近年来,嵌入式Internet远程测控系统已成为计算机控制领域一个重要组成部分,它将计算机网络、通信与自动控制技术相结合并成为新兴的研究热点。通过嵌入式Internet控制系统,用户只要在有网络接入的地方,就可以对与网络连接的任何现场设备进行远程测控。嵌入式系统可以根据应用进行软硬件的定制,特别适用于对成本、体积、功耗有严格要求的各种远程测控设备。该项技术的研究具有广阔的应用前景。 嵌入式Web远程监控不同于以往的C/S和B/S网络监控技术,它通常采用嵌入式系统作为Web服务器,使得系统的成本大大降低,且设备体积小巧,便于安装、易于维护,安全可靠,此技术自问世以来得到了业界的广泛关注,各式各样的解决方案和实现方式层出不穷。 本文提出了一种基于ARM的嵌入式网络控制系统。该系统以嵌入式Boa服务器作为远程信号的传输平台。首先对网络的系统结构和工作原理作了详细介绍,然后对嵌入式网络控制系统的实现作了深入的探讨和研究。 整个嵌入式网络控制系统主要划分为三个部分:嵌入式网络控制系统硬件设计;嵌入式网络控制器的软件设计;嵌入式网络控制系统Web服务器实现。系统选用主流的ARM微处理器LPC2210作为系统主控制器,并根据需要给出了具体的硬件电路设计,包括:存储器接口电路、网络接口电路、串行通信接口电路以及信号调理电路设计。鉴于μ Clinux对ARM技术的有力支持,且μ Clinux具有内核可裁减、网络功能强大、低成本、代码开放等特点,通过对μ Clinux的裁减、配置和编译,成功地将μ Clinux移植到LPC2210中。然后完成设备驱动开发、嵌入式网络控制系统Boa服务器的构建及系统应用开发。 该嵌入式网络控制系统融合监控网与信息网,实现了远程分布式测控和通讯。系统稳定性高、实时性好、性价比高,具有广泛的应用价值,适用于工业、交通、电力、能源等众多控制领域。
上传时间: 2013-06-13
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仪器仪表产品的总体发展趋势是传统的仪器仪表将仍然朝着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环保和长寿命的“六高一长”的方向发展;新型的仪器仪表与元器件将朝着微型化、集成化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化的方向发展;其中占主导地位、起核心或关键的作用是微型化、智能化和网络化。而我国仪器仪表在工业自动化仪表方面重点发展基本上是基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表和专用自动化仪表;闸门测控仪表一般的功能都是控制闸门开度、荷重,以及超限报警等基本功能。处理器核心也一般都是8/16位的单片机,8/16位单片机功能简单难以满足嵌入式设备的网络、图像传输等要求,而且对人际交互功能的支持也相对较弱。 本文正是针对现有闸门测控仪存在的功能单一、网络功能差、接口标准不统一、不具备监控功能等问题,开发设计高性能新型智能仪表。以设计出一种智能型闸门测控仪表为研究出发点,在分析国内主流仪表厂家的仪表操作方式和仪表功能的基础上,合理地进行软硬件设计,为在同一硬件平台下实现多种仪表的功能进行创新性和探索性研究。提出基于ARM的嵌入式闸门智能测控仪表的设计,构建基于ARM系统的硬件平台和基于嵌入式Linux操作系统的软件平台。应用嵌入式系统技术设计开发全新的智能闸门测控仪主要功能包括:闸门开度和荷重自动检测、实时性控制;过闸流量实时自动监测;闸门运行状态诊断与故障报警;实时工况图像处理;工业以太网现场总线接口与网络传输等。
上传时间: 2013-04-24
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近年来,嵌入式技术发展迅速,已经渗透到工业控制、智能设备以及电子消费品等人们日常生活的各个领域,而Internet技术也取得了巨大的发展,为人们所广为接受,于是嵌入式技术和Internet技术相结合形成的嵌入式Internet技术适时地出现了,并且成为实现远程控制、信息共享的关键技术。 本文首先阐述了课题研究的背景、目的和意义,以及嵌入式TCP/IP协议栈研究的现状,然后分析了嵌入式操作系统μ C/OS-Ⅱ的工作原理并描述了把它移植到LPC2210上的过程,为嵌入式TCP/IP协议栈实现提供了操作系统支持。