随着21世纪的到来,计算机技术,信息处理技术,半导体技术和网络技术不断发展,人类社会进入了信息化时代。与此同时,无线视频传感器网络也得到了突飞猛进的发展,成为当今国际上备受关注的热点研究领域。无线视频传感器网络有着很多的优点和十分广泛的应用前景。在军事,工业,城市管理和监控系统等重要领域都有潜在的使用价值。 无线视频传感器网络有着显著的特征,例如:网络节点能源有限;网络带宽有限;对处理速度要求较高等。由此可见,传统的视频编码标准无法应用于无线视频传感器网络。MPEG-4,H.263,H.264等视频编码标准,全是基于运动估计补偿实现的,计算量十分巨大,在能量,存储空间和处理能力均有限的节点难以实现这类高复杂度的编码算法。 本文针对无线视频传感器网络对视频编码算法的具体需求,提出一种基于运动检测的低复杂度视频编码算法。该算法只对当前编码帧中的运动对象进行编码,并且以面向对象的结构输出码流。实验结果表明,与H.264全I帧编码相比,本文提出的算法编码速度提高了约3倍,编码性能提高了约2dB。与H.264基本档次相比,虽然编码性能略有下降,但是编码速度平均提高了8倍左右。因此,本文提出的算法可以在编码效率和编码速度之间获得很好的折衷,在一定程度上可以满足无线视频传感器网络的需求。 本文选用ALDVK_270作为硬件实验平台。在分析算法结构的同时,结合嵌入式系统的特点,从算法,内存,高级语言和汇编语言等几个方面提出优化方案,最终在ARM嵌入式平台下实现了面向无线视频传感器网络的低复杂度视频编码算法。测试结果表明,与优化前相比,优化后的编码速度有了很大的提高,对于CIF格式的监控视频序列能够满足实时处理的要求。
上传时间: 2013-07-26
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随着人们对软件产品质量要求的不断提高,软件测试技术得到越来越多的重视和应用。本文深入研究嵌入式软件的测试技术,并将研究成果应用到测试实践中。论文的主要工作有: 嵌入式软件作为一种特殊的软件,符合软件的大多数特征,要研究嵌入式软件测试就必须先了解软件测试。本文研究了软件测试基本理论和通用测试技术,对当前国内外软件测试研究现状和热点做了综合分析,为下一步研究工作打下了测试理论基础。同时,针对嵌入式系统软件的特点,研究了针对于嵌入式系统的软件测试技术,分析了嵌入式系统软件的特征及测试要求。 构建了针对嵌入式系统软件测试的完备的测试策略是本文的重点之一。它旨在建立符合嵌入式系统软件特性的测试策略。包括测试模型的建立、单元测试、软件集成测试、软件与硬件集成测试、系统测试、确认测试及回归测试。通过对嵌入式系统软件测试的研究,实现了对嵌入式系统软件测试策略的优化。 在对建立嵌入式系统软件测试环境的研究中,应用了交叉开发测试环境的概念并研究了基于驻留监控软件、指令集模拟器以及基于JTAG的调试代理的交叉测试方法。最后搭建了基于ARM-Linux的嵌入式系统软件测试环境。 依据嵌入式系统软件测试的策略并根据语言学习系统的特点进行了有针对性的测试。在针对语言学习系统进行的软件测试设计和测试实施全过程中,验证了所提出的测试策略和测试模型,确保语言学习系统的软件质量的同时提高了测试效率。
上传时间: 2013-04-24
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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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材料试验机是测定材料机械性能的基本设备之一,应用范围广泛。它主要由机械、加载及测试等系统组成,其中测试系统是试验机不可缺少的组成部分,它对试验机的性能又起着决定性作用。随着实验科学的发展、科技的进步以及应用需求的增加,旧有的测试系统已逐渐不能适应人们的测试需求,为了扩大传统材料试验机的应用范围,全面提高测量的准确性、实验效率和智能化水平,越来越多的高新技术正在被引入到材料试验机测试系统领域。 本课题属于企业委托的技术开发项目,其目的是开发一套用于材料性能测试的试验机测试系统。针对项目委托方提出的功能要求,经过对试验机测试技术及其发展趋势的研究分析,最终确定采用USB总线技术,设计一款基于32位嵌入式微处理器ARM的集数据采集、分析、显示为一体的试验机测试系统。 基于课题的研究内容,本文在分析研究USB和ARM技术的基础上,围绕着设计目标,从整体方案的选择、测试系统的软硬件设计等方面阐述了主要开展的设计研究工作。重点对系统硬件电路设计、固件程序设计、设备驱动程序设计和应用程序设计的实现进行了深入论述。 为验证所设计的测试系统是否达到实际要求,本文采用实测的方式进行测试研究。测试结果表明,本测试系统工作稳定可靠,各项功能均达到了预定的设计要求。
