随着电子技术的不断发展,嵌入式系统越来越多地在控制类、消费类、通讯类等电子产品广泛应用,嵌入式技术也越来越和人们的生活紧密结合。同时,计算机硬件的发展以及数据量的增加,对存储设备的要求也越来越高。 本文深入研究了嵌入式系统中数据存储和数据交换,提出了一套完整的嵌入式系统中数据存储和数据交换的设计方案,并详细介绍了其实现过程。Flash存储器由于体积小、功耗低、性能稳定等特点在便携式电子产品中得到了广泛的应用。Flash存储器主要有两种形式:Nor Flash和Nand Flash。Nor Flash具有XIP特性,可以直接在芯片上执行代码,而且读取速度较快。Nand Flash存储密度大、容量大、生产工艺简单、性价比高,但是控制方式复杂而且可能会存在一定的坏块。SD卡是近年来流行的大容量便携式存储卡。本系统中,我们以Flash和SD卡作为数据存储介质。在存储介质的选择方面,在系统内部采用了体积小、容量大、成本低的Flash,并采用Nor和Nand Flash相结合的方案:在Nor Flash上存储与系统相关的软件和程序,在Nand Flash上存储用户数据。系统外部采用安全性高、容量大、性能佳的SD卡作存储容量扩展。实现了基于Atmel公司ARM系列MCU的Flash存储器和SD卡的硬件电路的设计及底层驱动程序的设计。 本研究分别根据Nor和Nand Flash数据存储和操作特点,分析了JFFS2和YAFFS的特点以及各自的存储方式、断电保护、损耗平衡、垃圾回收等一系列的策略和机制,并在Nor和Nand Flash上实现并优化了这些管理机制。在SD上则采用目前主流操作系统(Windows,Linux等)所支持的FAT16文件格式,完成了从磁盘格式化到文件的读写等标准API函数,实现了嵌入式系统的高速数据交换。
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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随着数字化和网络化的发展,传统的门禁系统由于鉴别方式、速度和性能等方面的限制,很难满足安全可靠和网络化的控制需求。由于识别技术的不断成熟,基于人体生理特征的身份识别系统逐渐被人们开始采用,目前,从实用的角度看,指纹识别技术要比其它生物识别技术更安全和方便,这是因为人的指纹具有唯一性、不变性以及贴身性的特点。传统的门禁控制器常采用单片机开发,利用串行通信接口向远程上位机传送数据,多个门禁控制器一般组成RS485网络,通信线路专用且不易于实现网络控制和远程控制,而基于TCP/IP网络通信的门禁系统通过局域网传递数据,很容易实现远程控制和分布式管理。 文中设计了基于指纹识别和以太网的智能网络型门禁控制器。在ARM9和Linux操作系统上采用FPS200指纹传感器采集指纹图像和USB摄像头采集视频图像,以及采用以太网控制器芯片AX88796,实现了基于TCP/IP协议的网络门禁系统。 论文首先分析了门禁系统的研究背景、意义及国内外的发展现状,然后介绍了指纹识别网络门禁系统的总体结构,阐述了系统各个重要功能模块的硬件资源。根据系统的硬件资源搭建了嵌入式Linux的软件平台,移植了相关模块的驱动程序。论文研究了指纹识别算法,包括指纹图像预处理和指纹图像的特征提取和匹配,重点分析了指纹图像分割法,利用灰度梯度和灰度方差的结合设置一个合适的局部阈值对指纹进行分割。然后,阐述了门禁控制系统软件的总体设计,并重点介绍Video4Linux采集图像、指纹图像采集、GoAhead Web Server的应用以及系统运用TCP/IP实现系统门禁控制器和上位机PC之间的网络通信。 系统测试部分介绍了测试环境、测试方法以及测试内容。测试结果表明,本课题设计的指纹识别网络型门禁系统在稳定性、可靠性以及实时性方面达到了较好的效果。文章最后提出了一些在工作中遇到的问题,并对近几年来的一些新的研究趋势做了简单的总结与展望,指出了指纹识别网络型门禁系统未来的研究方向。
上传时间: 2013-07-23