接着,针对嵌入式协议栈的特殊需求,详细分析并采用了零拷贝技术、跨层技术等对LwIP协议栈进行了有效的裁剪和优化,结合μ C/PS-Ⅱ设计了一种紧凑的协议栈工作模型和内存管理机制。并且结合μ C/OS-Ⅱ设计了协议栈的工作模型和内存管理机制。在驱动程序的基础上实现了对LwIP中的IP协议、ARP协议、ICMP协议、UDP协议和TCP协议等几个协议栈的裁剪和优化。并分析了它们的安全漏洞及基于这些漏洞的攻击方式,在这个基础上提出了如攻击检测算法等填补漏洞和抵抗攻击的一些技术和措施。最后在目标板上成功移植了优化后的LwIP。 本文同时还设计了一种能够提供足够多软定时器资源的算法。在不需要操作系统支持的情况下,软定时器可以给多任务的系统提供足够的定时服务,而且不影响中断处理时间。并且具有自动回调功能,启动一次以后就可自动调用定时器。此软定时器使用方便且易移植,大大方便了本课题多次使用定时器的需要。课题结合具体项目“蓄电池状态记录仪的设计”,分析了它的各个功能模块,设计了其系统结构。对各个功能模块的设计与实现进行了代码编写和测试,借助于TFTP服务器实现了基于协议的嵌入式目标板和PC机间的网络通信。 本课题经过几个月的软硬件设计和现场测试,已实现了最初的设计目标。构建出了实验硬件平台和一个多任务多协议的基本实时系统框架。以后的开发者可以不必深入了解μ C/OS-Ⅱ实时操作系统和嵌入式TCP/IP协议栈的情况下就可以方便的创建一个嵌入式网络控制系统,并能在平台上开发其它的应用任务,为以后的研究提供了参考并奠定了基础。
上传时间: 2013-04-24
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超声理论与技术的快速发展,使超声设备不断更新,超声检查已成为预测和评价疾病及其治疗结果不可缺少的重要方法。超声诊断技术不仅具有安全、方便、无损、廉价等优点,其优越性还在于它选用诊断参数的多样性及其在工程上实现的灵活性。 全数字B超诊断仪基于嵌入式ARM9+FPGA硬件平台、LINUX嵌入式操作系统,是一种新型的、操作方便的、技术含量高的机型。它具有现有黑白B超的基本功能,能够对超声回波数据进行灵活的处理,从而使操作更加方便,图象质量进一步提高,并为远程医疗、图像存储、拷贝等打下基础,是一种很有发展前景、未来市场的主打产品。全数字B型超声诊断仪的基本技术特点是用数字硬件电路来实现数据量极其庞大的超声信息的实时处理,它的实现主要倚重于FPGA技术。现在FPGA已经成为多种数字信号处理(DSP)应用的强有力解决方案。硬件和软件设计者可以利用可编程逻辑开发各种DSP应用解决方案。可编程解决方案可以更好地适应快速变化的标准、协议和性能需求。 本论文首先阐述了医疗仪器发展现状和嵌入式计算机体系结构及发展状况,提出了课题研究内容和目标。然后从B超诊断原理及全数字B超诊断仪设计入手深入分析了B型超声诊断仪的系统的硬件体系机构。对系统的总体框架和ARM模块设计做了描述后,接着分析了超声信号进行数字化处理的各个子模块、可编程逻辑器件的结构特点、编程原理、设计流程以及ARM处理模块和FPGA模块的主要通讯接口。接着,本论文介绍了基于ARM9硬件平台的LINUX嵌入式操作系统的移植和设备驱动的开发,详细描述了B型超声诊断仪的软件环境的架构及其设备驱动的详细设计。最后对整个系统的功能和特点进行了总结和展望。
上传时间: 2013-05-28
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我国是世界上设施农业面积最大的国家,设施面积占世界总面积的70-80%。目前国内设施温室应用的主要环境参数采控系统大多为进口产品,这些产品技术含量高,采控效果好,但相对价格较高,通常适用于现代化的大型或高档连栋温室。少数国产品牌无论技术水平还是采控效果均不甚理想,尤其缺少能够适用于我国常见的中小型日光温室的低成本智能采集控制装置。本文基于国家高技术研究发展计划(863计划)课题“设施农业精准生产技术系统构建与应用”,对设施温室环境和生物信息数据采集、传输、备份、调控问题进行了研究。 论文分析了目前国内中小型日光温室环境监控需求,提出并实现了一套网络型设施农业日光温室智能控制系统从硬件到软件的完整方案。主要研究工作如下: (1) 开发了面向常用环境信息传感器和生物信息传感器的数据采集模块,该数据采集模块具有可定制、可扩展的特点。 (2) 开发了基于CF卡的数据备份及存储模块,为实现现场数据的大容量存储和本地化自主控制提供了基础。 (3) 构建了传感器数据的局域传输网络和以太网络接口,满足了节点环境参数及视频信息宽带传输与温室集中监控的需要。 (4) 开发了面向中小型日光温室的可扩展核心设备管理模块,实现了在决策服务器支持下的环境参数本地自主调控。 (5) 移植了嵌入式操作系统、开发了设备驱动程序,使用户可以灵活方便地调用板载设备进行系统的二次定制开发。 (6) 对系统软件、硬件进行了模拟调试和现场实验,验证了系统在设施温室环境采控中的各项功能。 论文结构如下:首先分析了课题的研究背景、意义、研究现状和相应关键技术;然后在温室控制的需求分析上提出了智能控制系统的方案;接着给出了智能PAC系统子/主节点的硬件设计及实现,给出了基于U-BOOT与uClinux的智能PAC系统软件设计和驱动开发;其次设计了实验平台对智能PAC系统进行仿真调试和现场实验。论文最后展望了我国设施农业温室环境监控的发展。 现场实验表明,该智能PAC系统解决了日光温室环境和生物信息数据采集、传输、备份问题,并且具有可定制化、可编程、运行稳定可靠的特点,达到了预期的设计要求。
上传时间: 2013-04-24
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随着社会和科学技术的发展,以及家居环境的数字化,家用设施越来越信息化、网络化,并提出了信息交互的要求,同时对家用设施进行组网和统一管理提上日程。当代主流解决方案是通过嵌入式家园网关把家用设施联合成为一个局域网,并在此基础上实现了家用设施的管理。同时网关可以完成局域网内和到Internet的通信转换,实现远程控制。 本文对嵌入式家园网关的软件及部分硬件进行了深入的研究和探讨。设计出了一个基本的家园网关。本文的主要工作在于以下几个方面: (1)利用S3C2410开发板,依托Linux操作系统,通过使用MCP2515 CAN总线控制器,组成一个基本的家园网关。 (2)完成了在Linux下对MCP2515 CAN总线控制器的驱动,网络通信程序、节点管理程序及协议转换程序的编写,这些程序组成了整个系统的三个层次,包括网络层,协议转换管理层及驱动层。通过这些分层的协同工作,实现了家园网关中关于TCP/IP协议和CAN总线协议的互相转换。 (3)在CAN总线协议的基础上创新性地提出了应用层协议的设计方案,这个协议使得家园网关在CAN总线上具备管理能力及可靠的批量数据传输能力。 系统测试证明本方案是可行的,本文的数字化家园网关具有体积小,可靠性高,其CAN总线具有安装方便的优势,整个系统并有广阔的发展空间。
上传时间: 2013-04-24
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消防部门为什么要引入GIS/GPS技术?消防部门担负着保护生命和财产安全的重任,但其可利用的资源却非常有限。能够有效利用宝贵信息对消防工作是至关重要的。这出于多种理由,如:火情的需要,营救力量,战术布置,火灾记录,反应时间等。传统方法需要大量的图纸,报告和历史记录。这些数据来自于不同的地方,而且数据格式不一致。因此要花费大量的时间进行数据搜集、准备和统一成可用的数据格式。如何更高效的搜集利用数据,如何进一步提高消防部队的快速反应能力,加强消防车辆的动态管理、动态调度、动态指挥等。这些都是现行消防指挥调度系统中迫切需要解决的问题。而在消防指挥调度系统中引入GIS/GPS技术恰恰解决了这些问题。 各地的消防车辆动态管理子系统普遍上是利用GPS卫星定位技术,通过GPRS无线通讯网络,将灭火出动途中、灭火战斗中的消防车辆的行驶路线、车辆位置信息实时传送到消防调度指挥中心,在指挥中心的电子地图上显示出行车路线和消防车辆位置信息。指挥中心的调度员根据情况,通过无线通讯设备,及时对参战车辆进行调度指挥和行车路线矫正。 本消防车辆调度系统采用M/S(Mobile/Server)模式,本文论述了终端部分的设计和实现。终端采用ARM硬件平台,并在此基础上,集合全球卫星定位技术(GPS)、嵌入式地理信息系统技术(eGIS)、通用分组无线服务技术(GPRS)、计算机网络技术等于一体,实现消防车辆的动态管理、调度、指挥的子系统。实现GPS的车辆导航、车辆跟踪、车辆定位、车辆调度等功能。从而更加形象和直观的对现行消防车辆动态管理系统进行了改进。 当前,随着社会经济的快速发展,高层建筑、地下工程、石油化工、公众聚集场所的大量涌现,火灾日趋多样化、复杂化,快速地处置灾害事故,有效地保护市民生命和财产安全,已成为消防队伍面临的一项紧迫任务。如果能充分地发挥和挖掘GPS技术在消防领域上的应用,拓展和利用它的功能,进行消防通信的改革,这将更好地协助消防队伍为社会的经济和人民生命安全保驾护航。
