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关键词： 嵌入式系统   应用设计   实验平台  

摘要： 本文针对嵌入式系统实验课教学中操作系统和开发环境多样化的问题,采用S3C6410构建了一个多系统开发平台,可以完美的支持Win Ce、LINUX、Android以及u C/OS-II系统。同时提炼出各种操作系统下共性的开发流程,让学生在较短的实验时间内掌握较为全面的内容。实施过程中,以设计任务为主导,使学生逐渐在操作中学会开发。经过实践,学生普遍能够主动将本课程内容与平时的实践设计课程相结合,熟练运用本课程的内容,为后期设计环节打下了良好基础。

关键词： 嵌入式系统   卫星定位   S3C2410   GPRS   U-boot   linux内核  

摘要： 北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行的全球卫星导航系统,可为用户提供高精度、高可靠的定位、导航、授时服务。建设具有知识产权的北斗卫星导航系统,对于保障国家信息安全等方面,具有十分特殊的意义。本课题是研究开发一种基于嵌入式处理器与GPRS通信方式采集并发送目标定位数据,通过云服务器上的数据库接收,结合百度地图API技术的目标定位监测系统。本文主要是研究前端定位数据采集、处理与发送电路设计,为云服务器数据处理与定位提供数据传送服务。本课题设计的北斗卫星的定位终端包括数据接收模块、无线发送模块、定位数据显示模块和数据处理与控制模块。其中,数据处理与控制模块为基于ARM9处理器的S3C2410。首先将北斗卫星模块接收的目标位置数据通过串口传送到S3C2410模块,进行解析处理与封装,处理后的定位信息在本地显示,并将处理后的定位数据通过GPRS模块传送到上位机。控制模块部分针对基于嵌入式软硬件可以裁剪的特点设计了一个最小系统板,并对linux内核移植和U-bOOt移植以及根文件系统制作进行了分析。本系统经实际测试基本实现了预期功能,与云服务器上的上位机定位应用软件共同构成了基于北斗卫星的目标定位系统,定位精度较高,经完善后在定位应用方面有很大的实际意义。

关键词： 嵌入式系统   MFCC特征提取   欧氏距离   自动统计  

摘要： 广告作为商业信息的重要载体,在传递商业信息上起着至关重要的作用。广告统计是指从节目中自动地检测出广告序列后统计出广告次数。随着电子技术日益发展,嵌入式系统以其系统精简性、应用特定性、开发高效性的特点,在音频检测领域具有显著优势和广泛前景。本文通过阅读丰富的国内外相关文献,设计并实现了嵌入式音频广告自动统计系统。系统包括六大功能模块:用户登录模块、嵌入式电脑软键盘模块、嵌入式数字键盘模块、音频采集播放模块、音频文件网络传输和统计报告回传模块以及广告自动统计模块,并针对各功能模块的需求开发了良好的人机交互界面。在自动统计模块,本文提出了基于重叠式元胞移位(Overlapping Cellular Shift,OCS)的音频广告检测(Audio Advertising Detection,AAD)算法,设计实现了基于梅尔频率倒谱系数(Mel-Frequency Cepstrum Coefficient,MFCC)和最小距离分类器(Minimum Distance Classifier,MDC)的滑窗式音频广告检测(Sliding Window Audio Advertising Detection,SWAAD)算法,通过对比两种算法的性能,以及对基于MFCC和MDC的SWAAD算法的进一步研究和反复试验,系统最终选用基于MFCC和MDC的SWAAD算法在嵌入式系统上实现。该算法首先利用频域特征提取方法提取MFCC,然后滑动检索窗,并利用最小距离分类器对窗移状态下的待检测音频广播片段进行粗分类和精分类,从而统计出广告出现的次数,最后利用Qt的2D绘图功能,将统计结果以曲线图的形式直观地展示出来。在广告统计模块中,本文采集中央广播电台的8套广播节目,并设置节目中没有出现样例音频广告、出现一次样例音频广告和出现多次样例音频广告三种情况分别进行检测,结果表明,系统在各类情况中均能精确检测出广告出现的时间,统计出广告出现的次数。另外,本文设计SD卡存储、音频实时采集和网络传输三种方式增加音频信息来源,实现系统实时处理的功能。并且,SD卡开机自启动的设置使系统可以脱离计算机独立实现广告统计,从而作为广告监督部门进行广告统计的专用配套设备。本文在Linux操作系统下的Qt Creator平台上,进行系统算法研究和功能仿真测试,然后选取ICETEK-AM3517-KB-EZ评估板作为硬件平台进行算法移植和硬件实现。测试表明,系统各功能模块均正常运行。

