嵌入式Linux应用系统开发实例精讲源代码原代码
上传时间： 2013-06-28
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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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课题分析了目前国内外减摇鳍控制技术的发展与现状，重点讲述了基于ARM处理器的减摇鳍控制器的功能设计与实现方案。 减摇鳍是一种由微机控制的自动化程度很高的船舶减摇装置。减摇鳍控制系统根据人为输入的信号和来自鳍本身的反馈信号，及时输出不同的控制指令，控制鳍转动到期望的角度，达到减小船舶横摇的目的。但目前大多数的减摇鳍控制器使用单片机作为主处理器或者以工控机为基础开发而来的，前者集成度不高，稳定性也不好，而后者成本较高。因此，课题设计了一款新型的基于ARM嵌入式处理器的嵌入式减摇鳍控制器，解决了上述问题。 该系统主要由硬件平台和软件平台两部分组成。硬件平台主要包括基于飞利浦公司的LPC2290的控制器核心电路和辅助实现控制的驱动电路；软件平台主要是基于ARM的软件，包括启动代码和应用程序；为实现系统的可靠运行，同时也采取了一些保证系统可靠性的措施。 目前，减摇鳍系统大多采用基于力矩对抗原理的PID控制器。由于船舶横摇运动的非线性、复杂性、时变性以及海况的不确定性，经典PID控制很难获得令人满意的控制效果。因此，如何实现PID参数的自整定就显得犹为重要。模糊控制事先不需要获知对象的精确数学模型，而是基于人类的思维以及经验，用语言规则描述控制过程，并根据规则去调整控制算法或控制参数。本论文将模糊控制与PID控制相结合，实现了无须精确的对象模型，只须将操作人员和专家长期实践积累的经验知识用控制规则模型化，然后用模糊推理在线辨识对象特征参数，实时改变控制策略，便可对PID参数实现最佳调整。 研究结果表明：采用该控制手段能较好的满足设计要求，开发的嵌入式减摇鳍控制系统具有设计合理、集成度高、性价比高、性能优越、抗干扰能力强、稳定性好、实时性高等优点。同时能够适应减摇鳍控制系统智能化的发展趋势，所以该减摇鳍控制器具有很好的使用价值及意义。
上传时间： 2013-06-06
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随着计算机技术的发展，嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分。本文用嵌入式系统构建了一个电力机车主变压器故障诊断试验平台。 在电力机车主变压器综合测试及故障诊断领域中，我国几个大型的电力机车厂的变压器测试依然采用人工读数，而这种方法的特点是：效率比较低，数据存在误差等。因此非常有必要采用自动测试系统，而如果用工控机作为控制中心来进行测试，成本将比较高，因此，本文采用基于ARM的嵌入式系统作为控制中心来进行测试。这样系统的成本更低，操作更方便，数据更准确。 本文详细地介绍了基于ARM微处理器ST2410及Linux操作系统的电力机车主变压器综合测试及故障诊断系统的开发与实现过程。主要有三部分：硬件平台设计与实现部分；软件平台设计部分；应用程序的开发等3部分。 本论文的研究主要是基于ARM-linux的平台。它的内核模块采用了ARM920T核的S3C2410，外部有SDRAM、FLASH、串口、网卡、鼠标、键盘、LCD等，同时还提供有扩展插槽，该平台主要面向高性能的电力、工业控制等，适用于网络的研究；本文探讨嵌入式软件开发模式，宿主机与目标机，交叉编译环境的搭建，Linux内核和外设驱动的移植，以及图形用户界面QT和应用程序开发移植等；另外，在该平台开发了应用程序，具体包括串口通信，网络通信，数据库编程等。
上传时间： 2013-07-10
