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关键词： 嵌入式系统   Bootloader   以太网   变频器   可靠性  

摘要： 随着电力电子、计算机与通信技术等科技水平的不断发展,嵌入式系统已经得到了广泛的应用,由于嵌入式系统具有体积小、功耗低、运算速率高等突出优点,已经普遍应用于工业控制、交通运输、通信网络、军事设备等越来越多的领域。但由于客户对系统功能的追求不断提高,系统开发者应针对用户的需要,不断对系统进行维护和升级,以改善系统性能,增强系统的实用性和市场竞争力。因此,嵌入式系统软件升级正逐渐成为嵌入式应用领域的热门课题。本文基于以太网通信理念,设计了利用以太网控制电机运行和远程升级双核DSPF28M36x的方案。与传统的嵌入式控制和升级方法相比,以太网通信控制和升级嵌入式系统可以很大程度上提高了设备控制和更新的效率。论文中通过嵌入式开发平台CCS6.0完成了 DSPF28M36x基于以太网TCP/TP通信协议的验证,并且编写了电机控制系统的上位机和DSP控制程序;同时为了能够及时对系统升级和维护,又设计开发了升级系统的上位机软件和底层DSP的C28核Bootloader程序和M3核Bootloader程序,达到升级双核中任意核的需求。在升级系统中,两个内核升级程序中都加入了系统防升级失败功能和校验和功能,增强了升级过程的可靠性。本文完成系统控制和升级所需的上位机软件,采用NI公司生产的Labview软件开发平台设计了上位机控制界面。实现了上位机与DSP的以太网稳定通信。并且设计了一套完整升级协议,保证系统升级过程中有序可靠地进行。上位机完成了用户应用程序Hex文件的解析,并在Bootloader中完成对应地址上的数据的烧写,实现了系统的升级。最后,本论文对所设计的嵌入式升级系统通过对变频器程序的升级,实现电机稳定控制,完成了实验验证。实验结果表明该套升级系统和控制系统达到了电机稳定控制的要求,系统工作可靠。

关键词： 目标跟踪   嵌入式系统   机器视觉   Linux   云台控制  

摘要： 近年来,随着图像处理、模式识别、目标跟踪等优秀算法的不断的发展以及低功耗、高性能处理器的涌现,嵌入式视觉产品广泛应用于智能交通、智能视频监控、机器人视觉导航、虚拟现实、无人驾驶、无人机等领域,不断的改善和影响着人们的生活,让人们的生活变得更加便捷,更加智能化。嵌入式机器视觉技术的引进,给移动设备和需要实时处理的机器设备提供了技术积累,让机器的“眼睛”实时性更好,反应更快。为此,本文将目标跟踪算法与嵌入式系统、专用高清视频处理器结合设计了一套基于嵌入式的目标跟踪系统,经过实验测试满足功能需求。本文主要完成的工作如下:（1）根据系统功能需求设计了硬件总体框架,搭建了硬件平台。前端选用松下GPMH322型号机芯采集1080*1920高清视频。然后,通过达芬奇TMS320DM8127高清视频处理平台处理采集的视频,Nand Flash作为系统运行、启动代码的存储,DDR3存储视频等海量数据。最后,通过计算机中浏览器访问WEB服务器显示视频。此外,为了扩大系统监控视野,选用了明景TK-35型号云台。（2）系统软件开发环境的搭建。安装嵌入式软件开发常用工具并配置虚拟机linux系统,包括tftp服务器的配置、NFS服务器的配置。安装并分析了IPNC RDK达芬奇软件开发包,并根据硬件平台移植嵌入式linux系统到开发板中,包括uboot移植、内核的移植、文件系统的移植。（3）通过分析多通道软件架构和达芬奇多核通信原理开发了目标跟踪和云台控制应用程序。基于Benchmark准则,通过MATLAB仿真比较分析目标跟踪算法,最终选用时空上下文跟踪算法（Fast Tracking Via Spatio-Temporal Context Learning,STC）作为系统的跟踪算法,并用C/C++语言重写跟踪算法移植到系统中。研究明景云台B01通信协议,根据图像跟踪框的中心位置和云台的转速关系设计了云台控制方法。最后,完成了系统测试,包括系统启动测试、跟踪算法测试、云台控制测试,验证了系统的可行性。

关键词： 监测   嵌入式系统   算法   应用  

摘要： 随着现代科学技术技术的发展,我国的农业技术取得长足的进步。主要体现在大型的机械化逐渐取代了以往的手工劳作,大大的减轻了农民的负担,提高了农民的收入。本文正是基于这个背景为前提下,提出了对农机智能监测系统的设计。通过该系统雇主可以在远程计算机上观察农机的耕种作业情况,查看农机最后作业的面积,农机耕种的深松深度是否符合要求,能够为雇主节省成本,提高农业生产监管效率。智能监测系统由两部分组成:第一部分前端设备,主要包括监测控制系统主机,摄像头模组,以及工作深度传感器设备。第二部分主要由后端计算机系统组成,包括服务器后台控制,手持终端设备APP软件等。论文的主要工作包括对系统方案的设计原理的设计,元器件的选型与分析,农机监测系统的PCB板的设计,嵌入式系统底层驱动程序与上层系统软件的设计等。最后通过软硬件的测试,系统能够稳定的按照预先设计的要求稳定运行,通过栅格缓冲算法,能够精确的在后台上显示计算出来的农机作业面积,工作深度情况,经过实际测算最后系统的误差在合理的范围之内。能够满足实际应用需求,具有一定的参考应用价值。

