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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嵌入式操作系统是嵌入式系统应用的核心。完成简单功能的嵌入式系统一般不需要操作系统，但是随着所谓后PC时代的来临，嵌入式系统设计日趋复杂，嵌入式操作系统就必不可少了。一般而言，嵌入式操作系统不同于一般意义的计算机操作系统，它有占用空间小、执行效率高、方便进行个性化定制和软件要求固化存储等特点。 本文在讨论了嵌入式操作系统的基本理论之后，论述了MINIX 3操作系统的特点，指出了MINIX 3向嵌入式操作系统方面发展的意义和可行性。建立可移植代码是操作系统移植的首要步骤和重要途径，本文又论述了建立可移植代码的一般方法和过程。而后深入分析了MINIX 3操作系统的内核结构及组成部分，重组了内核目录树，列出了移植MINIX 3内核需要重新编写的内核接口。在MINIX 3已有代码的基础上，分离了一部分机器相关代码和体系结构不相关代码，建立了相应的可移植代码。 提到嵌入式，就不能不提ARM，ARM体系结构是目前最流行的嵌入式微处理器体系结构。本文就是针对ARM处理器体系结构来展开的，文中简单介绍了ARM处理器的情况，并且对应ARM体系结构修改了MINIX 3内核的部分代码。最后在深入分析了MINIX3操作系统进程调度算法和代码之后，结合软实时操作系统进程调度特点和要求，改进了MINIX 3进程调度策略，使之适合软实时操作系统的要求，并给出了修改后的相关源代码。
上传时间： 2013-06-24
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嵌入式测控系统和测控装置在工业生产过程控制、仪器仪表及自动化系统、智能楼宇监控等方面得到广泛的应用。由于嵌入式测控系统监控对象的多样性，因此通用性不是很强，传统的设计方法都是从底层的硬件设计开始，再设计专用的软件，导致设计周期长，重复工作多，成本增加。微电子技术和计算机技术的飞速发展，使得微处理器的性能和功能得到极大的提高，为通用型测控平台的构建奠定了基础。 本文提出了一种嵌入式测控平台的设计思路。采用主板和扩展板相结合的模块化设计，使嵌入式测控系统可以在一个标准化平台上进行构建。平台主板选用基于32位ARM7TDMI-S内核的微控制器LPC2292作为核心，加上以太网芯片、CPLD以及其它外围电路，构成了一个维持系统正常运行的最小系统。扩展功能模块包括ZigBee无线通信、USB、A/D、D/A、液晶触摸屏等模块，通过层叠式结构与主板连接。测控开发平台在功能、电路、结构上实现了可裁剪、可扩展，能满足大多数嵌入式测控系统的需求。 在实现嵌入式测控开发平台硬件设计的基础上，嵌入式测控平台引入了Nucleus Plus实时操作系统来完成系统资源的管理和任务的调度。文中提出了启动代码模版的概念，简化了移植操作系统的工作，提高了效率。 基于ARM的嵌入式测控开发平台为开发各种智能化、小型化现代测控系统提供了可重用、高性能、图形化、网络化软硬件基础平台和高效的开发模式。从而，大大缩短了软、硬件开发的周期，具有十分重要的意义。 作为在测控开发平台的基础上构建测控系统的实例，研制了气门弹簧负荷计算机自动分选系统的现场级控制器。
上传时间： 2013-06-16
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研究如何将当前流行的嵌入式技术应用于工业领域中的数据采集与记录方面，是当今工业过程测量控制领域发展的一个必然方向。 本论文所设计完成的嵌入式工业过程数据采集与记录系统，是以32位ARM7微处理器S3C44B0X为核心，取代了传统的单片机，并且引入了μClinux多任务实时操作系统。采集到的工业现场的实时数据，经A/D转换等步骤处理后，显示在高分辨率的彩色LCD上。在MiniGUI的支持下，通过丰富的图形界面功能，以曲线或表格的形式显示工业现场实时数据的变化趋势，具有良好的人机界面。输入功能通过点击触摸屏来实现，可以像使用Windows操作系统一样，点击菜单、滚动条、列表框、按钮等控件以完成相应的操作。数据的记录完全脱离PC机，显示在LCD上的数据，可以实时的以文件的形式存储在Nand Flash中，必要的时候通过USB接口用U盘导出。μClinux操作系统中移植了BOA网络服务器和CGI脚本程序，因此具有动态Web监控功能，用户可以在PC机上的浏览器中通过网络随时监测工业现场的实时数据。 经过测试，该系统可以稳定可靠的运行，完全实现了工业现场数据的实时采集、人性化显示、规范化操作、脱机化记录和网络化监测等一系列功能，取代了传统的底层智能仪表搭配PC机的构架，将其功能合二为一，对工业企业的技术进步和生产过程的现代化有着重要的作用。
上传时间： 2013-07-18
