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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正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技术是一种多载波传输技术，它的基本思想是在频域内将给定信道划分成几个相互正交的子信道，每个子信道使用一个子载波进行调制，各子载波并行传输。该技术可以有效提高频谱利用率，能够对抗多径效应产生的频率选择性衰弱和载波间干扰，在时变、频变、多径干扰严重的水声信道中具有较强的优势。 随着计算机和多媒体通信技术的发展，嵌入式系统在各个领域的应用不断深入。其中，基于ARM技术知识产权(IP)核的微处理器依靠其高性能、低功耗和易扩展的特点，在工业控制、无线通信、消费电子等多个领域得到广泛的应用；随着嵌入式系统复杂度的提高，操作系统已成为嵌入式系统不可缺少的一部分。其中，嵌入式Linux凭借免费开源、功能强大、成熟稳定等特点，目前已成为主要的嵌入式操作系统之一。 数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)具有很强的数字信号处理能力，可以满足各种高实时要求，但其寻址范围小，I/O功能较差。ARM+DSP双处理器的结构可以充分利用ARM和DSP各自的优势实现协同工作。 本论文的主要工作是研究和实现一个基于OFDM技术的由ARM+DSP硬件平台实现的能够完成水下声信道图像传输的系统。主要研究内容包括OFDM系统的基本原理、ARM+DSP底层硬件的驱动和控制，Linux操作系统的移植、MiniGUI人机界面的设计、相关应用软件的编写以及在TMS320VC5502上初步实现OFDM的调制解调，以期对今后水下图像传输系统的实现能具有较大的参考价值。
上传时间： 2013-05-20
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核地球物理勘探是集核探测技术、电子技术、计算机技术为一体，能够快速、准确地分析出核素的相关信息及参数的一门综合性很强的学科。目前己广泛应用于铀矿勘探、地质填图、油气勘测以及寻找各种金属和非金属矿产等诸多领域。其中核地球物理数据的采集和处理是核地球物理勘探研究的重要课题之一，它将直接对测量结果产生影响。 本系统设计是架构在基于ARM7TDMI核的16/32位处理器S3C44BOX的硬件基础上，移植了嵌入式μCLinux操作系统、JFFS2文件系统、以及MiniGUI图形开发库。通过利用S3C44BOX处理器快速的运算速度、丰富的外围设备和嵌入式μCLinux操作系统及其丰富的软件资源，编写了系统引导代码、集成了LCD、MCA硬件设备的驱动程序、开发了GPS、GPRS应用程序。本论文研究成果主要有： 1.研制了基于高端的16/32位ARM7TDMI处理器S3C44BOX为控制核心、外围电路带有LCD显示以及时钟和存储电路的核数据采集系统。该系统能够稳定运行在60MHz频率，无需上位机，用户就可与之进行交互工作，能够独立完成能谱数据的采集、分析、存储等功能。系统具有低功耗、小型化、高性价比等特点。 2.实现了嵌入式μCLinux操作系统在采集系统上的移植。随着嵌入式系统的迅速发展，嵌入式操作系统在核仪器研制中的应用不仅能够提高系统的稳定性，而且通过充分利用Linux丰富的软件资源，能够快速的完成系统的定制和开发，构建复杂的软件系统。 3.实现了基于μCLinux的JFFS2嵌入式文件系统的移植，安全可靠的管理了系统引导代码、＃CLinux操作系统内核映象文件、谱处理程序和数据等。 4.初步实现了GPS定位、GPRS数据无线传输的功能。
上传时间： 2013-04-24
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图像监控系统是一门集计算机技术、通信技术和数字图像处理技术于一体的综合系统。它以其直观、方便、信息内容丰富等特性而被广泛应用于工业生产、交通、电信、电力、银行、智能办公大楼等场所。网络技术、嵌入式技术和图像处理技术的发展使得数字化图像数据的网络实时传输和控制成为可能。嵌入式图像监控系统就是一种以嵌入式技术、图像压缩编码技术、网络传输控制技术为核心的新型监控系统，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监控系统相比有着突出的优势，同时也代表着目前图像监控系统研究和发展的方向。 本文设计了一种基于嵌入式的远程图像监控系统，系统以ARM7作为核心处理器，并采用μClinux操作系统，实现前端采集的图像信息经GPRS无线信道进行远程传输。 