SoC(System On a Chip)又称为片上系统，是指将微处理器、模拟IP核、数字IP核和存储器（或片外存储器接口）集成在单一芯片上。SoC产品不断朝着体积小、功能强的方向发展，芯片内部整合越来越多的功能。ARM架构作为嵌入式系统流行的应用，其应用的扩展面临软件扩充的问题，而X86平台上却有很多软件资源。若将已有的X86软件移植到ARM平台，则可以在一定程度上解决软件扩充的问题。 本论文针对X86指令在ARM中兼容的应用，以智能手机的应用为例，提出了基于ARM嵌入式平台，使用X86指令到ARM指令的二进制翻译模块，达到对X86指令的兼容。主要研究ARM公司的片上总线系统——AMBA AHB和AMBA APB片上总线标准。对Multi-layer总线结构进行研究，分析了Multi-layer AHB系统中使用的Bus Matrix模块的结构，从Bus Matrix模块的内部矩阵结构和系统架构两方面针对系统的特点作出优化。 最后介绍了论文采用的事物级模型与Verilog HDL协同仿真的方法和系统的控制过程，通过仿真结果的比较，验证了利用二进制翻译模块实现X86指令执行的可行性和优化后的架构较适合于X86翻译系统的应用。
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- vii - 8.1.1 实验目的 315 8.1.2 实验设备 315 8.1.3 实验内容 315 8.1.4 实验原理 315 8.1.5 实验操作步骤 318 8.1.6 实验参考程序 319 8.1.7 练习题 321- vi - 6.4 USB 接口实验 266 6.4.1 实验目的 266 6.4.2 实验设备 267 6.4.3 实验内容 267 6.4.4 实验原理 267 6.4.5 实验操作步骤 270 6.4.6 实验参考程序 272 6.4.7 实验练习题 280 6.5 SPI接口通讯实验 281 6.5.1 实验目的 281 6.5.2 实验设备 281 6.5.3 实验内容 281 6.5.4 实验原理 281 6.5.5 实验操作步骤 285 6.5.6 实验参考程序 287 6.5.7 练习题 289 6.6 红外模块控制实验 289 6.6.1 实验目的 289 6.6.2 实验设备 289 6.6.3 实验内容 289 6.6.4 实验原理 289 6.6.5 实验操作步骤 291 6.6.6 实验参考程序 291 6.6.7 练习题 296 第七章 基础应用实验 296 7.1 A/D 转换实验 296 7.1.1 实验目的 296 7.1.2 实验设备 296 7.1.3 实验内容 296 7.1.4 实验原理 296 7.1.5 实验设计 298 7.1.6 实验操作步骤 299 7.1.7 实验参考程序 300 7.1.8 练习题 301 7.2 PWM步进电机控制实验 301 7.2.1 实验目的 301 7.2.2 实验设备 301 7.2.3 实验内容 301 7.2.4 实验原理 301 7.2.5 实验操作步骤 309 7.2.6 实验参考程序 311 7.2.7 练习题 313 第八章 高级应用实验 315 8.1 GPRS模块控制实验 315 - v - 5.2 5x4键盘控制实验 219 5.2.1 实验目的 219 5.2.2 实验设备 219 5.2.3 实验内容 219 5.2.4 实验原理 219 5.2.5 实验设计 221 5.2.6 实验操作步骤 222 5.2.7 实验参考程序 223 5.2.8 练习题 224 5.3 触摸屏控制实验 224 5.3.1 实验目的 224 5.3.2 实验设备 224 5.3.3 实验内容 224 5.3.4 实验原理 224 5.3.5 实验设计 231 5.3.6 实验操作步骤 231 5.3.7 实验参考程序 232 5.3.8 练习题 233 第六章 通信与接口实验 234 6.1 IIC 串行通信实验 234 6.1.1 实验目的 234 6.1.2 实验设备 234 6.1.3 实验内容 234 6.1.4 实验原理 234 6.1.5 实验设计 238 6.1.6 实验操作步骤 241 6.1.7 实验参考程序 243 6.1.8 练习题 245 6.2 以太网通讯实验 246 6.2.1 实验目的 246 6.2.2 实验设备 246 6.2.3 实验内容 246 6.2.4 实验原理 246 6.2.5 实验操作步骤 254 6.2.6 实验参考程序 257 6.2.7 练习题 259 6.3 音频接口 IIS 实验 260 6.3.1 实验目的 260 6.3.2 实验设备 260 6.3.3 实验内容 260 6.3.4 实验原理 260 6.3.5 实验步骤 263 6.3.6实验参考程序 264 6.3.7 练习题 266 - iv - 4.4 串口通信实验 170 4.4.1 实验目的 170 4.4.2 实验设备 170 4.4.3 实验内容 170 4.4.4 实验原理 170 