上传时间: 2013-04-24
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自动售货机作为自助服务领域中的一员,为国内外该领域厂商所研究,并且得到了广泛的应用。为了适应客户的需求,需要开发一套功能更加完善、扩展性能更强的自动售货机控制器。 本文以国内自动售货机制造商--湖南金码智能设备制造有限公司在自动售货机控制器的研究现状为背景,分析了公司现有控制器的不足,并制定出基于ARM7与嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ的自动售货机控制器的设计方案。 系统硬件完成了控制器外围各模块的接口电路图设计,分析了自动售货机控制器的组成;实现了电源模块、MDB外设驱动模块、电机驱动模块、键盘与显示模块以及数据存储模块的开发,并对各模块的原理与电气特性进行了详细的说明。 软件上,将μC/OS-Ⅱ成功移植了至ARM7体系结构;针对售货机本身是一个自反应、事件驱动的系统,使用有限状态机来管理系统状态以及状态转换,并高效地实现了更适用于复杂系统的层次型有限状态机;在μC/OS-Ⅱ与层次有限状态机的新软件框架支持下,编写了键盘与显示模块、MDB设备、数据存储设备等的驱动程序和系统应用程序。 最后,调试与试验表明基于ARM的控制器满足售货机基本要求,并且本课题的设计方案对较复杂的嵌入式系统的研究有一定的借鉴意义和应用价值。
上传时间: 2013-05-31
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本文设计了一种基于ARM7的电力电缆沟道监测系统,该监测系统能够对电缆沟道起到防盗、防火、防潮等安全监测作用。本课题采用的嵌入式硬件是基于ARM7架构的LPC2292芯片;同时针对市场上种类繁多的实时操作系统,本课题选用的是内核小,易剪裁,移植性好源代码公开的实时操作系统μC/OS-II并且使用CAN总线进行数据传输。CAN总线是现场总线的一种,它能有效地支持分布式控制或实时控制,具有高性能和高可靠性的特点,现已形成国际标准。 本课题简要介绍了电力电缆沟道监测系统的特点与研究背景,讲述了设计电缆沟道监测系统时所采取的总体设计思想与框架结构。之后介绍了ARM7处理器和CAN总线的特点和功能,然后详细论述了整个系统硬件电路设计。在对实时操作系统μC/OS-II作了介绍之后,详细说明了将μC/OS-II移植到LPC2292硬件平台的具体实现过程。最后提出了基于CAN总线和ARM7微控制器实现的电缆沟道数据采集控制系统的软件设计。 实际测试表明,该系统能够稳定运行,并且能够实现对电缆沟道的实时监测,数据采集以及安全警报等功能,满足电力电缆在线监测系统的要求。
上传时间: 2013-07-20
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由于汽车排放、节能、安全和舒适性等使用性能不断提高,使得汽车电子控制程度也越来越高。汽车电子控制装置必须迅速、准确地处理各种信息,并通过仪表显示出来,使驾驶员及时了解并掌握汽车的运行状态,妥善处理各种情况。 本文以上海汽车荣威550的仪表盘为研究对象,对车速表、燃油表和水温表进行了改进,提出了ARM+Linux+MiniGUI这样一种系统设计方案,并对其进行了详细的分析与设计。 首先,论文给出了选题的背景与意义,讨论了汽车仪表目前的状况和发展趋势,并给出了本文的研究内容。通过分析改进后仪表盘的特点,给出了系统的总体设计方案。 其次介绍了仪表系统的软硬件平台,其中硬件包括主控制器的选择,存储器电路等外围电路的设计;软件包括嵌入式Linux开发平台的构建以及驱动程序的开发。 最后详细讲解了改进后仪表盘的用户界面设计,包括对几种常用的嵌入式GUI进行介绍,宿主机开发环境的建立以及使用MiniGUI开发应用程序,并简单介绍了几种软硬件抗干扰技术。 本文采用传感器技术、CAN总线和嵌入式技术,对荣威550汽车仪表进行合理化和人性化设计,结果表明,改进后的汽车仪表这不仅可以避免精度低、可靠性差等不足,而且具有精度高、智能化高、扩展性好等优点。
上传时间: 2013-06-25
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