本文完成的工作包括嵌入式远程图像传输系统硬件平台搭建与软件开发。硬件方面，完成了以ARM7微处理器(Samsung公司的S3C44BOX)为核心的系统硬件平台搭建。该系统硬件资源包括S3C44BOX，Flash，SDRAM，UART，以太网控制器以及LCD接口等；软件方面，针对硬件平台完成Bootloader移植和μClinux移植，并完成嵌入式监控终端和上位机应用程序的设计。在本系统中把上位机做为服务器，嵌入式监控终端做为客户端，通过GPRS网络客户端应用程序和服务器应用程序在Internet上建立联接，从而可以相互访问。 本文首先综述了课题研究的目的意义以及国内外研究现状。其次设计了以ARM7为核心处理器并采用嵌入式μClinux操作系统的远程图像监控系统整体方案。从Bootloader概念出发，对U-Boot在系统硬件平台上的移植做了详细的分析，并研究了其在移植过程中经常出现的问题，提出了解决方法。分析了μClinux系统结构及驱动程序原理，并在系统硬件平台上实现μClinux移植。最后研究设计了系统整体软件设计，包括上位机软件设计和嵌入式终端的软件设计，并给出了实验结果。
上传时间： 2013-06-23
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射频识别(RFID，Radio Frequency Identification)是一种利用电磁波双向传输实现自动识别的技术。近年来，射频识别技术在物流、交通、身份识别等生产生活领域的应用日益扩大。相比于13.56MHz射频识别系统，915MHz射频识别系统在识别距离，阅读速度方面有更大的优势，是目前射频识别产品研究的热点。 本文在理解ISO/IEC18000-6C协议的基础上，首先研究用于本系统的基本理论，包括射频识别技术和嵌入式技术，提出一款基于ISO/IEC18000-6C协议的915MHz射频识别读卡器的解决方案。在硬件部分，以Intel公司开发的R1000作为射频收发模块的核心；选用ATMEL公司的ARM处理器AT91SAM7S256作为控制单元的主控制器，在ARM处理器上运行μC/OS-II嵌入式实时操作系统，采用多任务实现和其他功能模块的通信。软件部分为系统移植了μC/OS-II操作系统，使用C与汇编语言的混合编程编写Bootloader，编写了各种硬件设备的驱动程序，使用C语言实现了串行通信程序，实现与上位机通信并实现对程序的更新。本文所设计的射频识别系统具有模块化设计、高可靠性等特点。实验表明，这种设计方案能够达到ISO/IEC18000-6C协议要求。
上传时间： 2013-07-18
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经济的快速发展使得人们越来越注重生活质量，对于有害气体的检测成为人们的迫切要求，我国气敏传感器发展迅速，但由于气敏传感器的高阻值特性及接口电路复杂等原因，气敏传感器测量装置发展缓慢。在了解气敏传感器的气敏机理及气敏传感器的工作原理的前提下，设计了一种新型的气体浓度测量装置，并将采集到的信号处理后通过无线传输设备传送。该装置以ARM7为内核的LPC2131 作为微处理器，利用其强大的数据计算处理能力及控制能力,设计出了显示气体浓度值的测量电路。此外由于因LPC2131 内部集成了多种硬件电路接口，有效地降低了成本，减小了装置体积。 在无线传输部分，采用挪威Nordic公司的单片射频收发器nRF403，nRF403工作在433或315MHz国际上通用的ISM频段,双工作频段可以自由切换,FSK 调制解调,采用直接数字合成DSS和锁相环稳频PLL 进行频率合成,频率稳定性好,发射数据时无方向性要求,在高速移动和振动等情况有抗干扰能力。本测量装置的设计主要包括硬件和软件两大部分。硬件部分由四部分组成：数据采集电路、ARM系统模块电路设计、无线收发电路模块、显示模块组成。软件部分的设计包括：通道选择程序设计、A/D转换程序设计、信号处理程序（算法）、无线收发程序、液晶模块程序设计、以及PC端应用程序设计。经过实际的测量，本装置可对外界气体浓度进行准确的测量，精度保持误差在1.5％以内。本装置具有高灵敏度、小型、简单、低耗等优点。
上传时间： 2013-04-24