上传时间: 2013-04-24
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随着国民经济的发展,电力电子设备得到广泛应用,使得电网中的谐波污染越来越严重,极大地危害了电力设备的安全运行。电网中的谐波成份非常复杂,因此谐波的检测分析,是消除或降低谐波污染的前提。 通过大量资料的收集、阅读及相关技术的研究,本文分析了嵌入式系统在电力系统测控中的应用优势,设计了以ARM7TDMI内核处理器LPC2214为核心的电网谐波检测分析系统。系统主要实现低压配电网三相电压、电流的谐波检测与分析,包括电量数据采集和谐波分析两个部分。详细分析了谐波检测分析系统的工作原理,明确了系统功能需求,对系统各模块进行了设计,通过多路同步采集将电网电量数据输入系统,在处理器中完成数据倒序处理和快速傅立叶变换等相关的运算处理工作,可以得到各次谐波含量。 通过文中设计的硬件同步电路,可以准确获得电网信号三相电压与电流周期,通过同步采样的方法,消除或减小因快速傅立叶变换存在的频谱泄漏和栅栏效应的误差。结合谐波检测分析的需求与FFT算法的特点,为了减小响应时间,提高运算速度,采用了实序列快速傅立叶变换对数据的整合运算,即通过一次快速傅立叶变换运算,完成各相电流与电压两组数据从时域到频域的转换,并分析得到频域幅值和时域幅值之间的线性关系,避免了傅立叶反变换运算,提高了运算速度,实现谐波的准确检测。 最后经过样机测试证明,本文设计的电网谐波检测与分析系统能够准确、可靠的实现谐波含量的检测与分析。
上传时间: 2013-07-10
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作为在保障网络安全方面扮演着至关重要角色的防火墙技术从出现到发展至今一直是网络安全研究中的关键技术之一,随着互联网的迅猛发展,它在信息化、网络化的过程中也变的越来越重要。为了使防火墙能快速且深入地对网络数据传输过程中的海量信息进行安全检测,并能应对来自各个网络层的威胁,将传统的基于软件的防火墙转向硬件平台实现是不可阻挡的发展趋势。 首先阐述了网络安全的现状、网络安全研究的重大意义、防火墙目前的发展状况及未来的发展趋势,然后介绍了防火墙的概念、功能和分类。重点分析了著名的开源入侵检测系统Snort的功能实现及数据结构,对Linux中自带的网络安全工具Iptables/Netfilter的工作原理做了简要介绍,然后对现在较流行的基于软件的字符串匹配算法和硬件实现方法进行对比分析,通过对已存在的解决方法的深入研究,提出了基于ARM处理器并采用内容可寻址存储器(CAM)的硬件防火墙系统设计方案。将Snort中对数据包载荷检测部分中的顺序检测替换为由CAM结合Wu-Manbcr多模式匹配算法实现,其中CAM完成短模式匹配,Wu-Manber算法完成长模式匹配,并将Snort与Iptables/Netfilter有机结合移植到基于ARM的嵌入式平台中,系统可以通过主机对防火墙的状态进行实时监控和规则更新。 设计了防火墙的整个硬件电路,其中重点分析了CAM模块的设计。通过对Sourcefire的Snort VRT2.4版免费规则库的统计分析和计算模拟得出了对规则集的最佳划分长度;在软件部分研究了Bootloader制作、Linux内核的裁减与移植及根文件系统制作等内容。重点分析了摩托罗拉公司的专用CAM芯片MCM69C432的驱动程序设计和相应的调用方法,并结合主机软件部分的功能分析了双方的通信协议及实现,最后通过程序对系统仿真并选用林肯数据集进行模拟测试,测试结果表明系统比以前效率有了大幅提高,过滤速度已达到最初设计目标,证明了此硬件防火墙方案的可行性。 最后总结了本人的工作并指出此种方案的硬件防火墙的不足、需要改进之处和它的良好应用前景。
