无线传感器网络是一项融合计算机技术、半导体技术、通信技术、传感器技术等的新兴技术,它在军事、工业、农业、建筑、医疗、交通等各个领域均有广阔的应用前景。无线传感器网络中包含众多关键技术,因此需要一种功能强大的节点支持网络的正常运行,为用户提供多功能的服务。 目前无线传感器网络节点的硬件平台绝大部分是基于单片机实现的,它们具有有限的存储和处理能力,只能完成简单的传感器数据采集、处理和转发功能。有少部分硬件平台采用32位的处理器,但是这些平台的价格昂贵或者灵活性较差,不利于无线传感器网络的实验研究及应用的拓展。 基于上述研究现状,本文设计并实现一个基于32位ARM处理器和Linux操作系统的无线传感器网络节点。该节点具有强大的存储、处理能力,而且成本和功耗较低,能够配合不同类型的传感器节点使用,便于二次开发,对于无线传感器网络各种理论和算法的验证及实现各种应用有重大意义。论文主要分为三部分: 1、无线传感器网络节点硬件设计:在分析现有硬件平台缺点的基础上,设计本文的无线传感器网络节点硬件结构,进行硬件选型并分析各个模块的结构和硬件原理,搭建好硬件平台。 2、无线传感器网络节点软件实现:根据设计的无线传感器网络节点硬件结构分析软件应包含的内容及层次结构。由于Linux支持多种体系结构、开源等优点,因此本文选择其作为无线传感器网络节点的操作系统,并分层次地实现基于Linux的整个软件系统,包括引导程序、内核、根文件系统、驱动程序。 3、无线传感器网络节点的应用:在1、2部分完成的基本功能上需要扩充具体的应用程序才能将该节点应用到实际环境中。这部分首先分析本文所实现的节点的几种典型应用场景,然后在该节点上实现几种常用的服务程序,最后设计并实现质心定位应用案例,展示了在此节点上可方便地实现功能扩充和特定应用开发,同时也说明了该节点强大的功能。
上传时间: 2013-04-24
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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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多媒体正在使我们的生活变得越来越丰富多彩。报纸,相片,CD机,电视,电影已经被PC机很好地整合到了一起,而互联网又使得多媒体资源的交流成为可能。跨越网络时代、信息时代、多媒体时代,后PC时代的到来,呼唤新一代的多媒体系统,它体积更小,功能更全,界面更友好。本系统就是面向这一需求而设计的。 嵌入式多媒体系统除了具有播放音乐,视频,浏览图片,电子书的基本功能外,一些方案还集成了视频录制、数码相机、数码摄像机、FM收音机、卫星定位导航系统、掌上游戏机和移动电视等等各种附加功能以满足不同的市场需求。本课题开发一套具有音频、视频、图片和电子书等功能的嵌入式多媒体系统解决方案,硬件部分以ARM处理器S3C241O为核心,软件部分以Linux操作系统为核心进行开发,系统具有体积小,成本低等特点。 本论文按照硬件、固件、软件三个层面分析了基于ARM Linux的嵌入式多媒体系统的设计和实现。硬件部分分处理器和外围电路两部分进行介绍。固件部分包括引导加载程序vivi的移植,Linux 2.6内核的移植,配置Cramfs根文件系统,Linux设备驱动程序开发。软件部分对Linux应用开发作出了讨论,包括系统的功能模块和软件构架,重点是基于MiniGUI的图形界面设计。在论文的最后,分析了系统的优缺点,以及单片解决方案和多处理器方案的比较,并展望了嵌入式多媒体系统的发展方向。
上传时间: 2013-06-03