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大多数现在的PCL打印机驱动程序都是将需要打印的文件(包括图形或者文本)处理成JPEG文件发送到打印机进行打印,因为这样一方面可以减少发送给打印机的数据量,一方面可以极大的简化驱动程序的开发。而在打印机内部,这些JPEG文件又被解码成BMP文件进行进一步的处理。采用这种方式工作的打印机JPEG解码的工作占据了其CPU时间的一半以上,所以JPEG文件解码引擎是打印机的核心之一,提高JPEG的解码速度对于提高打印机的处理能力至关重要。 同时,JPEG文件解码工作是一个计算密集型的作业,主要有两个办法提高它的速度:一个是设计更高效的算法,一个是采用性能更加强劲的CPU设备。在单核CPU的嵌入式环境中,JPEG编解码速度已经几乎到了极限,难有提升的空间,然而近两年多核嵌入式芯片的出现,为大幅度提升它的性能提供了可能。 本文基于嵌入式的Linux平台,采用ARM11 MPCore4核处理器,针对PCL,XL打印机控制语言的JPEG文件解码设计和实现了一个高速引擎,主要内容为: 分析和解码PCL,XL文件,提取出其中的JPEG文件。 对JPEG文件实现并行化解码,在多个处理器核上并行处理,并针对多核处理器构架进行内存读取等方面的优化。 针对多核处理器的特点和优势,设计和实现多线程调度算法。 总结和提取数据,分析多核处理器相对于单核处理器的性能提升。 另外,为便于读者理解,文中简要介绍了ARM(SIMD)指令集,嵌入式汇编以及与硬件相关的一些概念。
上传时间: 2013-06-16
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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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自动气象站是一种应用于气象部门能自动收集、处理、存储和传输气象信息的设备。数据传输包括有线和无线两种方式,但有线难以满足自动气象站成本,维护,效率要求,随着通用分线无线业务GPRS(General Packet Radio Service)发展成熟,因具有成本低、速度快、永久在线等特点被选用作为自动气象站的数据传输部分。 本文以基于ARM和Linux及GPRS的自动气象站系统为研究对象,以操作系统,计算机体系结构,编译原理,数据结构,软件工程等理论为基础,构建了ARM处理器、嵌入式Linux操作系统、GPRS通讯模块的自动气象站系统。实现了以ARM处理器为主控制器,Linux为操作系统,应用程序进行数据收集,分析,处理,存储,并通过GPRS进行数据传输等功能,并验证了它应用在气象领域的可行性。系统以32位高性能微处理器ARMATMEL9263为硬件核心,以BENQ M23为GPRS模块,在分析GPRS组网方案基础上根据实际情况选择了适合本课题,的公网固定IP方式组网方案,实现终端设备无线连接到Internet进行气象数据传输。以嵌入式操作系统Linux为软件平台,在Linux的交叉编译工具和串口环境下进行应用软件开发。通过设计自动气象站系统硬件和软件,实现终端和上位机的连接,很好地解决了终端的网络连接、网络检测和数据收发问题。 课题通过具体实验测试,各项性能指标已达到设计要求,成功地实现了远距离气象数据传输,为自动气象站提供了一种新型的可靠的无线传输模式。
上传时间: 2013-07-01
上传用户:sz_hjbf
为了对蓄电池的性能进行在线检测和故障诊断,介绍了用以提供检测蓄电池的交流恒流源的设计思想和实现方法。通过实验进行了实例应用和验证,取得了较好的效果,为蓄电池的在线检测提供了一种实用的方法。关键
上传时间: 2013-06-05
上传用户:JGR2013
随着计算机技术的迅猛发展与后PC时代的到来,嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分,并成为近年来新兴的研究热点。现今的嵌入式应用对嵌入式设备的性能提出了更高的要求,8/16位单片机所能提供的系统性能已经显出不足。ARM7TDMI是一种高效,低功耗的RISC处理器。而S3C44BOX就是以该内核为核心的一款芯片,它集成了许多外围设备,非常适合做嵌入式产品。 论文主要研究基于ARM处理器和μC/OS- II操作系统的嵌入式数据采集系统设计,主要内容包括以下几方面: (1)介绍了ARM7 S3C44BOX体系结构和BootLoader的概念,并在参考开源BootLoader的基础上进行了BootLoader的设计与实现; (2)深入研究了μC/OS-II的概念、特点,分析了μC/OS-II在ARM处理器上移植所需的条件,并经过剪裁后成功移植到ARM处理器上: (3)介绍了AD、多串口扩展、LCD和键盘4个模块的硬件工作原理,着重开发了这4个模块的驱动程序,并通过实验验证了多串口扩展、LCD和键盘这3个模块的工作稳定性; (4)在ARM S3C44BOX和μC/OS-II操作系统基础上,设计了多任务来实现4通道的数据采集。经过对采集数据的分析和系统的运行,可以验证本数据采集系统运行的高效性和稳定性。
