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关键词： 嵌入式系统   低功耗   代码压缩   范式Huffman算法  

摘要： 计算机应用和电源电池制造工艺的技术落差使得功耗成为嵌入式系统设备中日益突出的问题,目前普遍采用的DVS(Dynamic Voltage Scaling)和DPM(Dynamic Power Management)技术是从调节电源电压和时钟频率的角度来降低嵌入式系统功耗,付出代价是系统性能的损失。在分析嵌入式系统功耗的构成和影响因素后,论文提出一种从代码压缩的角度来降低嵌入式系统功耗的办法,并且不会损害系统的整体性能。通过分析大多数应用程序代码特性和指令统计信息,对特定指令进行合并和分割操作,运用范式Huffman算法对处理后的指令和原始指令进行编码生成索引查找表。最后,根据查找表中索引字和指令的对应关系完成目标代码的压缩。解压缩方案的设计采用指令预取后解压结构,根据查找表中指令与码字的对应关系进行解码,这样就不会引入过多额外功耗。论文还对分支指令和指令字节对齐的问题提出相应解决办法。实验采用SimpleScalar模拟器进行,按照设计方案修改模拟程序使之可以对部分嵌入式标准测试程序进行压缩,分别得到平均57%和41%的压缩率和功耗减小率,统计数据表明提出的改进方法比未预处理压缩方案更能有效的节省存储空间、降低系统功耗。参照压缩方案和压缩结果设计出对应的解压缩模块,并在Quartus II平台下用Verilog HDL加以描述实现。实验结果表明,在查找表的帮助下解压缩模块可以在近似一个指令预取周期内完成指令解码,很好的验证了解压模块设计的合理性和可行性。

关键词： 果园监控   嵌入式系统   Wi-Fi Direct   433MHz通信   μC/OS-III   TCP/IP  

摘要： 利用物联网技术对果园内的环境因子、果树生长情况及周边环境状况进行实时检测,并及时传送并处理相关数据和图像,控制田间农业设施自动工作并做到对果园无人看管是果园智能监控技术的发展方向,对提高果园的生产效率和经济效益具有重要意义。论文深入研究了国内外果园监控技术的现状和发展趋势,针对当前监控系统不能快速地传输图像和深山野外通信不稳定的问题,提出了基于Wi-Fi Direct的果园监控系统设计方案,将Wi-Fi Direct、433MHz通信、传感器技术与嵌入式系统结合,搭建出一套的果园监控系统,实现了果园图像和环境因子的监控。系统硬件设计分成两部分,以STC12LE5A16S2单片机为核心,结合433MHz通信模块SI4432、温湿度传感器和电磁阀组成了环境因子监控节点;以ARM微控制器STM32F103RET6为核心,结合Wi-Fi Direct模块MR09、OV2640摄像头模块组成图像监控节点。系统软件设计包括将μC/OS-III操作系统的移植、TCP/IP协议栈移植到ARM中,建立起多线程开发平台,设计了摄像头、Wi-Fi Direct模块的驱动程序和图像传输通信程序;在单片机系统中,设计了土壤温、湿度采集程序、433MHz通信模块的驱动程序以及数据传输和电磁阀控制程序,数据在节点路径传输过程中,采取后一节点数据连接在前一节点数据之后,形成一个数据链的传输方式,提高了通信效率。用C#语言开发了上位机监控界面和与下位机之间的通信程序。完成了对整个系统的硬件、软件调试,测试结果表明,本课题设计的果园监控系统运行基本稳定,数据通信效率高,达到了预定的设计目标。进一步的工作是将数据和图像传送至云平台,让果农使用更加方便和经济。

关键词： 嵌入式系统   移动通信系统   技术应用  

摘要： 进入信息时代以后,电子计算机技术高速发展,并且技术的应用范围更加广泛,不再局限于电脑软硬件的开发与设计,而是充分应用在了不同的行业当中。其中在电子通信行业内部,越来越注重嵌入式技术的应用,尤其是在移动通信系统构建时,应用嵌入式系统已经成为重要的趋势,文章主要研究的就是嵌入式系统在移动通信系统中的应用。

关键词： 计算机网络信息安全   公开密钥   私有密钥   通信密钥   私钥   防护策略   数字签名技术  

摘要： 在计算机科学技术水平不断提升的现阶段,计算机网络信息技术已经逐渐渗入到了人们生活和工作的各个层面当中,对于计算机网络信息安全问题也予以了越来越高的关注。为此,本文首先对计算机网络中威胁信息安全的因素进行了简要分析,之后重点论述了计算机网络信息安全的防护策略,从而保证计算机网络应用的安全性。前言:进入到信息时代以来,信息技术的高速发展使得Internet技术在人们的生活和工作中发挥出了巨大的作用,已经逐

