随着计算机和自动化测量技术的日益发展，测量仪器和计算机的关系日益密切。计算机的很多成果很快就应用到测量和仪器领域，与计算机相结合已经成为测量仪器和自动测试系统发展的必然趋势。高度集成的现场可编程门阵列（FPGA）是超大规模集成电路和计算机辅助设计技术发展的结果，由于FPGA器件具备集成度高、体积小、可以利用基于计算机的开发平台，用编写软件的方法来实现专门硬件的功能等优点，大大推动了数字系统设计的单片化、自动化，缩短了单片数字系统的设计周期、提高了设计的灵活性和可靠性。 本文研究基于网络的高速数据采集系统的设计与实现问题。论文完成了以FPGA结构为系统硬件平台，uClinux为核心的系统的软件平台设计，进行信号的采集和远程网络监测的功能。 论文从软硬件两方面入手，阐述了基于FPGA器件进行数据采集的硬件系统设计方法，以及基于uClinux操作系统的设备驱动程序设计和应用程序设计。 硬件方面，FPGA采用Xilinx公司Spartan系列的XC3S500芯片，用verilog HDL硬件描述语言在Xilinx公司提供的ISE辅助设计软件中实现FPGA编程。将微处理器MicroBlaze、数据存储器、程序存储器、以太网控制器、数模转换控制器等数字逻辑电路通过CoreConnect技术用OPB总线集成在同一个FPGA内部，形成一个可编程的片上系统（SOPC）。采用基于FPGA的SOPC设计的突出优点是不必更换芯片就可以实现设计的改进和升级，同时也可以降低成本和提高可靠性。 软件方面，为了更好更有效地管理和拓展系统功能，移植了uClinux到MicroBlaze软处理器上，设计实现了平台上的ADC设备驱动程序和数据采集应用程序。并通过修订内核，实现了利用以太网TCP/IP协议来访问数据采集程序获得的数据。
上传时间： 2013-05-23
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随着电子技术的不断发展，各种智能核仪器逐步走向自动化、智能化、数字化和便携式的方向发展。针对传统的多道脉冲幅度分析器体积大，人机交互不友好，不方便现场分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脉冲幅度分析器的陆续出现填补了这一缺点。 随着电子技术的发展，以ARM为核的处理器技术的应用领域不断扩大，相比较单片机而言，它的主频高、运算速度快，可以满足多道脉冲幅度分析器的苛刻的时间上的要求。而且ARM处理器功耗小，适合于功耗要求比较苛刻的地方，这些方面的特点正好满足了便携式多道脉冲幅度分析器野外勘察的要求。同时，由于以ARM为核的处理器具有丰富的外设资源，这样就简化了外设电路及芯片的使用，降低了功耗并增强了产品的信赖性。另外，ARM芯片可以方便的移植操作系统，为多道脉冲幅度分析器多任务的管理和并行的处理，甚至硬实时功能的实现提供了前提。而且在ARM平台使用嵌入式linux操作系统使多道脉冲幅度分析器的软件易于升级。 智能化和小型化是多道脉冲幅度分析器的发展趋势。智能化要求系统的自动化程度高、操作简便、容错性好。智能化除了需要控制软件外，还需要软件命令的执行者即硬件控制电路来实现相应的控制逻辑，两者的结合才能真正的实现智能化。小型化要求系统的体积小、功耗小、便于携带；小型化除了要求采用微功耗的器件，还要求电路板的尺寸尽量的小且所用元件尽量的少，但小型化的同时必须保持系统的智能化，即不能减少智能化所要求的复杂的逻辑和时序的控制功能。为此采用高集成度的ARM芯片实现控制电路能满意地同时满足智能化和小型化的要求。在研制的多道脉冲幅度分析器中，几乎所有的控制都可以用控制芯片来实现，如阈值设定、自动稳谱以及多道数据采集，在节省了元件的数目和电路板的尺寸的同时仍能保持系统的智能化程度。 Linux内核精简而高效，可修改性强，支持多种体系结构的处理器等，使得它是一个非常适合于嵌入式开发和应用的操作系统。嵌入式Linux可以运行的硬件平台十分广泛，从x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他许多硬件体系结构。目前在世界范围内，ARM体系结构的SOC逐渐占领32位嵌入式微处理器市场，ARM处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域，例如：工业控制，无线通讯，网络，消费类电子，成像等。 本课题采用三星公司生产的ARM(Advanced RISC Machines，先进精简指令集机器)芯片S3C2410A设计并研制了一种便携式的核数据采集系统设计方案。利用ARM芯片丰富的外设资源对传统的多道脉冲幅度分析器进行改进和简化。系统由前端探测器系统，以及由线性脉冲放大器、甄别电路、控制电路、采样保持电路组成的前置电路，中央处理器模块，显示模块，用户交互模块，存储模块，网络传输模块等多个模块组成。本设计基于ARM9芯片S3C2410，并在此平台上移植了嵌入式linux操作系统来进行任务的调度和处理等。 