汽车行驶记录仪(文中也简称为记录仪)，亦称“汽车黑匣子”，是安装在车辆上，对车辆行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其它状态信息进行监控、记录、存储并可通过接口实现数据输出的数字式电子记录装置。为分析和判断汽车驾驶状态和处理交通事故提供了可靠准确的科学依据。本课题的来源是国家信息产业部下达的电子发展基金项目，与同类产品相比，增加了音/视频功能，目前已通过信产部验收。 本文主要分析和设计了一种具有低成本高扩展性的基于ARM与ARMLinux的汽车行驶记录仪方案，该系统作为信产部项目中的主控模块实现了记录仪的标准功能。硬件方面分析了汽车行驶记录仪的标准功能对应ARM片内外围电路与外部器件的设计。软件方面分析了基于YAFFS文件系统与Linux 2.6的软件平台在嵌入式应用方面的高可用性，主要描述YAFFS的特点与基本原理，Linux中线程的实现机制与Linux Kernel 2.6在响应时间上的改进。并给出了该记录仪基于Liinux的多线程结构应用程序的设计要点、流程图和主要的数据结构。 作为扩展，为记录仪增加了采集和处理音/视频信号的DSP模块。DSP采用TI公司的专用于数字媒体应用的高性能DSP DM642。DSP模块同时采集3路视频并进行压缩，压缩算法可以采用MPEG-2、MPEG-4、H．263、H．264等。论述了实现音/视频功能的基本原理、DSP模块的存储器结构、ARM与DSP的通信及一些实用性的考虑。
上传时间： 2013-07-02
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无线传感器网络是一项融合计算机技术、半导体技术、通信技术、传感器技术等的新兴技术，它在军事、工业、农业、建筑、医疗、交通等各个领域均有广阔的应用前景。无线传感器网络中包含众多关键技术，因此需要一种功能强大的节点支持网络的正常运行，为用户提供多功能的服务。 目前无线传感器网络节点的硬件平台绝大部分是基于单片机实现的，它们具有有限的存储和处理能力，只能完成简单的传感器数据采集、处理和转发功能。有少部分硬件平台采用32位的处理器，但是这些平台的价格昂贵或者灵活性较差，不利于无线传感器网络的实验研究及应用的拓展。 基于上述研究现状，本文设计并实现一个基于32位ARM处理器和Linux操作系统的无线传感器网络节点。该节点具有强大的存储、处理能力，而且成本和功耗较低，能够配合不同类型的传感器节点使用，便于二次开发，对于无线传感器网络各种理论和算法的验证及实现各种应用有重大意义。论文主要分为三部分： 1、无线传感器网络节点硬件设计：在分析现有硬件平台缺点的基础上，设计本文的无线传感器网络节点硬件结构，进行硬件选型并分析各个模块的结构和硬件原理，搭建好硬件平台。 2、无线传感器网络节点软件实现：根据设计的无线传感器网络节点硬件结构分析软件应包含的内容及层次结构。由于Linux支持多种体系结构、开源等优点，因此本文选择其作为无线传感器网络节点的操作系统，并分层次地实现基于Linux的整个软件系统，包括引导程序、内核、根文件系统、驱动程序。 3、无线传感器网络节点的应用：在1、2部分完成的基本功能上需要扩充具体的应用程序才能将该节点应用到实际环境中。这部分首先分析本文所实现的节点的几种典型应用场景，然后在该节点上实现几种常用的服务程序，最后设计并实现质心定位应用案例，展示了在此节点上可方便地实现功能扩充和特定应用开发，同时也说明了该节点强大的功能。
上传时间： 2013-04-24
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目前在各行各业中应用种类繁多的测量仪器随着仪器性能指标要求的逐渐提升以及功能的不断拓展，对仪器控制系统的实时性和集成化程度等性能的要求也越来越高。目前发展的趋势是开放式、集成度向芯片级靠拢的高实时性仪器。针对目前传统的系统设计存在着功能简单、速度慢、实时性差、对数据的再加工处理能力极为有限等问题，本文根据课题需要提出了一种基于ARM+FPGA架构的高速实时数据采集嵌入式系统方案，应用在小功率半导体测量仪器上。方案采用三星S3C2410的ARM处理器进行管理控制，处理数据，界面显示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用来进行高速数据采集，提高了系统的实时性和集成化程度。 本文首先给出了ARM+FPGA架构的总体设计。硬件方面，简要讨论了ARM处理器的特点和优势，FPGA在高速采集和并行性上的优势，给出了硬件的总体结构和主要部件及相关接口。