活,因而整个控制系统容易实现,在感应加热领域中运用数字式控制已是一个发展方向。 本文在模拟逆变控制系统的基础上,在可编程逻辑器件(FPGA)上进行了数字式并联逆变控制系统的研究。 首先,本文针对感应加热并联逆变控制的数字化进行了详细的研究。在参阅国内外相关文献的基础上,结合已有模拟并联逆变控制电路的工作原理,设计了全数字锁相环、它激转自激扫频启动模块等逆变控制功能模块,并对各个模块进行了相关的数学分析和功能仿真,结果证明可以达到预定的功能指标和设计要求。 然后,分析了感应加热电源的整体工作流程,针对模拟控制电路中控制参数不易进行修改、灵活性较差等问题,设计了数据采集、存储、显示等功能模块,有利于系统的调试,参数修改等实际操作。 最后,以模拟逆变控制策略为基础,分析了数字控制器的控制要求和策略。由硬件状态机实现数字控制器的设计,完成对整个逆变控制系统的整体控制操作。通过自上而下的总体设计,将各个部分组合起来,构成一个SOC系统。在FPGA集成软件中进行了各部分和整体的仿真验证,结果证明该设计可以完成逆变控制的各项需求和预定的人机交互操作。
上传时间: 2013-07-09
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随着现场可编程门阵列(FPGA,Field Programmable Gate Array)的出现,由于其具有集成度高、体积小,可在线编程、开发周期短等优点,因此FPGA被越来越多的应用于数据采集与处理系统中。 论文首先简要介绍了数据采集与处理系统的现状、存在的问题、以及发展的趋势。本数据处理与传输系统采用了ALTERA公司的FPGA芯片,整个系统由数据采集模块、异步FIFO模块、FFT处理模块、DMA控制模块、总线接口模块构成。模拟信号送入后,经AD芯片ADl672转换成数字信号,送入异步FIFO中缓冲,然后进行FFT处理。处理结果向PC104总线进行DMA传输。整个系统做成扩展卡的形式,直接插入PC104插槽内。 在软件方面,从系统功能实现的角度对软件总体设计进行规划,采用模块化的软件设计方法使系统的各部分软硬件更易于设计、实现和调整,文中对系统设计及实现中的关键问题进行了较为详细的描述。经过系统分析、芯片选择、软硬件设计与编程调试,实现整个系统。达到了预期的目标。
上传时间: 2013-07-15
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数字信号处理是信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一。常用的实现高速数字信号处理的器件有DSP和FPGA。FPGA具有集成度高、逻辑实现能力强、速度快、设计灵活性好等众多优点,尤其在并行信号处理能力方面比DSP更具优势。在信号处理领域,经常需要对多路信号进行采集和实时处理,为解决这一问题,本文设计了基于FPGA的数据采集和处理系统。 本文首先介绍数字信号处理系统的组成和数字信号处理的优点,然后通过FFT算法的比较选择和硬件实现方案的比较选择,进行总体方案的设计。在硬件方面,特别讨论了信号调理模块、模数转换模块、FPGA芯片配置等功能模块的设计方案和硬件电路实现方法。信号处理单元的设计以Xilinx ISE为软件平台,采用VHDL和IP核的方法,设计了时钟产生模块、数据滑动模块、FFT运算模块、求模运算模块、信号控制模块,完成信号处理单元的设计,并采用ModelSim仿真工具进行相关的时序仿真。最后利用MATLAB对设计进行验证,达到技术指标要求。
上传时间: 2013-07-07
上传用户:小火车啦啦啦
根据嵌入式系统软件设计需要的“数据结构”知识编写而成。书中基本内容有:常用线性数据结构在嵌入式系统中的实现和相关算法;树和图在嵌入式系统中的实现和相关算法;排序和查找算法等。本书
上传时间: 2013-06-24
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