上传时间: 2013-07-24
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UHF(Ultra High Frequency,超高频)RFID(Radio Frequency Identification,射频身份识别)技术是近几年刚刚开始兴起并得到迅速推广应用的一门新技术。该技术已被广泛应用于工业自动化、商业自动化、交通运输控制管理等众多领域。但是,基于超高频频段读写器的研制在我国尚处于起步阶段,传统的超高频读写器都是在单片机的基础上实现的,这类读写器很难实现复杂的多任务功能;随着经济的飞速发展,能够与网络互联并且带有操作系统的超高频读写器越来越受人们的青睐与追求。针对这些问题,本文设计并实现了一种基于ARMS3C2410微处理器和Linux操作系统的超高频读写器,主要内容有: (1)分析了射频识别技术的发展历程和前景,以嵌入式技术为研究背景,结合软硬件开发平台,给出了一种基于ARM和Linux的超高频读写器设计思路,指出了选题研究的目的和意义。 (2)阐述了超高频读写器的原理及其应用,分析了读写器和标签之间进行数据传输时所用到的相关技术;在给出超高频读写器主要技术性能指标及功能要求的基础上给出了基于ARMS3C2410和Linux超高频读写器系统的总体设计,同时对系统构建过程中所用到的软硬件进行了器件选型。 (3)实现了超高频读写器系统硬件电路的模块设计,主要包括主控电路模块、存储电路模块、电源模块、以太网模块、液晶显示模块以及射频收发模块;阐述了各模块的组成原理与实现方法,完成了硬件电路的原理图绘制及PCB制板。 (4)根据系统的软件需求,构建了一个进行嵌入式开发所需的软件平台。建立了交叉编译环境以及NFS开发调试环境;移植了系统启动所需的引导程序bootloader;实现了嵌入式Linux操作系统内核、文件系统的配置与移植;给出了Linux系统下典型设备(触摸屏、网络接口、LCD)驱动程序的移植方法。 (5)结合实验测试环境,对超高频读写器输出功率,读写器发送命令以及标签应答波形进行了测试与分析;对读写器的整机性能进行了联机测试,给出了读写器系统的实际运行效果图,同时对测试结果进行了总结。 实际应用结果表明,基于ARMS3C2410微处理器和Linux操作系统的超高频读写器能够实现接入网络的功能,其读写速度、识别率以及识别距离等技术性能指标均达到或优于设计标准要求,该读写器在与PC机连接的情况下能进行数据处理,样机系统运行稳定可靠,达到了预期的设计目标。
上传时间: 2013-07-25
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随着国有银行向商业银行的转变,银行的设备采购标准会越来越高,与此同时,银行柜台业务量的增加,使得老一代的银行专用打印机无论在速度上还是在使用的方便性上都显得力不从心,为了占领市场,公司有必要开发新型的、使用更加方便的打印机。 老一代打印机在打印存折时,柜台工作人员要把存折放准位置,要不然打印会偏离预定位置,在打印信函时,有的冷僻字无法打印出来,软件无法下载升级。为了加快柜台处理速度,减小柜台工作人员的工作量,需要开发能自动纠偏定位,字符完善的打印机。 本文在分析需求的基础上,比较当前流行的处理器,选用Atmel公司的ARM芯片AT91M42800A作为处理核心,使用Xilin公司的20万门的FPGA XC2S200做硬件逻辑控制,通过光电传感器和相关的控制电路来实现自动纠偏定位。在嵌入式操作系统上选用Nucleus Plus,约95%的Nucleus Plus代码用C语言编写,因此它能很方便移植,同时它还提供全部源代码,这样便于开发。另外,它还只要一次性付费,这使得它有很好的成本优势。 文中详细说明了本系统的硬件、固件的实现。在硬件上阐述了一些单元电路,包括存储器电路,接口电路,传感器电路等的设计思路和实现方法。通过光电传感电路,步进电机控制和软件结合,形成闭环控制,从而实现了快速自动纠偏定位;通过大屏幕的LCD显示实现了操作界面的简单化;采用大容量的存储器以及大字库解决了冷僻字无法打印的问题;固件部分详细阐述了系统上电启动过程,包括Bootstrap模块和loader模块,Bootstrap模块主要功能是重定位存储器,初始化基本硬件以及Loader模块的自动在线下载升级。Loader模块的主要功能是下载FPGA的配置代码,初始化键盘和显示器,然后调用Nucleus Plus初始化代码,从而建立和调用任务。 本文通过总结测试结果,与老一代打印机相比,新打印机在智能化上实现了自动纠偏定位,使得打印机操作人员不需要准确放置存折,就能正确打印,提高了工作效率;在打印速度上比原系统提高30%,还可方便地实现软件升级。 当然,新的打印机在存折偏移很大时,要耗费长时间才能把存折推到正确位置。这要在纠偏算法上做进一步的改进。
