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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多媒体正在使我们的生活变得越来越丰富多彩。报纸，相片，CD机，电视，电影已经被PC机很好地整合到了一起，而互联网又使得多媒体资源的交流成为可能。跨越网络时代、信息时代、多媒体时代，后PC时代的到来，呼唤新一代的多媒体系统，它体积更小，功能更全，界面更友好。本系统就是面向这一需求而设计的。 嵌入式多媒体系统除了具有播放音乐，视频，浏览图片，电子书的基本功能外，一些方案还集成了视频录制、数码相机、数码摄像机、FM收音机、卫星定位导航系统、掌上游戏机和移动电视等等各种附加功能以满足不同的市场需求。本课题开发一套具有音频、视频、图片和电子书等功能的嵌入式多媒体系统解决方案，硬件部分以ARM处理器S3C241O为核心，软件部分以Linux操作系统为核心进行开发，系统具有体积小，成本低等特点。 本论文按照硬件、固件、软件三个层面分析了基于ARM Linux的嵌入式多媒体系统的设计和实现。硬件部分分处理器和外围电路两部分进行介绍。固件部分包括引导加载程序vivi的移植，Linux 2.6内核的移植，配置Cramfs根文件系统，Linux设备驱动程序开发。软件部分对Linux应用开发作出了讨论，包括系统的功能模块和软件构架，重点是基于MiniGUI的图形界面设计。在论文的最后，分析了系统的优缺点，以及单片解决方案和多处理器方案的比较，并展望了嵌入式多媒体系统的发展方向。
上传时间： 2013-06-03
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本论文研究了基于ARM+Linux的嵌入式测控系统。论文阐述了嵌入式测控系统的特点。结合目前比较流行的SOC硬件技术，嵌入式软件技术，以及目前较前沿的无线传感器网络技术，对构建一个既能进行本地多传感器信息采集又能进行数据处理以及具有人机交互界的嵌入式测控系统进行了架构设计，即采用ARM+Linux架构。 论文详细介绍了系统的硬件设计，包括核心板设计和应用底板设计。其中核心板又包括微处理器的设计和存储器的设计；对于应用板，介绍了基于CS8900A的网络模块的设计，基于RS232和RS485的串行总线设计，以及基于ZigBee的无线模块设计。同时，本论文详细的介绍了系统的软件设计。结合本系统所采用的U-Boot介绍了嵌入式Bootloader设计，并针对本系统的板级硬件对U-Boot进行了移植。结合本系统采用的Linux操作系统介绍了嵌入式操作系统的概念，并对Linux进行了板级移植。在分析研究嵌入式文件系统的特点的基础上，确定Cramfs作为本系统的根文件系统，并结合现有的开源软件Busybox搭建了一个完整的根文件系统命令集。 在本系统硬、软件平台上，研究了终端应用层上的开发。并完成了在终端上的嵌入式图形用户界面QT的移植，并且为系统开发出相应的I/O和A/D设备驱动驱动程序。 论文在最后介绍了本系统的一个简单应用，即利用QT图形库和多线程编程技术，在现有的硬件平台上设计出了一个温度和湿度的无线数据采集程序。显示直观，界面友好，体现了本平台具有一定的应用前景。
上传时间： 2013-07-06
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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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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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语音识别是通过识别和理解过程把人类的语音信号转变为文本或命令的技术。近年来语音识别技术由于其重要性和研究难度成为研究的热点。随着嵌入式的发展，嵌入式语音识别技术成为语音识别领域发展的新的重要方向。 在此背景下，本课题进行基于ARM的嵌入式语音识别系统的研究。论文分别从理论分析、系统硬件平台的总体设计、系统软件的分析定制等方面，对语音识别在ARM上的应用做了研究。 1、在理论上，详细介绍了语音识别的发展历史与研究现状；具体阐述语音识别技术的基本原理和主要研究方法，并推导了语音识别技术中最常用到的两种算法DTW和HMM的数学模型，为进一步的语音识别研究打下基础。 2、在硬件平台方面，本文分析设计了语音识别系统的总体方案，主要包括以下三部分：语音识别系统的控制部分、语音的输入输出部分以及语音程序的存储部分；文中详细介绍了各部分的作用以及它们之间的连接方式，此外根据实际需要，选择确定了语音芯片等外围电路芯片的型号并扩展了外围电路。 3、在系统软件选择定制方面，不仅要求各部分自身功能完善，能够满足本课题的需求，而且要求各部分相互之间满足一定的兼容性，即定制的系统具有稳定性，可以有效的工作。考虑到以上的因素，本课题针对特定的语音识别系统的需求，对交叉编译环境、U-boot、内核、根文件系统等均进行了量身定制。最终选用Crosstool来制作专门编译Linux-2.6.22.6的交叉编译工具；选用比较稳定的支持tftp下载的u-boot-1.2.0作为引导程序；选用Linux-2.6.22.6作为嵌入式操作系统内核，并对其进行剪裁定制，特别是增加了UDA1341TS音频驱动和网卡驱动部分；选用了带有mdev功能的busybox-1.9.1来制作根文件系统。 在以上三方面的基础上，本课题对语音识别程序系统进行了实验研究。实验包括音频驱动、语音录制、语音训练、语音识别程序的编译以及语音识别等程序在ARM上的移植。 最后，本论文采用DTW模型，完成了语音模板的训练和语音识别的任务。经过实验测试，该系统有效完成了预期的语音识别任务。