4.4.5 实验操作步骤 176 4.4.6 实验参考程序 177 4.4.7 练习题 178 4.5 实时时钟实验 179 4.5.1 实验目的 179 4.5.2 实验设备 179 4.5.3 实验内容 179 4.5.4 实验原理 179 4.5.5 实验设计 181 4.5.6 实验操作步骤 182 4.5.7 实验参考程序 183 4.6.8 练习题 185 4.6 数码管显示实验 186 4.6.1 实验目的 186 4.6.2 实验设备 186 4.6.3 实验内容 186 4.6.4 实验原理 186 4.6.5 实验方法与操作步骤 188 4.6.6 实验参考程序 189 4.6.7 练习题 192 4.7 看门狗实验 193 4.7.1 实验目的 193 4.7.2 实验设备 193 4.7.3 实验内容 193 4.7.4 实验原理 193 4.7.5 实验设计 195 4.7.6 实验操作步骤 196 4.7.7 实验参考程序 197 4.7.8 实验练习题 199 第五章 人机接口实验 200 5.1 液晶显示实验 200 5.1.1 实验目的 200 5.1.2 实验设备 200 5.1.3 实验内容 200 5.1.4 实验原理 200 5.1.5 实验设计 211 5.1.6 实验操作步骤 213 5.1.7 实验参考程序 214 5.1.8 练习题 219 - ii - 3.1.1 实验目的 81 3.1.2 实验设备 81 3.1.3 实验内容 81 3.1.4 实验原理 81 3.1.5 实验操作步骤 83 3.1.6 实验参考程序 87 3.1.7 练习题 88 3.2 ARM汇编指令实验二 89 3.2.1 实验目的 89 3.2.2 实验设备 89 3.2.3 实验内容 89 3.2.4 实验原理 89 3.2.5 实验操作步骤 90 3.2.6 实验参考程序 91 3.2.7 练习题 94 3.3 Thumb 汇编指令实验 94 3.3.1 实验目的 94 3.3.2 实验设备 94 3.3.3 实验内容 94 3.3.4 实验原理 94 3.3.5 实验操作步骤 96 3.3.6 实验参考程序 96 3.3.7 练习题 99 3.4 ARM处理器工作模式实验 99 3.4.1 实验目的 99 3.4.2实验设备 99 3.4.3实验内容 99 3.4.4实验原理 99 3.4.5实验操作步骤 101 3.4.6实验参考程序 102 3.4.7练习题 104 3.5 C 语言程序实验一 104 3.5.1 实验目的 104 3.5.2 实验设备 104 3.5.3 实验内容 104 3.5.4 实验原理 104 3.5.5 实验操作步骤 106 3.5.6 实验参考程序 106 3.5.7 练习题 109 3.6 C 语言程序实验二 109 3.6.1 实验目的 109 3.6.2 实验设备 109 3.6.3 实验内容 109 3.6.4 实验原理 109 - iii - 3.6.5 实验操作步骤 111 3.6.6 实验参考程序 113 3.6.7 练习题 117 3.7 汇编与 C 语言的相互调用 117 3.7.1 实验目的 117 3.7.2 实验设备 117 3.7.3 实验内容 117 3.7.4 实验原理 117 3.7.5 实验操作步骤 118 3.7.6 实验参考程序 119 3.7.7 练习题 123 3.8 综合实验 123 3.8.1 实验目的 123 3.8.2 实验设备 123 3.8.3 实验内容 123 3.8.4 实验原理 123 3.8.5 实验操作步骤 124 3.8.6 参考程序 127 3.8.7 练习题 134 第四章 基本接口实验 135 4.1 存储器实验 135 4.1.1 实验目的 135 4.1.2 实验设备 135 4.1.3 实验内容 135 4.1.4 实验原理 135 4.1.5 实验操作步骤 149 4.1.6 实验参考程序 149 4.1.7 练习题 151 4.2 IO 口实验 151 4.2.1 实验目的 151 4.2.2 实验设备 152 4.2.3 实验内容 152 4.2.4 实验原理 152 4.2.5 实验操作步骤 159 4.2.6 实验参考程序 160 4.2.7 实验练习题 161 4.3 中断实验 161 4.3.1 实验目的 161 4.3.2 实验设备 161 4.3.3 实验内容 161 4.3.4 实验原理 162 4.3.5 实验操作步骤 165 4.3.6 实验参考程序 167 4.3.7 练习题 170 目 录 I 第一章 嵌入式系统开发与应用概述 1 1.1 嵌入式系统开发与应用 1 1.2 基于 ARM的嵌入式开发环境概述 3 1.2.1 交叉开发环境 3 1.2.2 模拟开发环境 4 1.2.3 评估电路板 5 1.2.4 嵌入式操作系统 5 1.3 各种 ARM开发工具简介 5 1.3.1 ARM的 SDT 6 1.3.2 ARM的ADS 7 1.3.3 Multi 2000 8 1.3.4 