上传时间: 2013-06-05
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随着微处理器技术与信息技术的不断发展,嵌入式系统的应用也进入到国防、工业、能源、交通以及日常生活中的各个领域。嵌入式系统的软件核心是嵌入式操作系统。然而,国内在嵌入式系统软件开发上有很多困难,主要有:国外成熟的RTOS大都价格昂贵并且不公开源代码,用好这些操作系统需对计算机体系结构有深刻理解。针对以上问题,免费公开源代码的嵌入式操作系统就倍受瞩目了,μC/OS-II就是其中之一。μC/OS-II是面向中小型应用的、基于优先级的可剥夺嵌入式实时内核,其特点是小巧、性能稳定、可免费获得源代码。 本文在深入研究μC/OS-II内核基础上,将其运用于实际课题,完成了基于ARM架构的μC/OS-II移植及实时同步交流采样的误差补偿研究。本文主要工作内容和研究成果如下: 1.剖析了μC/OS-II操作系统内核,重点研究了μC/OS-II内核的任务管理与调度算法机理,得出了μC/OS-II内核优点:任务调度算法简洁、高效、实时性较好(与Linux相比)。 2.介绍了ARM9体系架构,重点讲叙了MMU(存储管理单元)功能。为了提高交流采样系统的取指令和读数据速度,成功将MMU功能应用于本嵌入式系统中。 3.完成了μC/OS-II操作系统在目标板上的移植,主要用汇编语言编写了启动代码、开关中断、任务切换和首次任务切换等函数。 4.针对国内外提出的同步交流采样误差补偿算法的局限性,本文从理论上对同步交流采样的准确误差进行了研究,并尝试根据被测信号周期的首尾过零点的三角形相似法,求出误差参数并对误差进行补偿。此外,考虑到采样周期△T不均匀,经多次采样后会产生累积误差,本文也给出了采样周期△T的优化算法。 5.完成了系统硬件设计,并根据补偿算法和△T优化法则,编写了相应采样驱动和串口驱动。最后对实验数据进行了分析和比较,得出重要结论:该补偿算法实现简单,计算机工作量小,精度较高。
上传时间: 2013-04-24
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在现代电网中,随着超高压、大容量、远距离输电线路的不断增多,对电力系统的安全稳定运行提出了更高、更严格的要求。距离保护作为线路保护的基本组成部分,其工作特性对电力系统的安全稳定运行有着直接和重要的影响。为了适应现代超高压电网稳定运行的要求,微机保护装置在硬件和软件上都提出了越来越高的要求。 高速数字信号处理芯片(DSP)技术的发展,为开发一种速度快、处理能力强的微机保护系统奠定了基础。在这样的背景下,我们采用DSP芯片和ARM处理器,设计了一个并列式双处理器微机保护系统。该系统采用一个DSP芯片负责控制数据采集、采样数据处理,实现保护功能。ARM微处理器承担人机接口管理,通过串行通信方式实现与DSP端口之间的数据通信,丰富的通讯接口,使得与上位机的通讯、下载程序定值灵活方便。新的微机保护装置不断推出,投入运行的微机保护装置不允许用来进行试验、培训,该装置还可作为试验教学系统,供学生学习认识微机保护装置的内部结构,并可自行设计保护算法、编制程序,通过上位机下载到实验装置,完成相应保护功能的测试。 本文实现了微机保护方案的整体软硬件设计,内容包括DSP2812微处理器芯片,ARM7微处理器LPC2220芯片,开关量输入/输出电路、数据采集电路、通讯和网络接口电路、人机界面的显示板电路,文中对各部分电路的功能、特点以及器件的选择、引脚连接进行了详细介绍。系统采用模块化设计,采用双CPU并行处理模式,针对基于LPC2220微处理器的监控管理系统,完成了最小系统设计,详细完成了启动电路的设计。 本文初步设计了人机操作界面,给出了软件设计的流程图,将实时操作系统μC/OS-Ⅱ与模块化硬件设计相结合,共同构成一个可以重复利用的软硬件数字系统平台,除了可以最大限度地提高开发的效率、减少资源的浪费外,还可以通过长期对于该平台的研究,逐步优化平台软硬件资源,提高其性能,并满足日益复杂的应用需求。
上传时间: 2013-04-24
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