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关键词： 双向直流变换器   嵌入式系统   PID算法   最大功率跟踪  

摘要： 为满足光伏储能系统中宽范围输入与稳定输出的电力转换需求,文章设计了一种基于STM32F103C6T6的高效光伏储能双向DC-DC变换器,采用Buck-Boost拓扑和全桥同步整流技术,结合PID闭环控制与MPPT扰动观察算法,实现了输入25~50 V宽范围、输出30 V/5 A的稳定转换。通过优化IR2184S驱动电路,系统效率超过90%,动态响应速度达80 μs,输出电压波动小于±0.03 V。测试结果表明,在负载变化和输入电压波动条件下,系统电压调整率仅为0.033%,验证了设计方案的有效性和稳定性,为光伏储能系统提供了可靠的电力转换解决方案。

关键词： 嵌入式系统   课程思政   案例教学   电子信息   教学改革  

摘要： 为实践“准确把握新时代高校思政工作着力点”,理工专业类课程中应将知识传授与立德树人进行结合。该文按照“因事而化、因时而进、因势而新”的方法对嵌入式系统设计课程中的思政建设进行创新性探索,通过引入来源于时代和经济发展的“思政教学案例”,将抽象的专业知识与相关度较高的时政热点问题穿插联系起来,引导学生充分认识中国制造发展的挑战和困难,深化学生爱国热情和担当意识,坚定不移地为全面建设社会主义现代化国家而不懈奋斗。

关键词： 新工科   嵌入式系统   课程思政   跨学科融合   实践教学  

摘要： “新工科”背景下,产业对工科人才的跨学科知识整合能力、创新实践水平及综合素养提出了更高要求,传统工科课程的教学改革已成为必然趋势。嵌入式系统作为电子信息、计算机等专业的核心课程,需要应对人工智能、机器人等行业快速发展带来的跨学科需求。文章强化跨学科融合、创新创业教育、实践教学及思政教育,构建契合技术发展趋势与产业需求的改革体系:引入智能仓储物流机器人路径规划、智能家居语音交互系统开发等前沿案例;设计基于STM32芯片的智能环境监测、基于树莓派的物联网门禁控制等开放式实验;对接智能制造中的工业机器人自动化产线调试、新能源汽车电子控制系统开发等新兴领域,培养跨学科思维与创新实践能力,融入立德树人理念,通过案例实现课程思政的育人目标。

关键词： 嵌入式系统   数字信号处理器   静态插桩   函数调用   轨迹跟踪  

摘要： 程序插桩技术包括动态技术和静态技术,在程序执行过程中主要用于动态分析,广泛应用于漏洞挖掘、缺陷检测、性能分析与优化等领域,是进行程序执行路径收集、函数调用分析的主要手段。在嵌入式系统中,传统的插桩方法常常因无操作系统、复杂体系结构和有限内存等限制而难以实施。以静态插桩算法为研究目的,聚焦嵌入式系统调试场景中的插桩需求,除了介绍程序插桩技术的基本原理,系统性地分析目前插桩的典型方法以外,设计并实现了基于FT-X DSP轨迹跟踪的插桩工具Dbtrace。同时,针对插桩开销问题,全面测量了不同插桩方案程序执行的时间开销和代码膨胀率,并与未插桩的程序进行对比。实验结果表明,Dbtrace能有效跟踪和记录程序执行的轨迹信息,降低了内存占用和插桩开销,可以有效解决嵌入式系统的插桩调试问题。

关键词： 眼动跟踪   嵌入式系统   低功耗   可穿戴设备  

摘要： 眼动跟踪技术作为人机交互、医疗辅助、智能驾驶和虚拟现实等领域的重要支撑手段,近年来在嵌入式系统发展的推动下展现出显著的应用潜力。与传统平台相比,嵌入式系统具有体积小、功耗低和响应快等特点,更加适合部署于智能眼镜、可穿戴设备等对实时性与能效要求严格的场景。本文系统梳理了眼动跟踪的基本原理及人眼运动类型,分析了嵌入式系统的典型组成框架,并列举了当前主流的眼动跟踪方法。针对系统集成中存在的功耗瓶颈、计算资源限制以及数据互操作性差等问题,总结了相关优化策略及代表性成果。结合发展趋势,提出未来研究应关注低功耗算法设计、隐私保护与合规性等方向,以促进眼动跟踪技术从实验研究向大众化、低功耗、高集成的实际应用转变。