关键词： 化学工业园   微气象环境   嵌入式系统   监控系统   特征污染物  

摘要： 工业废气排放的主要来源是化学工业园区,同时影响着化学工业园区微气象环境。近年来出现的突发环境事件中,化工园区大气污染占据了很高比例,因此很多城市已经将本地的化学工业园区列为环境风险重点监控区域,建立和完善该区域内环境风险防控系统已经成为城市管理的迫切需求。作为其中重要一环,开发智能监测与控制化工园区微气象环境的信息系统对于园区风险防控、大气环境治理、微气象环境变化研究以及突发事件灾情评估等具有重要意义。随着近几年物联网产业的快速发展,嵌入式系统技术、无线传感器网络等技术得到深度应用,这使得对于化工园区微气象环境智能、精确实时监测与控制成为可能。本文介绍了国内外化工园区环境风险管理的发展现状、现代监控系统的应用,针对城市化工园区微气象环境监控研究的需求,设计并开发了一种化工园区微气象环境监控系统,包括微气象要素与特征污染物监控节点、嵌入式微气象信息采集系统网关服务器、系统综合监控平台三个部分,对每个部分的软硬件设计进行了详细说明。经过系统测试,本设计实现了对化工园区若干区域的气象要素与特征污染物数据的采集与上传,用户可以登录系统综合监控平台软件查看实时或者历史监测数据,同时远程用户可以通过web浏览器访问嵌入式网关服务器监控化工园区各个区域的微气象环境。

关键词： 物联网   铁路货车   在线监测   ZigBee   嵌入式系统   GPRS   Qt  

摘要： 安全是铁路运输永恒的主题。随着我国铁路随着“高速、重载”的方向发展,对运行中的铁路货车进行实时监控、及时掌握车辆的运行安全状况十分必要。由于铁路货车需要频繁地解列编组,车辆间无通讯电缆,因此对无线监测提出了较高的要求;此外,由于铁路货车无车载供电装置,且难以通过电力线缆连接至机车进行集中供电,需解决供电问题。常规的地面监测模式需要在轨边进行大规模的联网建设,不仅设备成本高、维护不方便,而且难以实时在线监测车辆的运行状态。近年来,新兴的物联网技术凭借其诸多优势,在智能家居、智能电网、智能农业、智能交通等领域得到了广泛应用。将物联网技术应用到铁路货车,必将有力促进铁路运输安全事业的发展。本文结合铁路货车的实际应用需求,设计了一套基于物联网的铁路货车行车状态在线监测系统。论文主要从ZigBee无线传感网络、机车监控平台和地面监控中心上位机三部分展开研究与设计。ZigBee无线传感网络以TI的CC2530射频芯片为核心,包括车厢节点和机车节点两种网络设备。其中,车厢节点作为网络路由器负责轴温、烟雾和温湿度传感器数据的采集和传输,并扩大ZigBee无线网络的通信范围;机车节点作为网络协调器负责ZigBee网络的建立、控制车厢节点的加入、接收各车厢节点发送的数据以及向或从机车监控平台上传或接收数据。为了满足铁路货车频繁解列编组环境对列车组网的需求,本文设计了 ZigBee MAC地址白名单验证算法,以实现车厢节点入网的验证识别。机车监控平台是整个监测系统运行的核心,主要负责收集ZigBee网络上传的各车厢监视项的所有信息,然后以人机界面的方式实时显示列车运行中可能出现的各种故障信息,使得司乘人员能够实时掌握整列车的运行状况。本文采用ARM+Linux技术构建了机车监控平台嵌入式软硬件开发环境;采用Qt/Embedded图形框架开发了一款嵌入式平台运行的机车监控软件,该软件可实现列车编组管理、串口数据接收处理、状态参数实时显示、GPRS数据发送、数据存储与查询、列车网络状态控制等功能。地面监控中心上位机基于Qt的TCP网络通信,实现了 GPRS数据实时接收、处理、显示和存储等功能,便于地面专家对历史数据进行查询和故障诊断。最后,本文对整个监测系统进行了联调测试。测试结果表明,在实验室环境下,该系统达到了较好的实时在线监测效果,在铁路货车行车安全监测领域具有广泛的应用前景。

关键词： 搬运机器人   运动学分析   轨迹规划   运动控制器   嵌入式系统  

摘要： 在现代自动化制造业的发展过程中,机器人搬运技术发挥着极为重要的作用,广泛应用于电子产品、食品工业等小型工件的自动化搬运行业。近年来SCARA机器人的应用发展迅速,但在搬运过程中SCARA机器人的结构只能满足工件的抓取和放置的形态一致,在部分食品搬运装箱过程中还存在一定的局限性,对SCARA机器人搬运技术提出了更高的要求。本文根据SCARA机器人的搬运功能要求、工作特性及应用领域,开发了SCARA搬运机器人,完成了五自由度SCARA搬运机器人三维建模和总体方案。建立了 SCARA搬运机器人的D-H坐标系,对各个机械手臂之间的位置和姿态关系进行了分析,并列出了 D-H参数,完成了机器人运动学正逆解的分析。分析了速度控制曲线、笛卡尔和关节空间的轨迹规划基本算法,提出了基于S型速度曲线单段直线的启停算法以及SCARA搬运机器人的S型速度曲线和五次多项式过渡曲线相结合的轨迹规划算法,并进行了轨迹仿真,绘制出了相应的仿真变化曲线。论述了嵌入式系统以及Windows CE6.0操作系统的结构特点,对SCARA搬运机器人的运动控制器进行了硬件的选型和软件设计,分析了控制系统的软件设计流程,搭建了 Windows CE6.0操作系统软件开发环境,采用了基于 Windows CE6.0 操作系统平台下的 Microsoft Visual Studio 2008(VS2008)软件进行了应用程序以及图形用户界面的开发,对控制系统采用模块化的思想,并详细分析了部分模块的功能以及相关程序的设计。研究了控制系统的实现,完成了 VS2008软件工具环境配置及PC机与实验设备的通讯,通过进行了一系列的MCT2008软件调试工作,验证了控制系统的可行性。