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随着人们对软件产品质量要求的不断提高,软件测试技术得到越来越多的重视和应用。本文深入研究嵌入式软件的测试技术,并将研究成果应用到测试实践中。论文的主要工作有： 嵌入式软件作为一种特殊的软件,符合软件的大多数特征,要研究嵌入式软件测试就必须先了解软件测试。本文研究了软件测试基本理论和通用测试技术,对当前国内外软件测试研究现状和热点做了综合分析,为下一步研究工作打下了测试理论基础。同时,针对嵌入式系统软件的特点,研究了针对于嵌入式系统的软件测试技术,分析了嵌入式系统软件的特征及测试要求。 构建了针对嵌入式系统软件测试的完备的测试策略是本文的重点之一。它旨在建立符合嵌入式系统软件特性的测试策略。包括测试模型的建立、单元测试、软件集成测试、软件与硬件集成测试、系统测试、确认测试及回归测试。通过对嵌入式系统软件测试的研究,实现了对嵌入式系统软件测试策略的优化。 在对建立嵌入式系统软件测试环境的研究中,应用了交叉开发测试环境的概念并研究了基于驻留监控软件、指令集模拟器以及基于JTAG的调试代理的交叉测试方法。最后搭建了基于ARM-Linux的嵌入式系统软件测试环境。 依据嵌入式系统软件测试的策略并根据语言学习系统的特点进行了有针对性的测试。在针对语言学习系统进行的软件测试设计和测试实施全过程中,验证了所提出的测试策略和测试模型,确保语言学习系统的软件质量的同时提高了测试效率。
上传时间： 2013-04-24
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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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远程抄表技术是将数据远程采集、传输和处理应用于自来水、电力、天燃气(以下简称水、电、气)供应与管理系统中的一项新技术。传统的远程抄表，无线系统一般用于数据处理中心和数据通信中心的远程通讯，在表和数据通讯中心的短距离通信一般使用有线通讯。如今以ARM处理器作为主CPU的嵌入式硬件平台，一方面，它具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高等特点，另一方面，它为高速、稳定地运行嵌入式操作系统提供了硬件基础。无线射频通讯成本低，可靠性好，环境适应能力强，本文就对基于ARM的射频无线抄表系统的开发进行了研究。 本文主要对以下五个方面的技术进行了研究：一是介绍了远程抄表的背景和意义。二是介绍了国内外广泛使用的几种典型的远程抄表系统的原理及其系统组成，分析了各种远程抄表系统的优、缺点以及适用范围；三是基于课题的需要，介绍了嵌入式系统。四是搭建基于ARM的硬件平台。硬件平台设计以三星公司的ARM920T核的S3C2440A为微处理器，根据系统要求完成S3C2440A外围器件的设计，包括64M NAND Flash、64MSDRAM、SD卡以及USB，串口通信的电路设计，射频无线通讯和视频采集的设计。五是对Windows CE操作系统的移植。平台移植过程中Boot Loader开发，OAL层修改，串口和LCD驱动程序的开发，内核的定制过程。在应用程序开发中，PB中导出SDK的过程以及EVC应用程序的调试，对数据库进行了开发。最后，指出了本远程自动抄表系统中有待完善的地方以及抄表技术今后的发展趋势。
上传时间： 2013-06-26
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X射线衍射仪目前被广泛应用于冶金、石油、化工、科研、航空航天、教学、材料生产等诸多领域。而X射线管是X衍射仪的关键部件之一，X射线被激发时会产生两种谱线：特征谱线和连续谱线。X射线管的工作状态决定能否产生符合实验要求的X射线特征谱线和连续谱线，这就要求我们对X射线管的工作状态进行精确控制。 本文根据X射线管工作状态和衍射仪相关功能的要求，提出了基于ARM和uCOS-Ⅱ的衍射仪高压控制系统的设计方案，并在分析和研究的基础上，实现并验证了该方案。该系统以ARM为主控制芯片，结合CPLD芯片，完成对X射线管工作状态的控制和其它相关功能的控制。由于多任务的需要，在ARM的基础上引入了嵌入式操作系统uCOS-Ⅱ。具体的，本文完成了相应原理图和印刷电路板的设计。在ARM7芯片LPC2378上，完成了嵌入式操作系统uCOS-II的移植；在uCOS-II操作系统上，通过对ARM芯片编程，实现了对X射线管的工作状态进行精确控制，以及光闸、水循环等相关功能的控制。 上述系统已通过实际的安装调试。测试结果表明，该系统能够满足设计要求，实现全部的预期功能，可完成对X射线管的工作状态的精确控制，和衍射仪相关功能的控制。