电路板核心板部分设计采用6层PCB板结构，这样增加了系统可靠性，提高了电磁兼容的稳定性。数据采集系统是多道脉冲幅度分析器的核心，A/D转换直接使用了S3C2410内置的ADC(Analog to Digital Converter,模数转换器)，在2.5 MHz的转换时钟下最大转换速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采样点每秒)，满足了系统最低转换时间≤5 μs的要求，并且控制简单，简化了外部接口电路。由于SD(Secure Digital Card，安全数码卡)卡存储容量大、携带方便、成本低等优点，所以设计中采用其作为外部的数据存储设备,其驱动部分采用SD卡软件包，为开发带来了方便。本设计采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)屏作为人机交互的显示部分，并且通过Qt/Embedded为系统提供图形用户界面的应用框架和窗口系统。其中包括了波形显示部分和用户菜单设置部分，这样方便了用户操作。系统的数据存取方面是基于SQLite嵌入式小型数据库而进行的。为了方便数据向上位机的传输，系统设计中采用XML(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)格式来组织传输的数据，通过基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)协议的Linux下Socket套接字编程，来进行与上位机或PC(Personal Computer,个人计算机或桌面机)等的连接和数据传输。
上传时间： 2013-04-24
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国内大部分普通高校实验室的嵌入式实验教学系统基本上是基于8位CPU的单片机，这些系统的技术已经十分成熟且实验内容大多停留在单一的验证性实验，因此只能提供基础知识的教学而不能涵盖基础、综合、创新三个层次，也不能培养出市场对嵌入式系统需求的学生。而建立以ARM为内核的嵌入式处理器和嵌入式Linux操作系统相结合的实验教学体系及实验内容，能使学生在软、硬件知识结合上和能力上有新的提高。 ARM是当前全球领先的16/32位RISC微处理器内核，现在大多数功能强大的嵌入式处理器都是基于ARM内核构建的，如本课题中教学实验平台硬件部分以IntelXscale处理器PXA270为核心，软件部分以Linux操作系统为核心进行开发，教学实验平台是基于嵌入式Linux操作系统，高速的网络型硬件平台功能强大、复杂，起点高，适合于各高校的教学和实验，以及各种嵌入式系统的课题和科研项目。 构建教学实验平台的主要工作是完成硬件的设计、实现及操作系统移植。本论文主要在阐述嵌入式概念和主要开发技术、方法的基础上，对PXA270硬件平台和嵌入式Linux操作系统软件平台作了相关介绍；详细讲述了移植Linux到硬件平台的过程，实现ARM—Linux嵌入式系统软硬件的结合，并在该教学实验平台上设计了如触摸屏控制实验、USB设备实验与数字视频接口等实验。
上传时间： 2013-07-04
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海洋台站自动观测系统是一套应用于海滨观测的仪器设备，负责对气象、水文参数进行实时观测。诸多的参数通过相应的传感器进行测量，海洋台站自动观测系统对测量的信息进行汇总，再将其通过有线或无线的通讯方式传输到各级海洋环境监测预报中心，供天气预报和海洋预报使用。 本文以我国“海洋台站自动观测系统政府采购计划”为背景，重点设计了低成本、低功耗、高性能、高可靠性的新型海洋台站自动观测系统。本课题主要研究基于arm7+uClinux海洋台站自动观测系统的设计与开发。根据实际的需要，分析海洋台站自动观测系统的整体要求，对传感器进行选型，进行方案设计，完成整个系统的搭建。为了降低系统功耗，CPU所采用的是Samsung公司推出的无内存管理单元的处理器S3C44BO，设计了8MFLASH、64MSDRAM、液晶、USB以及键盘等相关电路。同时，为了减少驱动开发所带来的不便，使用TL16C554A对串口电路进行了扩展，便于数据处理，也使得系统具有更好的可扩展性。软件方面设计主要涉及了BootLoader引导装载程序的建立，选用uClinux操作系统，并对其内核进行配置和裁剪，添加源代码中没有的驱动程序。为了缩短研发周期和降低开发难度，选用MiniGUI作为图形用户界面系统，深入分析了MiniGUI的结构、原理，并将其移植到uClinux系统中。本系统采用的是MiniGUI－Threads多线程模式，主线程协调各个线程进行相应的数据处理。为了使系统操作变得直观、简单，对用户界面进行了初步设计，使用复用I/O的方法解决多串口通讯容易造成的数据阻塞问题。此外，为了更好的将台站所测得的信息量发送给海洋环境监测预报中心，需要完善通讯协议以便于数据交换。 最后，根据本系统实际研究开发结果，总结分析了系统的特点，并对下一步设计工作进行了展望。