关键词： 钢铁企业   内燃机车   遥操作系统   μC/OS   嵌入式系统  

摘要： 内燃机车作为钢铁企业铁水运输主要牵引动力,占有非常重要的地位,其安全与高效显得尤为重要。现有钢铁企业机车作业方式为四人作业,效率不高。同时,高炉存在着较严重的噪声、粉尘和煤气污染。在这种较恶劣的环境下工作,危害着机车乘务人员的身体健康和作业安全。目前,针对电力传动内燃机车遥操作系统的应用较少,为满足Gkd1A型电力传动内燃机车在钢铁企业运输作业的需求,对GKD1A型内燃机车遥操作系统进行研制。首先,介绍了 GKD1A型内燃机车遥操作系统的基本原理,并根据铁水运输作业特点,提出了系统设计方案和主要技术参数,安全、可靠与高效是系统基本设计目标。其次,对硬件设计进行了介绍,主要包括便携式遥控器和微机控制器主机。硬件以AT89C55单片机为核心构成。介绍了无线信号发射模块、剩余电量检测电路、DC/DC转换电路、数据存储电路和控制电路的设计方法。为确保系统运行安全,设计了硬件看门狗电路。再次,对系统软件进行了设计,主要采用了以μC/OS-Ⅱ实时嵌入式操作系统作为系统任务管理核心。分析和完成了μC/OS-Ⅱ在单片机AT89C55上的移植。依据遥操作系统任务功能特点,完成了便携式遥控器发射任务和微机控制器主机接受任务设计。考虑到系统的可靠性,完成了软件看门狗程序的设计。最后,对GKD1A型内燃机车遥操作系统进行了现场测试,测试结果达到了系统设计目标。

关键词： 远程升级   STM32   差分算法   嵌入式系统  

摘要： 如今,嵌入式设备广泛应用于工业制造、医疗卫生、智能家居等各个领域。面对多样化的需求以及可能存在的软件缺陷,设备制造商需要不断地更新产品固件。传统的嵌入式软件升级方案普遍采用整包升级的方式。该方式虽结构简单,易于实现,但整包传输占用网络带宽且存在安全隐患。为了解决上述问题,本文研究一种适用于嵌入式设备的远程增量式升级方案,并在STM32平台上进行试验验证。本文首先在第二章中详细介绍了嵌入式软件远程升级的相关理论,包括在线编程技术以及增量式升级技术。在第三章中深入研究了bsdiff与rsync文件差分算法。通过对执行效率和压缩性能两方面的比较,最终选择了bsdiff文件差分算法。由于嵌入式设备的资源受限特性,又对bsdiff算法做了进一步的优化,使得基于该算法的增量式升级方案能在嵌入式设备上实现。接着在第四章中详细设计了以上述改进算法为核心,基于意法半导体公司的STM32F103芯片的嵌入式软件远程升级系统。其中,用C代码实现了基于UDP协议的TFTP简单文件传输协议,解决了服务器与客户端之间的增量文件传输。然后为了能够稳定地升级到新版固件,设计了引导程序。最后,通过在引导程序中实现“掉电保护”机制,使设备在升级过程中不会因为掉电而出现系统故障。为了使用户能够通过人机交互界面远程对设备进行升级,在第五章详细设计了嵌入式Web服务器和Web页面。用户可以在任意带有Web浏览器的终端,通过访问Web对设备执行网络配置和系统升级操作。最后,在第六章中进行了嵌入式远程升级系统实验环境的搭建,并对整个升级系统进行了测试验证。

关键词： 嵌入式系统   领域   计算机系统   中国计算机学会   学术会议   沈阳市   辽宁省  

摘要： 全国嵌入式系统学术会议(ESTC),是由中国计算机学会(CCF)主办的中国计算机学会嵌入式系统专委会年度学术会议,自2001年以来成功举办了十四届,已成为嵌入式系统及相关领域的专家、学者、工程师、业界人士以及研究生进行学术交流、技术研讨、产学互动的重要学术会议。

关键词： 案例教学法   嵌入式系统  

摘要： 随着最近几年计算机技术和网络技术的不断发展,计算机科学技术在我国的生产和生活中起到越来越重要的作用,其中,计算机领域嵌入式技术的应用已经成为各行各业中发挥重要作用的关键一环。在嵌入式技术不断被应用到航天、工业控制、消费电子领域、仪器仪表等众多国内市场中的同时,我国对嵌入式技术方面人才的需求越来越大,市场对人才的需求呈现出递增趋势,但是,我国大学生的就业率并没有得到提高,市场的需求虽然很大,但是专业的技术型人才却严重缺乏。