关键词： 嵌入式系统   多源传感器   数据融合   卡尔曼滤波   轻量级算法  

摘要： 本研究针对工业现场多源传感器数据融合在嵌入式平台上的实现限制,提出了一种改进的轻量级数据融合算法。通过分析传统卡尔曼滤波算法在嵌入式平台上的应用瓶颈,从状态分解、运算简化和自适应机制三个维度进行优化,设计了适合嵌入式平台的轻量级数据融合方案。实验结果表明,改进算法在保持较高精度(相对误差<3%)的同时,显著降低了计算复杂度(O(n3)降至O(n))和资源占用率(RAM占用降低76.6%),并在复杂环境下展现出优异的鲁棒性,完全满足工业现场对实时性和可靠性的要求。

关键词： 新工科   嵌入式系统   仪器类专业   教学改革  

摘要： 本文面向新工科背景下仪器类专业人才培养要求,基于对嵌入式系统课程中存在的教学内容过时、课程间缺少联动、对国产芯片支持力度不够、实践环节薄弱等问题的深入剖析,提出了整套课程改革方案。该方案以51单片机+国产32位单片机为授课案例,借助开发套件实现项目制学习,在授课中加强了与相关课程的联动,旨在提高学生解决实际嵌入式系统设计与应用问题的能力。

关键词： 光伏组件   目标检测   嵌入式系统   YOLOv11   轻量特征提取网络   内容感知重组特征模块   二阶通道注意力机制  

摘要： 针对当前光伏组件缺陷检测实时性低下以及复杂背景与缺陷尺度多变导致的误检、漏检问题，提出一种SOCANet检测算法。首先，采用DWConv替换Conv构建轻量特征提取网络（Lightweight feature extraction network，LFEN），通过计算特征图的协方差矩阵，捕捉通道间的相关性以改善模型的特征提取效率，进而提高检测速度。随后，采用内容感知重组特征模块（Content-Aware ReAssembly of FEatures，CARAFE）优化模型的上采样阶段，扩展感受野整合输入特征图信息，增强对多尺度目标识别能力。最后，设计二阶通道注意力机制（Second-Order Channel Attention，SCA），通过计算特征图协方差矩阵来捕获通道之间相关性，增强模型特征深度表达和判别能力，从而降低因背景噪音对算法造成的干扰。实验结果表明，SOCANet在光伏组件缺陷检测数据集上PmA达到95.3%，且FFPS达到92.9，显著优于其它7种主流检测算法。同时，嵌入式实验表明，SOCANet在算力受限的场景下仍满足光伏组件缺陷检测的高实时性需求。

关键词： 超声流量计   ZYNQ   嵌入式系统   软硬件协同设计   实时信号处理  

摘要： 针对传统超声流量计在数据处理效率和实时性方面的不足，该文设计并实现了一种基于ZYNQ-7020芯片的四声道超声流量计，用于工业流体流量的高精度、高效率监测。该研究充分利用ZYNQ平台集成的ARM处理器和现场可编程门阵列可编程逻辑(PL)的硬件加速优势，结合时差法流量测量原理、渡越时间测量技术以及Sigma-Delta调制的信号采集方法，实现了超声信号的高精度采集、实时处理与流量计算。实验结果表明，该流量计在不同压力条件下具备良好的测量性能，相对误差严格控制在±0.5%以内，且标准差较小。逻辑分析仪测量显示，PL部分的平均信号处理延迟为450.64 μs，验证了系统的高速实时处理能力。该研究提出的超声流量计为工业和医疗领域的高精度流量测量提供了一种有效的技术方案。

关键词： 嵌入式系统   实时性保障   计算机系统设计   任务调度   RTOS  

摘要： 嵌入式系统的实时性直接影响控制、自动驾驶等关键领域的可靠性。本文从计算机系统设计角度出发,研究实时性保障策略,分析任务调度算法(如EDF)、资源管理模型及确定性优化技术。通过对比RTOS调度机制与Linux实时补丁性能,提出基于优先级抢占和WCET分析的混合优化方案。实验表明,该策略在ARMCortex-M平台可将任务响应延迟降低23%,在RISC-V架构下实现亚微秒级中断响应,并通过混合内存架构优化将内存访问延迟减少40%。研究验证了该方案在多核异构平台的有效性,为构建确定性系统提供了一套完整的软硬件协同优化方法。