上传时间： 2013-07-12
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随着消费类电子产业的蓬勃发展，越来越多的嵌入式电子产品走进了千家万户。电脑的形态也不再局限于以前的PC机，各式各样的嵌入式系统出现在了众多的行业和应用中，其中ARM和Linux结合的产品在市场上最受青睐。ARM由于其低功耗、高性能、小体积、低成本受到了越来越广泛的重视，成为众多公司产品开发的主流硬件。而Linux则因其开放的源代码，可裁剪的内核，便利的开发环境，各硬件平台的通用性，逐渐成为嵌入式开发的主流操作系统。本课题的嵌入式MP3设计就是基于ARM和linux平台的。 本课题实现了一个完整的嵌入式系统，选用zq2410开发板为目标平台，linux作为目标操作系统，在这样的软硬件环境下研究实现MP3播放器。 文章首先综述了嵌入式系统开发方法，介绍了ARM处理器及其特点，Linux操作系统，嵌入式系统的开发模式以及如何搭建交叉开发环境，然后介绍了所选硬件平台zq2410目标板的各种资源，在系统软件开发中，介绍Uboot、Linux的裁剪和移植，根文件系统的制作以及核心驱动程序的开发，应用程序开发中，介绍了MP3的原理，移植Madplay MP3播放器，最后成功对Madplay播放器实现了综合控制。
上传时间： 2013-04-24
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船舶气象仪是一套船载的自动化海洋气象观测系统，该系统广泛的布置在各种船只上，可以获得船只经过的海域内的风、湿、温、气压、降雨等气象参数。通过对海洋气象环境实时的掌握，能够使船舶航行安全、省时、经济，并使因灾害性天气造成的损失减小到最低限度。通过对海洋气象数据的存储、统计，对我国观测海洋环境、研究海洋、开发海洋、利用海洋都有着重要的意义。 现代测控系统除了具有高性能的数据采集、信号处理、I/O和通信接口以外，通常均需具备良好的人机接口、友好的用户界面和强大的网络功能等。ARM架构的嵌入式处理器和嵌入式Linux操作系统由于其优异的性能和很高的性价比，已经被广泛地应用到各种电子产品的设计当中，并受到愈来愈多的自动化设备和智能仪表设计人员的青睐。 本课题主要研究基于ARM+Linux架构的嵌入式船舶气象仪的设计与开发。系统硬件平台选用ATMEL公司的AT91RM9200处理器，扩展了64M SDRAM和8M NAND FLASH，同时扩展了外围通信设备接口包括通用串行口、CAN总线接口、网络接口和人机交互接口等；并根据实际环境需要，进行了传感器的选型。 软件平台的设计主要涉及了U－Boot引导装载程序的建立，同时根据开发平台的资源，配置和裁剪Linux的内核，并编写、添加源代码中没有的驱动程序，如AD、键盘、CAN总线控制器等，重新编译内核，下载到开发平台。并在此基础上，进行了应用程序的编写。同时深入研究了嵌入式Linux下的图形界面，将图形界面系统MiniGUI移植到Linux系统中，设计了较完善、友好的图形用户界面，大大方便了用户的操作。
上传时间： 2013-06-12
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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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随着计算机软硬水平的不断提高，嵌入式领域的发展也取得了长足的进步。目前，嵌入式与Linux技术的结合正在推动着嵌入式技术的飞速发展，嵌入式系统的研究和应用产生了显著的变化。 硬件上，嵌入式平台由51系列内核的8位机系统逐步上升到以ARM内核为主流的32位系统；软件上Linux作为操作系统的发展史上一个重要的里程碑，以高安全性和稳定性、开源免费等的优势使得其在政府、国防、教育、工业等领域获得了广泛的运用。 2n伪随机多频道激电理论(简称伪随机理论)，是由何继善院士率先提出并命名的，其实质是将含有3，5，7…等多个奇数主频率的复合波同时向大地发送，接收机同时接收经大地介质传导的复合波中各主频率电流响应。在地球物理勘探领域，基于伪随机理论的数据采集系统具有抗干扰能力强、测量精度高、观测速度快、装置轻便等优点而得到广泛应用。 本文在分析伪随机理论基础上，结合当前嵌入式软硬件发展的最新成果，开展对ARM Linux嵌入式数据信息系统的研究与实现。 首先，通过需求分析，对各种采集方案比较后，设计系统总体方案。通过数据信息系统驱动总体分析，选用嵌入式板载的音频芯片实现数据A/D转换，完成Linux下采集设备驱动程序设计。 其次，在ARM9内核的S3C2410嵌入式处理器硬件平台，按照嵌入式软件开发流程，搭建嵌入式Linux交叉开发平台；裁剪并移植Linux内核，构建嵌入式文件系统。 再次，利用当前流行的嵌入式图形开发库Qtopia Core，结合Sqlite数据库与Linux多线程技术，设计数据采集应用程序，建立数据信息系统的应用软件模型，此基础上对整个系统进行测试，与理论值进行对比实验。 最后，就课题的不足做出总结，并且提出系统后期的改进建议。