关键词： 车道线检测   Sobel   改进的Hough变换   匹配与融合   嵌入式系统  

摘要： 由于近年来交通事故的频发,人们对行车过程安全的关注度越来越高。车道线的偏移检测与预警系统已经成为智能行驶安全系统ⅣSS(Intelligent Vehicle Safety System)的重要部分。ⅣSS通常在车辆上装载影像处理系统或者感测系统提高驾驶人员行车安全,例如使用传感器实现偏移警示功能,或者通过镜头拍摄道路影像处理技术实现车道线检测功能来降低交通事故发生。车道线偏移检测占据ⅣSS中一个重要方面。论文在前人对车道线检测和预警系统研究基础上,结合系统实际情况,首先对摄像头获取的车道线影像进行图像预处理,然后选择改进后的Sobel算子提取车道线边缘,建立车道线相关模型,采用改进Hough算法拟合车道线,并建立了一种简单有效的车道线偏离预警模型,最后采用”SIFT+SSDA"算法对双目视觉的影像进行匹配融合,并在嵌入式平台实现。对于图像预处理模块,由于双目视觉获取的影像格式为YUV,需要先将其转换为RGB格式,才能得到更好的灰度化效果,灰度化图像信息量小便于处理。图像的二值化是为了图像增强处理和边缘提取所做的预处理操作,经过梯度算子过滤,图像中的噪点得到了一定的抑制。由于逐行扫描车道线图像效率过低,根据车道线出现的范围设置了感兴趣区域(ROI),在ROI.范围内采用改进的Sobel算子提取车道线边缘,并通过图像增强处理完善车道线边缘,充分保留了车道线信息。对于车道线检测与偏离预警模块,根据理想直线车道与弯曲车道的相关特征,建立了车道线模型,在车道线拟合方面,分别采用改进Hough算法进行处理。针对直线车道线拟合,将车道线图像分成左右两个约束区域,并分别建立左右约束条件,通过判断是否满足约束条件来进行拟合,这有效减少了非边缘线的干扰。针对弯曲车道线拟合,将传统Hough算法与一种双曲线对模型结合起来,根据弯道曲率变化特点改变关键参数K值,可以有效减少系统对曲线搜索拟合次数。通过设定当前车辆与参考线的距离和夹角阈值范围,建立了一种简单而有效的车道线偏离预警模型,超过阈值范围就触发报警。对于车道线匹配与融合模块,对于经过拟合输出的车道线影像,采用SIFT算法在尺度空间检测出极值点位置,并确定了特征点方向,通过欧式邻近距离进行初次匹配,结果表明会出现误匹配,特征点过于繁杂的现象,因此结合SIFT采用一种改进后的自适应阈值SSDA算法进行精匹配,改进的地方在于将匹配模板分成多个小模块,利用处理器多任务多线程特性,并行对多个小模块进行匹配,并经过融合处理后在嵌入式平台输出。系统实验表明,文章设计的算法可以实现车道线偏移检测并在发生偏移时报警,整个系统通过在MATLAB上仿真验证,并在嵌入式系统平台实现。’运行效率总体上满足实时性要求,达到预期效果,和传统车道线检测算法比较,文章中的算法具有较好的鲁棒性和实时性,保障人们的行车安全。

关键词： 移动机器人   路径规划   蚁群算法   嵌入式系统   机器人操作系统(ROS)  

摘要： 机器人路径规划属于智能机器人研究的核心内容,它起始于20世纪70年代,迄今为止,已有大量的研究成果报道。人工智能路径规划技术是研究基于人工智能技术的移动机器人路径规划问题,如群智能计算、模糊逻辑与信息融合等,它是路径规划技术中相对较新的分支。本文分析了国内外移动机器人的发展和研究现状,涉及目前移动机器人路径规划技术研究的主要方面。包括蚁群算法的改进、仿真对比分析,基于改进蚁群算法的移动机器人路径规划的仿真实验。并以pcduino作为机器人的主控制器,自主设计了移动机器人的硬件平台,并对该平台进行了实际环境的路径规划和避障测试。首先,介绍了嵌入式Linux系统的特征和主要应用方面,研究了Linux设备驱动程序的功能、结构,主要讨论了驱动程序的内核机制以及Linux文件系统的结构、组成要素。介绍了pcduino平台的软件硬件组成,开发环境的搭建,内核的配置与编译等。其次,对蚁群算法进行了深入研究。改进了传统的蚁群算法,应用于旅行商问题。引入基于最小1-树的α-nearness用来计算启发信息值。提出了计算最优回路的下界以提高α值的精度。实验结果表明,所提出的算法能获得较大规模TSP问题的全局最优值或接近最优值,所以它对求解TSP是有效的和可行的。再次,深入研究了基于蚁群算法的移动机器人路径规划技术,提出了一种基于MAKLINK图论的混合蚁群系统算法,它结合了Dijkstra算法和改进的蚁群系统算法,前者用于规划出一条次优路径,后者用来优化此次优路径。仿真对比表明,即使在复杂的环境下,对于多目标点问题,只要路径客观存在,该算法就能规划处最优路径。最后,对嵌入式系统的硬件平台和软件环境进行了研究与设计。结合开源机器人操作系统,自主设计了硬件平台,采用基于L298N的H桥驱动两路直流电机,同时。在机器人操作系统的框架下,编写适合自己平台的嵌入式节点,进行移动机器人的实际环境下的测试。