上传时间： 2013-05-30
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作为在保障网络安全方面扮演着至关重要角色的防火墙技术从出现到发展至今一直是网络安全研究中的关键技术之一，随着互联网的迅猛发展，它在信息化、网络化的过程中也变的越来越重要。为了使防火墙能快速且深入地对网络数据传输过程中的海量信息进行安全检测，并能应对来自各个网络层的威胁，将传统的基于软件的防火墙转向硬件平台实现是不可阻挡的发展趋势。 首先阐述了网络安全的现状、网络安全研究的重大意义、防火墙目前的发展状况及未来的发展趋势，然后介绍了防火墙的概念、功能和分类。重点分析了著名的开源入侵检测系统Snort的功能实现及数据结构，对Linux中自带的网络安全工具Iptables/Netfilter的工作原理做了简要介绍，然后对现在较流行的基于软件的字符串匹配算法和硬件实现方法进行对比分析，通过对已存在的解决方法的深入研究，提出了基于ARM处理器并采用内容可寻址存储器(CAM)的硬件防火墙系统设计方案。将Snort中对数据包载荷检测部分中的顺序检测替换为由CAM结合Wu-Manbcr多模式匹配算法实现，其中CAM完成短模式匹配，Wu-Manber算法完成长模式匹配，并将Snort与Iptables/Netfilter有机结合移植到基于ARM的嵌入式平台中，系统可以通过主机对防火墙的状态进行实时监控和规则更新。 设计了防火墙的整个硬件电路，其中重点分析了CAM模块的设计。通过对Sourcefire的Snort VRT2.4版免费规则库的统计分析和计算模拟得出了对规则集的最佳划分长度；在软件部分研究了Bootloader制作、Linux内核的裁减与移植及根文件系统制作等内容。重点分析了摩托罗拉公司的专用CAM芯片MCM69C432的驱动程序设计和相应的调用方法，并结合主机软件部分的功能分析了双方的通信协议及实现，最后通过程序对系统仿真并选用林肯数据集进行模拟测试，测试结果表明系统比以前效率有了大幅提高，过滤速度已达到最初设计目标，证明了此硬件防火墙方案的可行性。 最后总结了本人的工作并指出此种方案的硬件防火墙的不足、需要改进之处和它的良好应用前景。
上传时间： 2013-07-24
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随着汽车电子和现代化交通的飞速发展，人们对汽车的行驶性能和安全性能提出了更高的要求。在汽车测试试验中使用记录仪，可以实现实时测量，控制汽车的车速，对超速进行报警，满足汽车试验中对汽车运行情况的了解，特别是根据汽车试验要求而制定的试车计划得到的准确实施，从而进一步提高汽车制造商的市场竞争力。 随着微电子技术的发展，超大规模集成电路技术的成熟，嵌入式计算机系统的功能越来越强大，在某些场合完全可以取代传统的工控机，并且其独特的优势在于它的体积小、功耗低、性价比高，便于携带，使得它非常适合应用到汽车试验记录仪中。 本论文在嵌入式系统平台的构建中做了探索性研究，以汽车试验记录仪的发展和功能要求为目标，以嵌入式计算机系统的硬件设计入手，深入研究了嵌入式计算机硬件系统设计和电磁兼容性问题和能够长时间可靠运行的嵌入式计算机主板。主要模块包括电源、复位、JATG模块，数据存储模块、数据通信模块、数据采集模块、人机交互模块。 在软件部分，实现了嵌入式计算机系统的引导程序(u-boot-1.1.4)的移植，嵌入式Limux2.6.14内核的移植，根文件系统的制作，新增硬件驱动程序编写以及嵌入式图形界面GUI系列MiniGUI的移植，完成了嵌入式计算机系统从硬件到软件系统平台的构建。 目前，国内市场上缺乏专门应用与汽车试验中的记录仪，本文设计中的汽车记录仪正是基于此目的而设计和研制的，该新型的汽车试验记录仪使用方便，性价比高，适用于国内中小型汽车制造厂商。
上传时间： 2013-04-24
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嵌入式Linux是将普通Linux操作系统进行裁剪、修改，使之能在嵌入式系统上运行的一种操作系统。由于兼有Linux和嵌入式系统的优点，嵌入式Linux系统有着巨大的市场前景和商业机会。由于嵌入式系统涉及到种类繁多的嵌入式处理器，所以目前嵌入式Linux的应用的一个热点就是将Linux内核移植到一些典型的微控制器和微处理器上。 ARM平台是目前使用广泛的主流的嵌入式处理器体系结构。本文采用使用S3C2410(ARM9内核)为 CPU 的硬件平台，S3C2410 是韩国三星公司生产的一款基于ARM920T’体系结构的高性能CPU，丰富的外设接口，203MHz的主频使它特别适合进行操作系统的移植和进行应用开发。 本文主要目的是研究Linux下的驱动程序移植。文章首先分析如何建立硬件和软件平台，包括开发板介绍、建立交叉编译环境、BootLoader移植、Linux2.6内核移植，一直到根文件系统建立的全过程。然后介绍典型的字符设备、块设备和网络设备驱动程序的写法。
上传时间： 2013-07-04
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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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