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以电子计算机为中心,以最佳统计理论为方法,将载体上的某些或全部的导航设备综合在一起,形成一个有机的统一整体,提高导航信息精度,扩大单一导航设备或系统的功能,这样的系统通称为组合导航系统。 本文以某校研制的综导显控台为工程背景,在对综导显控台进行需求分析的基础上提出了基于ARM-Linux平台的综导显控台的设计方案。在对系统软硬件平台给出了详细分析的基础上阐述了系统应用软件设计的思想和基本原则,然后对应用软件的任务进行了详细的划分并完成了系统的相关软件设计。研究了基于ARM-Linux平台的综合导航显控台的CAN总线、串口通信、以太网接口通信技术并完成了相应的软件。 本文对嵌入式系统软硬件开发技术作了详细而深入的研究,介绍了嵌入式系统的组成原理及特点。深入研究了嵌入式实时操作系统Linux及linux环境下应用程序的开发,包括linux下设备驱动程序的开发、符合硬件环境的系统引导程序Bootloader和文件系统的、Linux内核的裁剪和移植、嵌入式GUI的开发。依照软件工程学的一般流程对综导显控台从分析、设计、实现进行完整的论述。最后从系统运行的情况来看本论文所设计的基于ARM-Linux的综导显控台基本上满足了用户系统的要求,提高了组合导航系统的实时性。
上传时间: 2013-07-05
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近年来,监控系统从鲜为人知的幕后走进了前台、走进了人们的生活,监控技术己从第一代全模拟系统发展到第三代完全数字化的阶段。目前,随着微处理器技术和计算机网络技术的进步,基于嵌入式Web的网络视频监控系统逐渐得到了人们的广泛关注,以网络为基础的数字视频监控系统已经发展成为视频监控系统发展的主流。 本文在分析视频监控的现状和发展趋势之后,针对当前视频监控系统的不足,结合市场应用前景设计了一种较好的远程视频监控的应用方案。该方案是在当前非常流行的ARM微处理器上,利用强实时操作系统VxWorks与高性能开源的嵌入式Web服务器和嵌入式数据库相结合,建立高效的、可及时响应的嵌入式视频监控服务器,该系统支持USB摄像设备、文件存储、数据库管理,具有较高的性价比。 论文详细阐述了视频监控系统软硬件的总体设计,主要致力于嵌入式操作系统在S3C2410开发板上的移植,深入研究了闪存文件系统TFFS、以太网卡的工作机制、VxWorks USB协议栈,并实现了硬件上对应的驱动程序。在嵌入式操作系统成功实现后,完成了嵌入式Web服务器GoAhead和嵌入式数据库Berkeley DB的移植。同时,在软件层次上设计和实现了基于Web视频监控的前端服务CGI程序的功能模块。 本系统是ARM技术、VxWorks操作系统、网络技术在嵌入式领域的综合应用,本系统可应用于交通控制、实时探测、安全检查等领域,并对视频监控在其他领域的应用有一定的参考价值。
标签: ARMVxWorks Web 视频监控系统
上传时间: 2013-04-24
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本论文研究了基于ARM+Linux的嵌入式测控系统。论文阐述了嵌入式测控系统的特点。结合目前比较流行的SOC硬件技术,嵌入式软件技术,以及目前较前沿的无线传感器网络技术,对构建一个既能进行本地多传感器信息采集又能进行数据处理以及具有人机交互界的嵌入式测控系统进行了架构设计,即采用ARM+Linux架构。 论文详细介绍了系统的硬件设计,包括核心板设计和应用底板设计。其中核心板又包括微处理器的设计和存储器的设计;对于应用板,介绍了基于CS8900A的网络模块的设计,基于RS232和RS485的串行总线设计,以及基于ZigBee的无线模块设计。同时,本论文详细的介绍了系统的软件设计。结合本系统所采用的U-Boot介绍了嵌入式Bootloader设计,并针对本系统的板级硬件对U-Boot进行了移植。结合本系统采用的Linux操作系统介绍了嵌入式操作系统的概念,并对Linux进行了板级移植。在分析研究嵌入式文件系统的特点的基础上,确定Cramfs作为本系统的根文件系统,并结合现有的开源软件Busybox搭建了一个完整的根文件系统命令集。 在本系统硬、软件平台上,研究了终端应用层上的开发。并完成了在终端上的嵌入式图形用户界面QT的移植,并且为系统开发出相应的I/O和A/D设备驱动驱动程序。 论文在最后介绍了本系统的一个简单应用,即利用QT图形库和多线程编程技术,在现有的硬件平台上设计出了一个温度和湿度的无线数据采集程序。显示直观,界面友好,体现了本平台具有一定的应用前景。
上传时间: 2013-07-06
