在日益发展的电子技术和各行业对系统安全需求不断提高的刺激下，原有基于X86系统架构机车监控显示系统逐渐暴露出越来越多的缺陷，研制新型的机车监控显示系统成为一种必然的趋势，而不断发展的MCU技术、嵌入式Linux、制造工艺等也给新型机车监控显示系统的研制提供了技术保障。 本课题针对目前铁路运营对安全、快速、准点等特性要求的不断提高，研究基于ARM的机车监控显示系统，设计出具有高可靠性、高效能、可维护性强的机车监控显示系统。 本文首先分析了嵌入式技术发展现状及其发展趋势，对ARM技术的特点及其在嵌入式领域的应用进行了深入研究；进而，分析了国内现有基于PC/104总线模式扩展的机车监控显示系统的优缺点以及国外先进机车监控显示系统的发展现状及技术特点。对如何有效提高系统的可靠性、可操作性进行了深入的研究，提出了利用ARM处理器与嵌入式操作系统Linux实现高可靠性机车监控显示系统的思路，并在此思路指导下完成了基本研究和具体设计。 在完成样机试制后，结合铁路产品的高可靠性要求，本文最后对影响系统可靠性的若干性能指标进行了测试：高低温测试、静电放电测试、EMC测试、绝缘耐压测试、振动测试等，并对设计过程中一些欠考虑的因素提出了解决方案。实际测试表明，基于ARM技术的机车监控显示系统满足我国铁路未来若干年监控安全的需要。
上传时间： 2013-04-24
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随着嵌入式技术的发展，ARM处理器以其独特的优势在计算机、电子和通信的各个领域得到广泛应用，将网络技术、控制技术和视频监控技术相融合，在更大程度上促进了家庭生活的信息化和自动化。系统采用先进的ARM处理器作为控制平台，与使用C51单片机相比，提高了性能，缩短了开发周期；与使用传统的PC机相比，兼顾了系统功能，又节约了成本，在家庭自动化领域具有较好的理论价值和广阔的应用前景。 本文在分析国内外家庭自动化发展现状的基础上，采用先进的ARM技术，给出了多模式网络通信方案，解决了家庭自动化系统对不同通信网络的兼容性问题，在公用电话网语音通信中，提出了通信状态机模型，讨论了电话按键检测和超时无选择的问题，对语音处理技术的实现进行了研究；在无线网络通信中，通过短消息的发送和接收，实现了远程用户和系统之间的信号传输，对系统无线GPRS通信的实现进行了技术研究；在远程图像监控的实现中，给出了单帧图像采集的实现方法，对C/S模式下远程监控技术进行了研究；为实现系统与终端之间的信号传输，给出了家庭内部控制网络接口设计方案，实现了家电设备控制和自动报警功能，在系统安全问题方面，给出了系统身份认证的实现方法。在此基础上，构建了一个低成本、高性能、高可靠性的家庭自动化系统。
上传时间： 2013-06-21
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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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传统的家电采用各自独立的工作模式，不同家电之间无法通信，这样就不能有效地安排各种家电协同工作，容易造成浪费。同时它们无法自动获取外界的信息，人们无法对其进行远程操作，难以满足现代生活的需求。所以开发智能化的家电及其控制系统己成为当前的研究热点。 传统的电话只能进行语音通信，它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺点。近年来，以ARM为代表的高性能专用微处理器的出现，以及Linux、Windows CE等操作系统的完善，使嵌入式技术迅速发展，这为智能IP电话的研发提供了软硬件基础。 现阶段家庭网关接入互联网的方式主要为有线接入，因为这种方式网络性能比无线隐定，延时性相对要小，用它来远程控制智能家电比无线网要安全可靠。要实现智能家电的网络化，如果采用PC机进行直接进行控制，或者让每台家电接入网络，这样成本很高，不利于一般家庭的普及。 为此，笔者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系统的IP电话作为家电的控制中心，智能家电采用ARM9芯片和linux2.4操作系统。各个智能家电与IP电话采用串口进行通信，IP电话采用网口与因特网通信。这样可以大量的降低成本，而且通信方式比PLC和蓝牙通讯技术更安全可靠。 本文以IP电话与智能家电互联为切入点，结合ARM、嵌入式Linux和网络技术，设计出一种较为完善的IP电话与智能家电的控制系统。采用这种方式，使智能家电集电脑、电信和消费类电子产品的特征于一体，让家电具有信息的获取、加工、传递等功能，提供全方位的信息交换，帮助家电与外部保持信息交流畅通，这样可以优化人们的生活方式，节约能源费用资金。 笔者完成了系统硬件和软件设计，并进行了调试，验证了所设计系统的有效性和实用性。并力争将其拓展成为完善的智能家电控制系统。