Embest IDE for ARM 11 1.3.5 OPENice32-A900仿真器 12 1.3.6 Multi-ICE 仿真器 12 1.4 如何学习基于 ARM嵌入式系统开发 13 1.5 本教程相关内容介绍 14 第二章 EMBEST ARM实验教学系统 17 2.1 教学系统介绍 17 2.1.1 Embest IDE 集成开发环境 17 2.1.2 Embest JTAG 仿真器 19 2.1.3 Flash 编程器 20 2.1.4 Embest EduKit-III开发板 21 2.1.5 各种连接线与电源适配器 23 2.2 教学系统安装 23 2.3 教学系统的硬件电路 27 2.3.1 概述 27 2.3.2 功能特点 27 2.3.3 原理说明 28 2.3.4 硬件结构 41 2.3.5 硬件资源分配 44 2.4 集成开发环境使用说明 51 2.4.1 Embest IDE 主框架窗口 51 2.4.2 工程管理 52 2.4.3 工程基本配置 55 2.4.4 工程的编译链接 71 2.4.5 加载调试 72 2.4.6 Flash编程工具 80 第三章 嵌入式软件开发基础实验 81 3.1 ARM汇编指令实验一 81
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风速是气象测量的一个重要要素，利用超声波进行风速测量现如今得到广泛的应用，技术已经很成熟。当超声波在空气中传播时，受到风速的影响，顺风和逆风情况下存在一个时间差，基于这个原理制成的时差法超声波风速测量仪表，具有精度高、可靠性强、集成度高等优势，并可以与雨量、湿度等测量仪表构成完整的移动气象站，与传统的机械式仪表、电磁式仪表相比，具有较强的优势，其关键参数是系统的测量精度。 ARM作为32位的微处理器，具有丰富的片上资源，高达60M的处理能力，而且功耗很小，适合作为智能仪表的核心处理器。本文给出了基于LPC2132的风速测量系统，可以实现风速的测量、显示、精度调节以及与上位机之间的通信等功能。系统硬件电路包括ARM7处理器以及外围的模拟、数字电路，并采用模块化进行设计。这种思想大大简化了系统硬件电路设计的复杂性，增强了系统的稳定性与可靠性。软件部分根据超声波信号的特点，选用新型的构造包络的方法，在准确判断超声波到达时间的问题上有所改进。 文章共分六个部分。第一章绪论介绍了超声波风速测量仪表的发展现状、本篇论文选题的目的和意义、所做的工作以及创新点。第二章介绍了超声波风速测量的基本原理。第三章是介绍基于ARM的超声波风速测量的系统的硬件设计。第四章是系统的软件设计。第五章是系统的误差分析。第六章是全文的总结以及就下一步的工作提出一些设想。
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近年来，随着社会经济的发展，社会对能源的需求量越来越大，对能源的依赖性也越来越强，而同时全球的能源储备越来越少。尤其是中国，几乎所有能源人均都不及世界的一半。2007年“两会”，政府工作报告中明确提出把节能减耗作为工作切入点，并成立国务院节能减排工作领导小组。钢厂作为工业耗能大户，其节能减耗显得尤为重要，旧的分散式能耗测量方法已不能满足需要，提出新的能耗检测方法迫在眉睫。 本文的工作就是以此为大背景，针对钢厂的能源消耗提出一种新型实时测量方法。系统以嵌入式为开发思路、WINCE操作系统丌发监测终端，包括数据采集、数据传输以及数据集中处理显示三部分。数据采集主要依赖传感器和单片机，将采集到的模拟数据转换为数字量并按照协议要求进行格式打包，包括电参数采集、水参数采集和天然气参数采集三部分；数据传输则采用传统的RS485工业控制网络；终端部分则以ARM为载体，WINCE为平台，开发应用程序实时处理数据。 文中详细阐述了整个监测系统的硬件设计思路和软件设计流程。介绍了数据检测原理及过程，给出了底层和终端的系统通信协议及通信流程，同时通过对监测终端的描述详细介绍了WINCE嵌入式操作系统的定制和在ARM9目标板上的移植，并详细阐述了基于WINCE的EVC应用程序开发，给出了部分代码。 本次设计提出了一种新的钢厂能耗数据集中实时采集技术，并完成了系统整体设计。经过测试运行，各项技术性能指标已经达到了设计的要求。
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嵌入式系统中的模拟设计（英文版） 嵌入式系统中的模拟设计（英文版）