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汽车黑匣子(又称汽车行驶记录仪)是一种使用在汽车上的数字式电子记录装置。这种装置能对车辆的行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录存储并可通过接口实现数据输出。汽车行驶记录仪的使用，对抑制疲劳驾驶、车辆超速等交通违章、约束驾驶人员的不良驾驶行为、保障车辆行驶安全以及道路交通事故的分析鉴定具有重要的作用。本文根据汽车行驶记录仪国家标准GB/T 19056-2003，并在此基础上开发设计了一种具有音视频处理功能的汽车黑匣子，采用的是三星公司的S3C2440 32位ARM处理器和Linux操作系统，同时为了使汽车黑匣子能更方便地与上位机之间进行通讯，本系统采用了USB Mass Storage设备来实现数据的传输。 论文首先介绍了汽车黑匣子的研究背景，并对国内外汽车黑匣子的研究现状进行了概括，在此基础上提出了本课题需要完成的目标。接下来，论文阐述了系统总体设计的构思以及各个功能模块不同方案优劣的比较，给出了最后的设计方案，并建立了系统的开发平台。在硬件设计方面详细地介绍了各主要功能部件及电路的设计和特点。在软件设计单元介绍了Linux操作系统和Bootloader的特点，并给出了系统软件的各模块程序设计。在文件系统设计部分，论文讨论了在NandFlash中建立FAT文件系统的实现方法。最后通过Linux下USB Mass Storage设备驱动的设计和调试，实现汽车黑匣子记录的数据通过USB接口与PC机或PDA之间的通信。 本文在结束处对整个课题作出总结，并指出在本系统现有的基础上性能还可以进一步改善和改进的地方。
上传时间： 2013-05-27
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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。
上传时间： 2013-05-16
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本文在分析研究部队执勤信息化建设对无线数据传输技术需求的基础上，以无线数据传输技术和嵌入式系统研究为背景，按照嵌入式系统开发的流程和方法，以设计通用化、模块化软硬件平台为重点，解决无线数据传输系统设计关键技术为核心，设计了由32位嵌入式系统主控模块和射频收发模块组成的无线数据传输系统原型；并通过移植嵌入式实时操作系统--uC/OS-II，构造了系统软件开发平台；在此基础上，完成了系统相关驱动程序和通信协议等底层软件设计，为进一步扩展系统功能，实现工程应用打下了基础。 首先，论文比较了系统微处理器的选择，无线通信方式的选择，系统接口方式的选择等相关方案，分析了应用32位ARM处理器和嵌入式操作系统构建系统主控模块的优势，提出了系统的软硬件整体结构框架。 其次，从构建通用软、硬件平台的角度，重点介绍了LPC2138(ARM)微处理器和nRF401无线射频芯片主要特性及相关外围电路的设计，并对系统的硬件抗干扰措施进行了分析。在完成硬件电路设计的基础上，针对主控模块设计了启动代码，分析了uC/OS-II操作系统体系结构，进行了系统移植，形成了完整的软硬件开发平台。 最后，在学习研究uC/OS-II操作系统程序设计技术的基础上，讨论了系统相关驱动程序和通信协议等底层软件的开发方法，完成了基本的层次化，模块化软件设计，对系统无线传输功能进行了验证，并对系统将来的功能扩展和工程应用提出了构想。
上传时间： 2013-07-06
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心血管疾病是威胁人类健康的主要疾病之一，而心电图检测是诊断心脏病变的有效手段。心电数据的高效采集和实时传输成为心电检测的基础，因此，设计一种性能可靠、价格低廉、体积较小的心电采集与远程传输系统将对心血管疾病的检测和预防具有重要意义。 本文在对心电信号采集技术和以太网传输技术进行深入研究的基础上，设计实现了一款基于ARM的心电信号采集与以太网传输系统。该系统前端是利用AD620、LM324、ADOP07等器件设计的信号调理电路，该电路实现了心电信号的高质量提取；系统的关键电路是以32位ARM7TDMI-S微控制器LPC2210为核心，并结合以太网控制芯片RTL8019AS、Flash SST39VF160和SRAM IS61LV25616AL设计的A/D转换模块和以太网接口模块，它构建了数据采集和传输的硬件基础；此外，论文还完成了μC/OS-II操作系统在LPC2210上的移植，并实现了系统TCP/IP协议栈；最后，采用了多任务化方式设计了系统应用程序。 通过远端上位机应用软件测试表明，本系统实现了心电信号的采集与传输，达到了远程监控心电信号的目的，且运行稳定可靠。
上传时间： 2013-06-15
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