上传时间: 2013-04-24
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嵌入式系统的开发与研究已经成为当前的一个热点,Linux由于其独有的优势成为很多厂家开发嵌入式应用的系统,而ARM作为一种高性能、低成本的嵌入式RISC微处理器,已成为应用最广泛的嵌入式处理器。而引导装载程序Bootloader作为嵌入式系统设计的关键之一,针对不同嵌入式处理器开发相应的引导装载程序也变的越来越重要。 本文主要围绕着嵌入式Linux系统中使用比较广泛的一种Bootloader即RedBoot的建立展开讨论,详细论述了在嵌入式Linux操作系统开发领域里所做的研究和实践。 首先由设计完成的RedBoot方案应用在医疗仪器上的测试结果引入,开始介绍了Bootloader系统的概念,分析了目前嵌入式系统中开放源码的Bootloader,选择RedBoot作为文中使用的EW—AM9302开发平台引导装载程序,并详细叙述引导过程,重点分析了基于网络启动的RedBoot,这是许多带有网卡设备的嵌入式产品开发中常用的一种Bootloader方案。 最后,详述如何设计完成拥有在线自动升级方式的RedBoot,其具有下载速度快,操作简易性,功能更加完善,并将该RedBoot系统应用于基于EW—AM9302开发平台的医疗器械开发和设计中,主要以ARM架构为基础,完成该RedBoot在ARM9上的移植。根据测试结果,本方案的RedBoot完全达到开发标准,为嵌入式产品的开发提供了有效的手段。
上传时间: 2013-05-30
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喷油泵是柴油机燃油喷射系统中燃油的控制、供给单元,其性能的好坏直接决定着柴油机的加速性能、油耗大小、尾气的排放质量等。准确测试喷油泵的各种技术参数对提高柴油机的各项技术性能具有十分重要的意义。嵌入式系统技术已经成为了最热门的技术之一。基于ARM的嵌入式技术己经成为当前嵌入式领域研究的一个亮点。ARM公司的32位RISC处理器,以其高速度、低功耗、低成本、功能强等诸多优异性能,应用越来越广泛。uCLinux操作系统是从Linux衍生出来的一种操作系统,它是专为无MMU的微控制器开发的嵌入式Linux操作系统。它支持众多嵌入式处理器类型,具有完善的各类驱动支持。 本文从喷油泵试验台控制系统总体结构入手,在详细分析了系统所要检测和控制的参数的基础上,设计出喷油泵试验台控制系统总体架构。喷油泵试验台控制系统由两个模块组成:以80C196KB单片机为中心的喷油泵控制及数据采集系统,以S3C44BOX为中心的上位机监控及管理系统。下位机通过RS232串口接收上位机的命令并执行喷油泵试验台的电机转速控制、燃油温度控制、喷油次数计数、提前角监控及燃油压力显示。上位机是整个试验台控制系统的管理者,主要完成给下位机发送特定的操作命令,完成实验数据的显示、收集和存储,它有友好的中文显示界面,可以完成简单的数据管理操作。 文中详细阐述了上位机的操作系统uCLinux的特点和移植过程。同样对上位机的界面设计及运行环境MiniGUI进行了全面分析并给出移植和界面编程方法。在文章的最后,对喷油泵控制系统采用模糊控制算法进行优化设计。详细描述了模糊控制器设计所包含的三个主要部分:清晰量的模糊化接口、模糊控制规则及算法及模糊量的清晰化接口。 通过试验证实,本文设计的喷油泵试验台控制系统技术路线正确合理。相信该可靠实用的控制系统配合喷油泵试验台使用将具有良好的市场潜力。
上传时间: 2013-06-04
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