上传时间： 2013-07-11
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在日常工作和生活中，人们需要享用各种资源或者服务。当在特定的时间段内，可供享用的资源有限，而需求享用资源的用户相对较多时，供求矛盾就会出现。预约系统通过让用户与资源提供者进行交流，而缓解了供求矛盾。目前，为提高学生的创新能力和实验仪器的使用效率，高校普遍提倡为学生提供自由的开放型实验平台。于是，实验平台数量的不足和学生多样化的实验需求激发了实验平台的供求矛盾。该矛盾的解决方法之一是采用合适的预约系统来实现开放型实验进度的动态安排。 随着互联网的深入普及，以及移动通信服务的逐步完善和通信资费的不断降低，基于互联网和手机短消息的预约系统将变得非常实用。鉴于高校的学生一般都拥有一张由学校统一办理的非接触式IC卡，故结合射频识别技术、互联网和手机短消息技术实现开放型实验的预约系统，将能较好地缓解高校实验平台数量不足和学生多样化实验需求之间的矛盾。同时，采用ARM处理器取代台式电脑实现硬件电路，能有效降低预约系统的设备成本。 本论文有重点地讨论了基于ARM/WEB/SMS/RFID的学生实验预约系统的设计与实现。 第一章，通过介绍预约系统的现有应用和发展趋势，提出了实验预约系统设计方案的设计原因和依据，分析了实现设计方案的途径和可行性，并提出设计方案的预期目标。 第二章，系统地介绍实现设计方案需要用到的基础知识与技术，包括ARM体系结构、处理器内核以及μC/OS-II嵌入式实时操作系统等； 第三章，介绍预约系统的硬件结构，重点分析了非接触式IC卡读卡器和GSM通信模块； 第四章，探讨预约系统的软件设计，包括系统的功能结构、数据结构，TCP/IP、HTTP、Wiegand协议和AT指令，以及具体分析关键应用程序的实现，并简单介绍μC/OS-II的移植和软件开发工具的使用； 第五章，对预约系统进行电气参数和软件功能的测试。最后，对整个项目进行总结，并提出展望。
标签： ARMWEBSMSRFID 实验
上传时间： 2013-04-24
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嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适应应用系统，对功能，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的专用计算机系统[1]。广泛应用于军事，信息家电，无线通信设备，消费类电子产品，移动计算平台等诸多领域，是当今热门的计算机开发技术。 随着科学技术发展，人们生活水平提高，数字高清电视逐渐普及，在各大卖场，对销售过程中展示设备也随之提出了更高的要求。但据调查，在中国现有的高清播放系统普遍存在价格昂贵，损耗高，寿命短及外部接口少等缺陷，导致无法普及。 针对这一现状，本课题设计了一种以嵌入式处理器ARM系列32位嵌入式EM8623芯片为硬件平台，嵌入式实时操作系统uclinux为系统软件平台的高清播放系统。 ARM(Advanced RISC Machines)既是一种处理器架构，又是公司的名称，该公司主要设计处理器架构，并将其技术授权给其他芯片厂商。该处理器架构具有外型小，性能高等特点，多用于便携式通讯工具，多媒体数字式消费类仪器和嵌入式系统解决方案等领域。本课题在充分考虑系统实用性和开发成本的基础上，采用EM8623芯片为CPU，片外扩展FLASH和SDRAM存储器。 uclinux系统从Linux2.0/2.4内核派生而来，虽然是为了支持没有MMU(虚拟内存管理单元)的处理器而设计，但保留了操作系统的所有特性，为硬件平台更好地运行提供了保证，也降低了软件设计复杂度，提高了系统的实时性和灵活性，缩短了开发周期。 该高清播放系统具有工作时间长，性能稳定等特点，采用面向对象和面向过程综合编程方法，ASM，C，C++多种语言混合编程方式实现，使系统具有很高的健壮性和可扩展性。 基于ARM的高清播放系统在现场运行稳定可靠，达到了预期的效果和实际要求。而且由于该高清播放系统外接接口丰富(包括常见的HDMI，S-Video，VGA，YPbPr，YCbCr)，连接使用方便，所以具有很好的市场价值，可广泛应用于电视销售柜台，化妆品展示柜台，联网广告机等领域。
上传时间： 2013-04-24
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