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随着USB接口性能的不断增强,USB接口被广泛应用到各种硬件设备上。如今在Linux操作系统中,针对USB设备的驱动编程工作越来越受到重视。本课题在以S3C2410处理器为基础的硬件平台上,对Linux操作系统环境下USB设备驱动工作原理进行了研究。在理解USB协议的基础上完成了S3C2410处理器内置USB设备控制器固件和驱动程序的编写调试等方面的工作。 固件程序工作在硬件设备上,通过它控制设备的正常工作,负责与主机端的通信会话。由于本课题中的USB设备控制器是3C2410处理器的片内外设,因此固件程序要管理整个S3C2410处理器的工作。在处理器开机工作时,固件程序首先完成包括USB设备控制器在内的整个处理器的初始化,然后与主机共同进行USB设备的枚举,最后进入循环等待主机端发起通信。当主机发起通信时,处理器产生USB中断,固件程序调用中断处理函数。 在Linux操作系统中,内核通过调用驱动中提供的标准接口将应用程序中对设备的操作映射到具体的硬件设备。驱动程序中包括向驱动注册,驱动支持设备列表信息以及各种系统调用具体实现等方面。USB接口所支持的四种传输方式,根据S3C2410内置USB设备控制器的功能属性,在驱动中采用了块传输的传输方式,通过URB的方式实现对设备的读写操作。 最后设计一个简单文件传输系统对固件和驱动程序进行了测试。测试系统中主机端通过USB接口传输一个wav格式的音频文件,设备端接收到数据保存在内存中。
上传时间: 2013-04-24
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在当前的电子信息技术和网络技术高速发展的后PC时代,嵌入式系统已经广泛地渗透到科学研究、工程设计、军事技术、商业文化艺术、娱乐业以及人们日常生活中的方方面面。与此同时,PDA因其小巧,功能强大,日益受到人们的青睐。因此,对嵌入式Linux的PDA研究具有非常重要的意义。 本文的研究主要是基于ARM和Linux的PDA软硬件平台的开发。硬件平台的内核模块采用ARM920T核的S3C2410X嵌入式处理器,外部包含64M的SDRAM和64M的NAND Flash,硬件平台还集成了液晶、触摸屏等人机接口和嵌入式GPS模块,同时提供了USB主机、SD卡扩展接口。该平台技术先进,结构合理,功能较完备,整体性、可扩充性强,还可以作为其他嵌入式系统硬件开发的良好平台和有益借鉴。 在此硬件平台的基础上,本文深入探讨和解决了Linux操作系统和嵌入式图形用户接口移植过程中所面临的任务和难题。论文首先研究了硬件平台下引导Linux启动的Bootloader的设计方法和实现过程。然后,给出了Linux2.4内核和YAFFS文件系统的启动分析和移植到硬件平台的整个过程。并且,在Linux内核驱动模型的基础上,实现了LCD帧缓冲显示设备Framebuffer、触摸屏、USB驱动程序的开发。最后,实现了图形化用户接口Qt/E在嵌入式Linux平台上的移植。通过Linux操作系统和图形化用户接口Qt/E等软件平台的实现,为PDA平台提供了良好的图形化操作系统支持,从而大大减少了PDA产品的开发难度和开发周期。 另外,在开发实现的PDA软硬件平台的基础上给出了—个地图的显示以及实现放大、缩小等功能的程序,为综合应用了PDA平台软硬件资源提供了—个有用的实例。
上传时间: 2013-04-24
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LED照明驱动设计了恒流输出、空载保护、隔离输出及EMC等功能。系应用于LED照明驱动的开关电源电路。采用PWM自动调节实现恒流输出,稳压管过压锁定实现空载保护,电磁隔离和光隔离实现隔离输出。经过多次的运行与检测,实践证明该电路恒流输出稳定,发热量低。本设计体积小,微调反馈电路可设置作为为LED驱动常用的350mA或700mA恒流输出。可广泛适用于生活照明,商用照明。
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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