上传时间： 2013-04-24
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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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数控机床是现代制造系统的基础和核心，而先进的数控技术是解决机床制造业持续发展的关键。随着嵌入式系统、微计算机技术和集成电路的迅速发展，高性能的32位CUP开始普及。它执行速度快、功能强大，在中、低档数控系统中已经完全可以替代PC机及8位单片机，获得更大的价格和技术优势。本文旨在打破传统基于PC机及8位单片机的数控系统，研究并设计一种基于ARM的32位嵌入式机床数控系统。 本文设计了基于ARM内核的嵌入式机床数控系统，并给出了硬件设计方案、软件程序设计思想及相应设计。硬件部分选用是日本NOVA电子有限公司研制的DSP运动控制专用芯片MCX314AL，作为数控装置电机的驱动芯片，其性能优良、接口简单、编程方便、工作可靠，给运动控制带来极大方便。采用ARM微处理器STR710负责控制MCX314AL、外围逻辑电路的管理及后台任务的实现。系统软件平台采用源代码公开的嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ，对数控系统软件模块的任务进行划分，并根据其实时性要求赋予不同优先级，采用基于优先级的抢占式调度算法，设计了任务间的通信方式及中断事件的响应，使该数控系统具有良好的实时性和稳定性，可以满足高精度加工的要求，同时也具有良好的人机界面和网络支持。
上传时间： 2013-05-25
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随着国内工业化、数字化的迅速发展，嵌入式开发在IT行业中的重要性越来越显著。嵌入式开发领域对产品的功能性、稳定性、实时性等方面的要求也越来越高。 采用嵌入式实时操作系统作为开发平台，以高性能的嵌入式处理器为工业控制等领域的主控制器可以有效地提高系统的可靠性、实时性、和软件编程的灵活性。在嵌入式处理器方面，ARM构架已经在高性能、低功耗、低成本的嵌入式领域里占领先地位。而在嵌入式操作系统方面，适合国内发展方向的解决方案以及系统基础结构方面并不理想。首先，国外成熟的嵌入式实时操作系统大都成本高、结构复杂，不适合强实时应用；其次，因大部分实时操作系统不公开源码，使开发的产品存在安全隐患。而类似μC/OS-II的小型强实时嵌入式操作系统内核虽然具有低成本、易控制、小规模、高性能等特性，但这类系统的基础较为薄弱，面临产品化和商业化还有一定的距离。 本文针对这种情况，结合现有的操作系统内核理论及嵌入式强实时系统的特殊需求，特别是对μC/OS-Ⅱ的研究分析基础上，面向强实时应用，设计、构造了一种适合在32位ARM处理器环境下使用的内核。这样做的目的是为了提供一个基础牢固、值得信赖的基本平台。 本文研究工作主要集中在以下几个方面： 针对嵌入式环境中高效、简洁、易扩展、易剪裁的要求，对内核体系结构框架进行了设计。内核整体上采用分层结构，在各层中采用功能相对独立的模块：在最底层借鉴微核的原理，只提供最基本的功能模块。 针对系统快速和稳定的实时响应能力需求，为IRQ中断建立了统一的中断入口，采用合理的半嵌套工作方式；保留FIQ为不可屏蔽中断，在快速反应场合使用；引入中断分段处理机制解决中断和任务的ITC机制共享，需要硬保护机制相互协调所引起的硬保护机制被隐性地泛滥使用问题。 针对应用提出的系统行为的可预测性需求，在调度算法方面采用基于优先级位图的抢占阈值调度算法，提高了处理器的利用率和任务集合的可调度性，减少了内核存储开销；在共享资源访问控制方面，以优先级天花板协议为依据，使用互斥事件解决优先级反转和死锁问题的发生。 为了保障系统的强实时性能，本文还对内核的时钟管理、内存管理等方面进行了设计。最后，通过实时性能测试，结果表明该实时内核有很好的强实时特性。
上传时间： 2013-04-24