软件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系统的构建和BootLoader的启动以及内核和根文件系统的结构，构建了嵌入式Linux系统包括建立交叉开发环境，修改移植BootLoader和裁减移植Linux内核，并且根据课题实际需要精简建立了根文件系统。 为了满足测量仪器的实时性，设计了ARM与FPGA的高速数据采集接口。进行了FPGA内部与ARM接口相关部分的硬件电路设计；通过分析ARM与FPGA内部时序的差异，针对ARM与FPGA内部FIFO时序不匹配的问题，解决了测量仪器中高速数据采集与处理速度不匹配的问题。接着，通过研究Linux设备驱动基本原理和驱动程序的开发过程，设计了Linux下的FPGA数据采集接口驱动程序，并且实现了中断传输。使得FPGA芯片通过高效可靠的驱动程序可以很好的与ARM进行通讯。 最后为了方便用户操作，进行了人机交互系统的设计。为了降低成本和提高实用性利用FPGA芯片剩余的资源实现了对PS/2键盘鼠标接口的控制，应用到系统中，大大提高了人机交互能力；通过比较分析目前比较流行的几种嵌入式GUI图形设计工具的优缺点，结合课题的实际情况选择了MiniGUI作为课题图形界面的开发。根据具体要求设计了适合测量仪器方面上使用的人机交互界面，并且移植到了ARM平台上，给测量仪器的使用提供了更好的交互操作。 本课题完成了嵌入式Linux开发环境的建立，针对课题实际硬件电路设计修改移植了bootloader，裁减移植了内核以及根文件系统的建立；设计了FPGA内部硬件电路，解决了接口中ARM与FPGA时序不匹配的问题，实现了ARM与FPGA之间的高速数据采集；设计了高速采集接口在嵌入式Linux下的驱动程序以及中断传输和应用程序；合理设计了适合测量仪器使用的人机交互界面，并巧妙设计了PS/2键盘鼠标接口，进一步提高了交互操作。
上传时间： 2013-06-21
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现在，下一代嵌入式微处理器和软件面临着不断减小的产品寿命。而由此产生的缩短的研发周期则要求设计者能够在更短的时间内开发出更为复杂的处理器和软件。为了解决这个问题，嵌入式系统的仿真逐渐成为在新的可编程结构的开发中必不可少的工具。对于嵌入式系统仿真核心的指令集仿真器，由于普遍使用的解释型仿真器的性能较低，从十几年前开始，人们就开始了对编译型指令集仿真器的研究。但是，由于编译技术的限制，它从来没有能够在商业产品中推广。 ARM公司06年新推出的Cortex-M3系列芯片已经广泛应用在无线传感器网络等领域。本文将针对基于ARM Cortex-M3的嵌入式系统设计出一个仿真平台，以ARM Cortex-M3 所采用最新的Thumb-2 指令集作为目标指令集，设计了其仿真器，给出了一种优化的解释型指令仿真机。 1.首先介绍了Thumb-2 指令集的编程模型，包括目标指令集支持的处理器的模式、寄存器和存储器的组织。 2.其次建立了仿真平台。在平台的建立过程中，设计了结合编译技术速度和解释技术灵活性的仿真机；完成了Thumb-2 指令集体系结构的描述；实现了存储器接口，从而可以满足目标指令集对存储器的访问要求；介绍了ELF 文件格式，并设计了将ELF 文件中的指令和数据装入存储器的装载程序。 3.最后以一个基于ARM Cortex-M3 处理器的机器小车嵌入式系统为例，对仿真平台进行功能上的验证。
上传时间： 2013-07-19
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信息技术的发展，数字化产品的普及，导致了对嵌入式开发的巨大需求。以Linux为宿主机系统，搭配一个交叉编译环境，为嵌入式设备生成可执行程序己成为现在日益流行的编译嵌入式软件的解决方案。而开放源代码的GNUT具链是一套开源的开发环境，是嵌入式软件开发中理想的交叉编译器。但现有GNUI具链支持的平台并不能满足层出不穷的嵌入式产品的开发需要，仍有许多平台得不到支持，例如我们进行的minix向ARM-MINIX平台的移植。 本文以在linux环境下构建MINIX嵌入式系统的交叉编译工具链为背景，首先介绍了交叉编译系统的基本组成和结构，以及利用GCC构建交叉编译环境的优越性。然后对目标平台作了介绍。分析了GCC编译器，说明了GCC的设计思想，系统结构，介绍了GNU Binutils的功能，使用方法；接着分析了GNU工具链中的GAS和GLD的实现机制及源代码结构，由于BFD是GNUBinutils的基础，GAS和GLD都是使用BFD库来操作目标文件，因此在这一部分本文对BFD库的工作机制，数据结构也作了重点分析。紧接着说明了GCC交叉编译系统的移植思路和方法，实现难点，以及一些相关技术细节，这涉及到了若干重要的C源文件，Makefile，配置文件的修改，重点给出了BFD库，GAS和GLD的分析及其重定向(通常GCC生成的目标程序是针对GNU/Linux系统的)的实现；然后本文给出了在GNU/Linux宿主机上构建针对ARM-MINIX的参数设置及过程：最后对本文所做的工作进行了总结。