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嵌入式网络视频监控系统是一种以嵌入式技术、视频编码技术和网络传输技术为核心的新型视频监控系统，它在稳定性、实时性、处理速度、功能、价格、扩展性等方面和传统的视频监控系统相比有着突出的优势，同时也代表着目前视频监控系统研究和发展的方向。 本文研究并实现了以微处理器S3C2440和嵌入式Linux操作系统为核心的嵌入式网络视频监控系统。论文首先介绍了嵌入式视频监控技术的发展趋势和研究现状，而后阐述了该系统硬件总体设计方案，讨论了基于嵌入式Linux操作系统的开发平台的构建，详细论述了视频采集、编码、存储、传输等单元的软硬件设计，重点论述了基于AL9V576的视频编码模块和基于TW2835的视频处理模块的设计。 本文研究的主要内容如下： 1、研究视频采集单元的优化方法，设计采用音视频控制器TW2835采集四路模拟视频输入信号并叠加OSD环境信息显示，提高了视频处理的功能和视频质量； 2、研究双核构架，采用混合信号系统级芯片C8051F340控制TW2835、采集环境信息并与S3C2440串口通信，使视频采集单元模块化设计，增加了产品设计的灵活性，减小了主控芯片的负担和软件设计的复杂性，便于产品功能的扩展和二次开发； 3、研究并分析了MPEG-4的硬件实现方式，采用高品质、高性能、低功率视频压缩芯片AL9V576进行MPEG-4编码，大幅提升了压缩效率，另外还设计了SRAM主机接口与主控芯片通信，突破了传统芯片大多采用的PCI接口的限制，方便模块的组合； 4、研究并设计了CF卡存储方案，实现了一种在嵌入式视频服务器上的视频检索和存储方法。
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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
上传时间： 2013-04-24
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WIM动态称重系统的研究对于保护公路的正常使用有着非常重要的经济利益和社会价值。针对我国公路WIM系统的研究现状和存在的问题，提出了新的思路、解决办法和改进措施，用以提高整个WIM系统的各项性能指标。 基于ARM的压电薄膜轴的车辆动态称重系统的嵌入式研究与设计，致力于提高WIM系统精度等各项性能指标，其采用了高新的软硬件技术，是一个比较有研究意义的课题。 本文首先从分析称重原理入手，提出了一个改进的系统整体设计方案，在该方案的前提下，通过不断地试验修改，搭建了一个基于Labview的现场模拟实验系统，为下一步研究和整个系统的实现打下了坚实的基础。本文所做的具体工作，概括起来有如下几点： 第一，简要地介绍了基于压电薄膜轴的WIM系统原理、影响因素以及课题研究的意义等； 第二，给出了系统整体设计方案，并设计了多个信号调理电路，诸如电荷放大电路，隔离电路以及滤波电路等； 第三，采用了32位的微处理器，并采用了一种比较完善的数据处理方法，提高了系统的软硬件技术，在此基础上研究设计了基于ARM-μgC/OS-Ⅱ的WIM嵌入式系统平台，完成了系统的软硬件设计、实现及操作系统移植； 最后，设计并实地进行了一个新的试验，即基于LabVIEW8.2的数据采集卡的现场模拟试验，给出了试验结果和分析。该试验方便于测量与数据采集，可得到较为精准的现场数据，为后续的数据处理打下了基础；
上传时间： 2013-07-29
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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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本文首先介绍了主流8位MCU(微控制器)的通用架构，通过比较分析主流国际MCU半导体供应商的MCU产品，结合作者在德国英飞凌公司的项目实践，分析了英飞凌XC866系列8位MCU的架构特点和功能特性。在此基础上，介绍了该MCU芯片的系统集成方法，以及组成模块的架构和功能。 LlN协议是当前广泛应用的车载局部互连协议，作为英飞凌XC866MCU上很关键的一个外围IP，本论文在介绍了MCU架构基础上，设计实现了LlN控制器。LIN协议是UART在数据链路层上的扩展，其关键是LlN协议数据链路层的检测实现。本文给出了一种可靠，高效的协议检测机制，从而使软件和硬件更好配合工作完成协议检测。在完成LlN控制器设计后，本文结合了XC866ADC的架构，介绍了ADC模拟和系统的数字接口概念和实现要点，介绍了如何考虑分析选择合理的数字接口方案。论文最后以XC866的系统架构为基础，提出了一种高效的基于FPGA的IP原型验证平台方案，并以LlN控制器作为验证这一平台的IP，在FPGA上成功的实现了验证方案。论文同时介绍了从SOC设计向FPGA原型验证转换时的处理方法及工程经验，介绍了MCU及验证平台的测试平台思想，以及基于FPGA原型和逻辑分析仪实时测试的MCU固件代码覆盖率测试方法。 目前8位MCU在中低端的应用越来越广泛，特别是目前发展迅速的汽车电子和消费电子领域。因此对MCU架构的不断研究和提高，对更多面向应用领域的IP的研究和设计，以及如何更快速的实现芯片验证将极大的推动MCU在各个领域的应用和推广，将产生极大的经济和应用价值。
上传时间： 2013-07-14
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