上传时间： 2013-04-24
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智能家庭信息系统是集自动化、计算机、通信技术于一体的“3C”系统，它将各种家电产品结合成一个有机整体，实现了对家电设备进行集中或异地控制和管理，以及能够与外界进行信息交互，以控制终端为突破口作为对家庭信息系统的研究，将有可能在以后的竞争中占据制高点，取得良好的经济和社会效益。 本课题开发的智能家庭信息系统是以实际项目为背景，对基于网络的嵌入式家庭信息系统进行了研究。通过对传统智能家居的特点进行分析，指出了目前市场上的智能家居系统的局限性，提出了基于短距无线网络的现代智能家居系统是将来的发展趋势。 接着对智能家居控制的系统构架以及相关关键技术进行了分析和比较，指出基于IEEE802.15.4的ZigBee技术是目前最适合无线家居控制系统的无线标准，并对该标准进行了深入研究。 论文充分考虑到家庭信息化网络的现状和家庭内部各信息家电的互连、集中控制、远程访问与控制的需求，以及低成本实现的实际需要，及设备互连对传输带宽和使用灵活性等特点的需要，设计了以无线ZigBee技术组成家庭网络体系总体结构，避免了在家庭内部布线的缺陷，且满足了功耗低，成本低，网络容量大等要求。 设计了新型无线通讯模块，该模块主控芯片采用8位低功耗微控制器ATMEGA64及CHIPCON公司推出的首款符合2.4 GHZ IEEE802.15.4标准的射频收发器CC2420来实现ZigBee模块，它可以降低无线通讯的成本和提高无线通讯的可靠性，可以单独使用，也可以嵌入其它设备。 论文采用了免费、公开的linux操作系统，并给出了在Linux上的开发流程。 最后，论文具体分析了无线ZigBee协议、ZigBee组网技术以及它们在将来的广泛应用。深入地研究了HTTP超文本传输协议，设计了远程客户端访问和控制家用电器的界面，并给出了部分软件设计流程图。
上传时间： 2013-04-24
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喷油泵是柴油机燃油喷射系统中燃油的控制、供给单元，其性能的好坏直接决定着柴油机的加速性能、油耗大小、尾气的排放质量等。准确测试喷油泵的各种技术参数对提高柴油机的各项技术性能具有十分重要的意义。嵌入式系统技术已经成为了最热门的技术之一。基于ARM的嵌入式技术己经成为当前嵌入式领域研究的一个亮点。ARM公司的32位RISC处理器，以其高速度、低功耗、低成本、功能强等诸多优异性能，应用越来越广泛。uCLinux操作系统是从Linux衍生出来的一种操作系统，它是专为无MMU的微控制器开发的嵌入式Linux操作系统。它支持众多嵌入式处理器类型，具有完善的各类驱动支持。 本文从喷油泵试验台控制系统总体结构入手，在详细分析了系统所要检测和控制的参数的基础上，设计出喷油泵试验台控制系统总体架构。喷油泵试验台控制系统由两个模块组成：以80C196KB单片机为中心的喷油泵控制及数据采集系统，以S3C44BOX为中心的上位机监控及管理系统。下位机通过RS232串口接收上位机的命令并执行喷油泵试验台的电机转速控制、燃油温度控制、喷油次数计数、提前角监控及燃油压力显示。上位机是整个试验台控制系统的管理者，主要完成给下位机发送特定的操作命令，完成实验数据的显示、收集和存储，它有友好的中文显示界面，可以完成简单的数据管理操作。 文中详细阐述了上位机的操作系统uCLinux的特点和移植过程。同样对上位机的界面设计及运行环境MiniGUI进行了全面分析并给出移植和界面编程方法。在文章的最后，对喷油泵控制系统采用模糊控制算法进行优化设计。详细描述了模糊控制器设计所包含的三个主要部分：清晰量的模糊化接口、模糊控制规则及算法及模糊量的清晰化接口。 通过试验证实，本文设计的喷油泵试验台控制系统技术路线正确合理。相信该可靠实用的控制系统配合喷油泵试验台使用将具有良好的市场潜力。
上传时间： 2013-06-04
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