上传时间： 2013-05-31
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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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在当前的电子信息技术和网络技术高速发展的后PC时代，嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、商业文化艺术、娱乐业以及人们日常生活中的方方面面。与此同时，PDA因其小巧，功能强大，日益受到人们的青睐。因此，对嵌入式Linux的PDA研究具有非常重要的意义。 本文的研究主要是基于ARM和Linux的PDA软硬件平台的开发。硬件平台的内核模块采用ARM920T核的S3C2410X嵌入式处理器，外部包含64M的SDRAM和64M的NAND Flash，硬件平台还集成了液晶、触摸屏等人机接口和嵌入式GPS模块，同时提供了USB主机、SD卡扩展接口。该平台技术先进，结构合理，功能较完备，整体性、可扩充性强，还可以作为其他嵌入式系统硬件开发的良好平台和有益借鉴。 在此硬件平台的基础上，本文深入探讨和解决了Linux操作系统和嵌入式图形用户接口移植过程中所面临的任务和难题。论文首先研究了硬件平台下引导Linux启动的Bootloader的设计方法和实现过程。然后，给出了Linux2.4内核和YAFFS文件系统的启动分析和移植到硬件平台的整个过程。并且，在Linux内核驱动模型的基础上，实现了LCD帧缓冲显示设备Framebuffer、触摸屏、USB驱动程序的开发。最后，实现了图形化用户接口Qt/E在嵌入式Linux平台上的移植。通过Linux操作系统和图形化用户接口Qt/E等软件平台的实现，为PDA平台提供了良好的图形化操作系统支持，从而大大减少了PDA产品的开发难度和开发周期。 另外，在开发实现的PDA软硬件平台的基础上给出了—个地图的显示以及实现放大、缩小等功能的程序，为综合应用了PDA平台软硬件资源提供了—个有用的实例。
上传时间： 2013-04-24
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作为世界上最优秀的操作系统之一，Linux不仅在服务器领域有着不可撼动的地位，而且正在嵌入式领域发挥着越来越重要的作用。有专家预测，Linux将是未来最主要的嵌入式操作系统之一，将广泛应用在各种消费电子和通信设备中。因此，产生并逐渐形成了嵌入式Linux这项技术。然而，面对嵌入式系统多样化的硬件平台以及多样化的应用，如何更快更好地建立基于Linux的软件平台成为一个必须解决的问题。 本文正是针对这个问题，以Linux相关的基础软件为主要研究对象，在深入分析引导加载程序、Linux与处理器相关的代码、文件系统以及设备驱动的基础上，对基于ARM的Linux软件平台进行了创新性和探索性的研究。主要内容为：在理解ARM体系结构的基础上，通过分析uboot源码，详细研究ARM处理器在上电后的启动过程和加载引导Iinux的过程；分析并总结Linux与处理器相关的接口，以中断控制器、定时器以及串口为主，提出了移植Linux到新型处理器的思路和方法；研究Iinux文件系统的内容、制作和使用；分析Linux的设备驱动体系结构以及设备驱动的调用方式；在学习和研究的基础之上，针对STMP36xx这款处理器，设计并实现引导加载程序，完成Linux的移植、配置、编译，解决Linux启动过程遇到的问题，然后通过制作根文件系统和实现NandFlash、LCD的驱动，完整地搭建起以Linux为核心的软件平台，并进行了应用验证。 在实际应用中，嵌入式系统会使用很多不同类型的处理器，因此迫切希望能够找到一个准则解决移植带来的问题。本文最重要的成果就是为Linux在新型处理器上的移植提出了一个准则，根据该准则可以更加快速、更加准确地将Linux应用到不同的处理器上，因此具有重要的现实意义。同时，本文将项目实践贯穿于理论研究之中，涉及到Linux平台关键技术的分析、相关工具的使用以及开发经验的分享，对学习嵌入式Linux和设计嵌入式Linux系统具有较高的参考和指导价值。此外，成功移植的STMP36xx已经初具规模，可以通过二次开发以形成完善的嵌入式产品。