关键词： 网络通信技术   嵌入式系统   技术特点  

摘要： 嵌入式系统是网络通信技术不断发展而产生的一种模式,它具有较高可靠性,且本身体积不大,被广泛运用在网络通信处理中。文章对嵌入式网络通信技术的特点进行分析,以期提供一些参考。

关键词： 人脸检测   嵌入式系统   ARM   Adaboost算法   OpenCV  

摘要： 人脸检测技术可以有效应用在视频安防监控等领域中,而传统的人脸检测系统主要是在PC或大型服务器上实现的,这样的系统在便携性和开发成本上有很大缺陷。而嵌入式技术目前发展迅速,将人脸检测与嵌入式技术相结合,研究具有体积小、便携性好、成本低等优点的嵌入式人脸检测系统,将会带来更大的竞争优势。在研究了人脸检测算法与嵌入式技术的基础上,对嵌入式人脸检测系统的功能和性能进行需求分析,根据需求分析设计了系统总体方案,搭建了以ARM11处理器、USB摄像头为硬件平台,以Linux操作系统、OpenCV和Qt辅助函数库为软件平台的系统开发平台,利用V4L2接口控制摄像头采集实时视频图像,利用Adaboost算法对采集到的视频进行人脸检测,并在屏幕上显示检测结果,实现了一种嵌入式人脸检测系统。最后针对系统测试过程中出现的实时性较差等问题对系统的功能和性能进行了以下改进。为了克服传统人脸检测系统功能单一、存储数据占用空间大的缺点,在系统中实现了监控报警和视频帧选择性存储功能,当系统检测到视频中有人脸存在时,立刻触发蜂鸣器报警,同时将检测到人脸的这一帧视频存储到SD卡中,并且利用系统当前时间为存储的图片命名,如果未检测到视频中有人脸存在,则不存储图像,从而有效节省系统存储空间,并且方便后期查询。为了解决在嵌入式平台上人脸检测速度慢、实时性差的问题,从设置合适的人脸检测参数、裁剪人脸检测分类器、在人脸检测前进行图像缩放以及设置肤色感兴趣区域四个方面进行了改进,改进后的系统平均检测时间从2260ms减少为80ms,检测率为92.3%,达到系统设计指标。

关键词： AIS岸站   控制显示   ARM   嵌入式系统  

关键词： 移动激光扫描   隧道检测   限界   嵌入式系统  

摘要： 如何精确高效地采集到隧道断面数据,根据采集的数据获取相关信息,并在此基础上进行相关的分析与研究是城市轨道交通隧道限界检测亟需解决的问题。激光扫描技术具有对空间物体高分辨率、高效率、高精度检测的特点,适合用于解决隧道限界检测问题。经过对国内和国外限界检测的现状进行详细地调研,本文在参考前期移动激光扫描设备的基础上,对原基于学习版的STM32系统进行有效裁剪和功能改进。改进后的移动激光扫描系统能够提供准确的地下空间数字信息服务并且更加适合工业生产的需要,该系统具有体积小,耗能低,高效率,高精度等特点。限界检测系统以STM32微处理器作为中央处理单元,通过Faro Focus3D采集断面信息,通过光电式编码器采集里程信息,通过二维倾角仪采集系统的实时姿态信息;利用TTL同步方式根据光电编码器的脉冲通过串行通信端口RS232来控制激光扫描仪的扫描频率;对采集的信息进行线下处理,利用Matlab2013b对采集的数据进行去噪声和压缩等预处理,将结果与已内置标准限界数据进行比较,得出具体病害位置。本文以利用移动激光扫描技术实现隧道限界检测为研究重点,绘制新型电路板替代原系统的学习板,设计电源转换模块为系统各电子部件供电,搭建隧道仿真环境,设计隧道限界检测方法,对系统获取的数据进行预处理和限界检测应用研究,并在上海宜山路地铁站路段进行现场测试,实验结果和现场测试结果充分证明了系统研究的合理性和有效性,研究结果基本达到了研究期望。