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随着工业技术的不断发展，以及人对安全防范意识的逐渐加强，视频监控系统已经成为人们在生产、生活中必不可少的一个部分。特别是近年来，随着计算机技术的发展、宽带的普及、图像处理技术的提高，视频监控在越来越广泛地渗透到教育、娱乐、医疗、运动等各个领域。视频监测系统已经成为当今可视化领域的一个新的开发热点。许多应用领域对于视频监控系统提出了更高更新的要求，如何经济有效地实现特定环境所需的监控功能，给我们提出了新的课题。 本文设计和实现了基于ARM9和Linux操作系统的嵌入式视频监控系统，实现视频图像的采集、压缩和传输。文章结合嵌入式技术、图像压缩技术和网络技术，设计了一种基于嵌入式的网络视频监控系统。 本文首先研究了视频监控系统的发展现状及今后发展趋势，详细分析了嵌入式监控系统的基本原理和性能要求，提出了系统的设计的总体方案。在硬件设计方面，系统采用三星公司的S3C2410A作为嵌入式处理器，配合外围硬件电路构成嵌入式核心板。系统采用模块化设计方案，将硬件划分为三大模块：主控器与储存器模块；电源时钟复位电路模块；外围接口电路模块。在论文中对各个部分进行了详细的介绍。完成了核心板的硬件设计后，接下来介绍如何构建嵌入式监控系统的软件平台，包括成功的移植Linux操作系统；嵌入式Linux下USB接口摄像头驱动的接口和实现。最后在基于嵌入式Linux系统的平台上完成应用程序的设计，完成视频图像的采集、压缩、传输，这部分主要完成的工作有：如何使用Video4Linux API库函数实现图像采集；如何实现视频流的软件压缩；如何保证视频流数据的实时传输。 本文实现了一种体积小、成本低廉、数字化的监控解决方案。该系统可满足监控系统对数据传输可靠性和实时性的要求，具有广泛的应用价值。
上传时间： 2013-07-10
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视频监控以其直观方便、准确、信息内容丰富而广泛应用于许多场合，已经渗透到交通、城市治安、国防等多种领域，甚至家庭安防，在人们的日常生活中扮演着越来越重要的作用。 由于传统的视频监控系统存在着结构复杂、稳定性可靠性不高、价格昂贵而且传输距离明显受限的缺点。近年来，随着计算机、网络、电子与通信、图像处理等技术的飞速发展，嵌入式网络视频监控技术应用而生。 本文针对视频监控系统的实际需求，结合嵌入式技术、图像处理技术和网络技术，设计并实现了一种实时性好、可靠性高、成本低的嵌入式网络视频监控系统。该系统以ARM9微处理器作为硬件平台，以具有开发资源丰富、免费等优势的Linux操作系统作为软件开发平台。该系统采用以太网作为网络传输介质，并使用TCP/IP网络协议。视频数据的传输协议选择了支持组播技术的RTP/RTCP传输协议，客户端在Linux下实现了基于SDL库视频显示。 论文首先描述了嵌入式系统与视频监控技术的发展及相关技术，分析了国内外视频监控系统的现状和发展趋势，对视频监控系统研究的背景和意义进行了阐述，并讨论了几种常见的视频监控解决方案，对几种目前流行的视频压缩算法进行了对比；然后，提出了嵌入式视频监控系统的软、硬件总体架构，并逐步对硬件平台和软件模块设计进行了选择和细化。其中，硬件平台根据视频数据采集以及处理需要选择了摄像头和存储器；软件设计中，首先完成了嵌入式系统的交叉开发环境搭建，针对ARM-Linux特性，完成了在开发板上操作系统和文件系统等移植，最后完成了Linux下V4L视频采集、JPEG图像压缩、RTP/RTCP网络传输、SDL库视频显示以及avi格式视频文件保存等。 此外，对系统构建过程中所用到的某些关键技木进行了较为详尽的探讨和研究，这对于从事相关科研工作的同仁们具有一定的参考价值。
上传时间： 2013-04-24
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超声波流量计以非接触、精度高、使用方便等优点，在气象、石油、化工、医药、水资源管理等领域获得了广泛的应用。近年来，随着数字处理技术和微处理器技术的发展，超声波流量计作为一种测量仪表也得到了长足进步。本课题将ARM微控制器用于流量测量仪表的研制，拓展了仪表的开发空间，符合嵌入式技术的发展方向。 本文详细介绍了超声波时差法流量测量原理及基于LPC2214的超声波流量计系统设计方案和软硬件实现方法，并对测时算法进行了详细讨论。通过分析和借鉴国外超声波流量测量的先进技术和方法，得出了改进的时差法测量方案。系统硬件设计了超声波发射、接收及放大电路，采用高速模数转换器数字化接收信号，并对ARM系统电路中的电源电路，存储器电路，通信接口电路等进行了详细介绍。系统软件详细分析了嵌入式操作系统uClinux的移植方法，给出构建ARM-uClinux平台的步骤，并基于此平台，完成了系统软件设计。测时算法运用数字滤波技术提高信号信噪比，采用方差比检验方法和插值算法，提高测时定位精度。 系统设计良好的人机交互界面和通信调试接口，提高了ARM系统的软件开发调试效率；在保证流量计系统功能的同时，尽量简化硬件电路设计，降低研制成本，使设计更具合理性。
上传时间： 2013-04-24
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