上传时间： 2013-06-01
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视频监控以其直观方便、准确、信息内容丰富而广泛应用于许多场合，已经渗透到交通、城市治安、国防等多种领域，甚至家庭安防，在人们的日常生活中扮演着越来越重要的作用。 由于传统的视频监控系统存在着结构复杂、稳定性可靠性不高、价格昂贵而且传输距离明显受限的缺点。近年来，随着计算机、网络、电子与通信、图像处理等技术的飞速发展，嵌入式网络视频监控技术应用而生。 本文针对视频监控系统的实际需求，结合嵌入式技术、图像处理技术和网络技术，设计并实现了一种实时性好、可靠性高、成本低的嵌入式网络视频监控系统。该系统以ARM9微处理器作为硬件平台，以具有开发资源丰富、免费等优势的Linux操作系统作为软件开发平台。该系统采用以太网作为网络传输介质，并使用TCP/IP网络协议。视频数据的传输协议选择了支持组播技术的RTP/RTCP传输协议，客户端在Linux下实现了基于SDL库视频显示。 论文首先描述了嵌入式系统与视频监控技术的发展及相关技术，分析了国内外视频监控系统的现状和发展趋势，对视频监控系统研究的背景和意义进行了阐述，并讨论了几种常见的视频监控解决方案，对几种目前流行的视频压缩算法进行了对比；然后，提出了嵌入式视频监控系统的软、硬件总体架构，并逐步对硬件平台和软件模块设计进行了选择和细化。其中，硬件平台根据视频数据采集以及处理需要选择了摄像头和存储器；软件设计中，首先完成了嵌入式系统的交叉开发环境搭建，针对ARM-Linux特性，完成了在开发板上操作系统和文件系统等移植，最后完成了Linux下V4L视频采集、JPEG图像压缩、RTP/RTCP网络传输、SDL库视频显示以及avi格式视频文件保存等。 此外，对系统构建过程中所用到的某些关键技木进行了较为详尽的探讨和研究，这对于从事相关科研工作的同仁们具有一定的参考价值。
上传时间： 2013-04-24
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随着海洋勘测技术的发展，研制高性能的海洋测流仪器越来越重要。多普勒声学海流剖面仪就是一种非常重要的用来测量海流速度的仪器。在调试多普勒声学海流剖面仪的过程中，多普勒声学海流剖面仪信号模拟器是很重要的设备，它是数字模拟技术与多普勒声学技术相结合的产物，它通过模拟的方法产生声学海流剖面仪回波信号，以便在不具备实际海洋情况的条件下，可以在实验室环境中对声学海流剖面仪的样机进行系统调试。在此情况下，本文研制了一种声学海流剖面仪信号模拟器，并对声学海流剖面仪回波信号接收过程中使用的算法进行了研究。 本文首先比较了多普勒声学海流剖面仪的发射信号与接收信号之间的关系，分析了产生多普勒频移的原因。选用直接数字频率合成技术(DDS)生成多普勒声学海流剖面仪调试所需要的回波信号o DDS技术克服了传统信号源的频率精度不高和频率不稳等问题。本文选用专用DDS芯片AD9833来实现回波信号的产生，利用ARM嵌入式技术对输出信号进行控制。 信号模拟器以S3C2410处理器为核心构建了硬件平台，采用核心板与扩展板相结合的硬件结构。核心板主要包括了存储系统、网络接口和各种通讯接口。其主要功能是存储大量数据信号和通讯功能；扩展电路包括了16路DDS信号输出及信号调理电路，可以通过软件来配置16路信号相应的工作状态及选择信号输出形式。硬件设计预留了一定数量的I/O接口以备将来扩展之用。 建立嵌入式Linux开发环境；并分析BootLoader启动机制，移植VIVI；通过配置内核相关文件，移植Linux2.4.18内核到模拟器系统；编写16路DDS的驱动程序；设计了模拟器的上位机通讯程序及用应程序；对系统进行了软硬件调试，调试结果表明模拟器完全能够模拟声学海流剖面仪的回波信号。 最后，结合回波信号形式，采用基带解调、复相关等技术对接收回波信号所使用的算法进行了研究，估算出多普勒频移，配合了调试海流剖面仪样机工作的进行。该模拟器不但可以模拟回波信号，还可以作为发射信号来用，大大提高了模拟器的实用性。关键词：声学海流剖面仪；S3C2410； AD9833；嵌入式Linux；回波信号
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