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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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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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随着经济的快速发展，人们生活节奏的提高，照顾家庭的时间越来越少。人们越来越感觉时间的紧张，不但要周旋在繁杂的工作之中，同时也要兼顾自己的家。而现有的嵌入式硬盘录像机虽然功能丰富，产品日益成熟，但在家用系统中应用成本太高。因此本文设计了一款高性能、低成本的实时图像监控系统，能让人们在繁忙的工作之余实时了解住所的安全情况。 本文首先提出了该图像监控系统的总体设计方案，并就系统硬件平台的设计进行了详细的论述。硬件部分主要包括主控芯片$3C2410与Flash、SDRAM存储器接口电路，USB接口电路，以太网接口电路，UART串行接口电路，JTAG接口电路以及电源电路。 其次，本文研究了嵌入式IAnux移植的关键技术，包括交叉编译环境的建立、Bootloader 的设计、内核移植以及文件系统加载的方法，并通过裁剪Linux内核将标准Linux 2.4.18移植到目标平台。同时分析了现有文件系统的优、缺点，在目标平台上移植了快速、高效的YAFFS文件系统，增强了系统的健壮性和高效性。 再者，本文修改并移植了LJSB摄像头的驱动程序。研究了基于Vide041inux技术的图像采集的数据结构和原理，详细地阐述了图像采集实现的过程和关键步骤，利用Vide04Linux API函数完成了图像采集程序的设计，使用内存映射方式实现了图像的快速采集，并对图像数据进行了JPEG压缩，提高了图像采集的效率。研究了Web Server和Java Applet技术，实现了远程图像监控。通过重新编译移植Webcam Server应用程序实现了网络摄像机的功能。 最后，本文给出了系统的测试方法及运行结果，并总结了所做的工作和存在的问题，提出了系统改进的意见。 本文设计的图像监控系统具有高性能、低成本、小体积等特点，采用开源的Linux作为软件平台，保证了系统的稳定性、安全性，具有较高的性价比和较强的适用性。
上传时间： 2013-07-28
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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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利用ARM处理器开发处理音频信号的设备很多，如移动电话、MD(MiniDisc)，DVD播放器、MP3音频译码器等；同样，基于ARM处理器的网络设备也很多，如网络调制解调器、网络电脑、因特网设备等。但利用ARM处理器把语音处理和网络通信功能结合起来无疑是一种新的尝试，它的设计成功会给网络留言技术的开发提供一种新的思路。 本文通过一个ARM9芯片S3C2410作为处理器的嵌入式语音采集系统，详细阐述了嵌入式系统的设计与开发过程，其中包括： 交叉编译环境的搭建：交叉编译环境是嵌入式开发工具的集合，搭建该环境就是在系统中编译安装开发工具链。 操作系统内核的移植：这是嵌入式开发的主要单元之一，移植内核主要是对内核进行重新配置，使它符合特定系统的需要，然后重新编译生成可执行的内核镜像文件。 文件系统的移植：文件系统是操作系统对数据进行管理的有效和必要的助手。移植文件系统包括制作文件系统镜像、在Flash上为文件系统分配存储空间以及文件系统与嵌入式操作系统的有效配合。 驱动程序的设计：驱动是操作系统与硬件沟通的桥梁，驱动设计就是编写具体硬件的读写控制函数并向操作系统提供统一的接口。 本文更着重于介绍实际开发中使用的技术以及遇到的问题和解决方法。在第4章中结合语音芯片UDA1341TS阐述了语音数据的采集与处理；结合网卡控制芯片CS8900A阐述了网络通信和网卡的驱动，以及网络开发中遇到的问题和解决方法。
上传时间： 2013-07-11
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随着计算机技术和互联网技术的发展，嵌入式系统已成为近年来新兴的研究热点。嵌入式系统的硬件核心是嵌入式微处理器，ARM处理器以其高性能、低功耗、低成本等优点占领了嵌入式系统处理器的大部分市场，基于ARM的嵌入式系统的应用已深入到工业控制、网络通讯设备等领域。Linux作为功能强大、源码公开的操作系统，在嵌入式领域中被广泛应用。 本文针对自动售货机控制系统在校园一卡通系统中的应用要求，以开发具有射频卡结帐功能的新型自动售货机控制系统，并与校园一卡通信息管理系统相连为目标，提出了基于ARM-Linux的自动售货机控制器总体设计方案。根据方案对自动售货机控制系统进行总体设计，在分析嵌入式软硬件可实现模块化设计的基础上，采用数据处理能力强和能够实现数据网络传输的HMS30C7202微处理器，对ARM处理器最小系统和关键的接口电路进行了硬件结构设计，系统扩展有FLASH、EPROM、以太网接口、RS232接口、GPIO接口、USB接口等外围电路。利用Protel软件完成了开发板的原理图设计、绘制以及印刷电路板布局布线工作，PCB设计以高速电路设计为准则，集成了多种接口电路，完成了硬件系统的设计。研究了嵌入式Linux操作系统下的自动售货机控制系统软件环境建立方法，论述了移植Linux到ARM控制板的过程，分析了嵌入式软件的应用程序架构与各部分设备驱动程序的设计方法，设计了硬件驱动程序。在嵌入式软、硬件开发的基础上，对基于ARM的嵌入式自动售货机控制系统进行实例研究和系统功能调试，完成了自动售货机控制系统的基本功能，并使系统能够基于以太网进行数据通信，为进一步的开发和应用提供了良好的基础。
上传时间： 2013-07-05
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