关键词： 嵌入式系统   ARM   XML协议   RS485  

摘要： 为了解决现阶段电信运营商能耗监测管理效率低下和实时性不高的问题,本研究通过嵌入式和云计算平台技术提供一套能源消耗管理云平台,实现管理自动化、监视实时化、能耗精细化,为进一步实现节能降耗提供最可信的数据和方案。结果证明它在性能方面具备较好的可靠型和精准性,因此有着良好的应用前景。

关键词： 嵌入式系统   智能变电站   STM32F407ZGT6   μC/OS-II   算法程序设计  

摘要： 随着社会经济的高速发展,为了满足生产和生活的需要,对能源的需求量不断增大,同时全球气候变暖带来的巨大威胁,使得节能减排增效成为目前人们关注的焦点,而整个电网主要是实现电能的传输和分配,这对整个电网的发展提出了更高的要求,为了达到电网中变电站的高效、可靠、经济、环境友好和使用安全的目标,设计出一种基于嵌入式系统的智能变电站以达到上述要求。本文首先简要的概述了智能变电站的发展、国内外研究发展状况、课题研究背景、论文主要内容及结构框架,又介绍了智能变电站的概念和技术特征、实现目标、优势和关键技术,着重阐述了基于嵌入式系统的变电站间隔层智能电子装置的总体设计方案;其次,对该装置进行了系统的硬件和软件设计,硬件设计主要包括CPU及其外围电路的选择和设计、通信电路设计、模拟量输入电路的设计、开关量输入输出电路的设计等,同时对电子式互感器和常规互感器、温度传感器等设备进行了选型;软件设计主要阐述了操作系统在CPU上的移植要求和方法、电气量的数据采集计算方法、变电站运行管理控制策略等,其中管理控制策略主要有:电压无功控制、变压器投切控制、变压器温度控制;最后,进行了操作系统移植、变电站功能任务划分等相关软件设计,以及变电站电压无功、变压器投切等监控内容的模拟测试。针对变电站二次设备对一次设备的监测、计量、控制、保护、通信等功能需求,本课题设计出了一种应用于变电站间隔层的智能电子装置。本装置在硬件上采用STM32F407ZGT6作为CPU,在软件设计上,利用μC/OS-II作为操作系统,根据智能变电站相关功能特性,进行了操作系统的任务划分和应用程序的设计,其中详细介绍了功能性应用程序的相关算法。应用嵌入式技术,使该智能电子装置更轻便、灵活,可直接应用于现场安装和调试。系统设计完成后,在电力变配电站原型模拟测试平台,以及变电站建设和改造现场,利用智能电子装置对变电站部分功能进行了测试,证明了该系统具有较高的稳定性和有效性。

关键词： 控制系统   WIFI控制   ZigBee技术   嵌入式系统  

摘要： 随着经济的快速发展,以及旅游业的飞速崛起,宾馆行业的竞争越来越激烈,凸显出发展宾馆控制系统的迫切性,利用先进的计算机技术、网络技术及控制技术,开发的宾馆控制系统可以有效地节省管理员的工作,使宾馆的软件配套和硬件环境得到全方位的提升,给顾客提供高效、规范的管理和服务,从而提高宾馆的经济效益。本文首先根据宾馆管理员提出的需求进行需求分析,做出整体的概要设计。接着分析详细功能,设计出详细的功能模块。其次本系统硬件部分利用ZigBee和WiFi网络技术按照综合布线标准,完成宾馆的网络布置;软件部分PC端利用VB开发设计、移动设备控制端基于Android系统开发设计,利用嵌入式系统技术实现了硬件系统与软件系统的结合。本系统采用数据库的信息存储方式保证了宾馆及顾客信息的安全,通过UDP协议对设备进行控制,节约了施工成本也为后期的扩展提供了方便,顾客可以用手机端对房间内的设备进行控制。通过系统测试表明本系统能很好的实现课题需求分析时想达到的效果,并且本系统拥有很好的可扩展性,为后期功能的增加和维护提供了支持。

关键词： 实验室管理   物联网技术   无线传感网络   嵌入式系统   拥塞控制  

摘要： 实验教学是高校教学环节中不可或缺的一部分,为了更好地服务广大师生,需要对实验室进行科学规范的管理。然而,现有实验室管理方式的自动化、信息化程度不高,多数高校依然采用人工登记的方式管理实验室。近年来,随着物联网技术的迅速发展,基于这类技术设计实验室管理系统可为实验室的高效运转提供保障。本文以物联网感知层、网络层、应用层的三层结构为参考,结合具体的应用场景,研制了一套集实验设备管理、实验室环境监测、实验教学于一体的实验室管理系统,该系统由信息获取、中控和存储应用三部分构成。首先,设计信息获取部分以实现感知层的功能,使用传感器采集实验室的实时环境信息,借助Zigbee实现环境信息的无线传输,采用扫描枪获取设备的编码信息。其次,设计中控部分实现网络层的有线传输,以ARM为核心构建了嵌入式系统,基于该系统实现对感知层信息的中转传输。然后,设计存储应用部分以实现应用层的功能,使用MySQL建立数据库存储系统所涉及到的数据信息,根据实际需求完成了Web端和Android端应用程序的开发。同时,针对信息获取可能产生的测量误差以及传输过程中的拥塞问题给出对应的解决方案。在信息获取部分,将采集到的数据的均值反馈给用户,以样本标准偏差作为告警参考,保证了系统的准确性。在中控部分,建立传输模型,针对传输过程中潜在的拥塞问题在NS-2环境下用TCP拥塞控制算法进行仿真,选出适合本系统的拥塞控制方案以提高系统的稳定性。测试结果表明,该实验室管理系统性能稳定、数据准确、传输可靠、兼容性强,能够满足当前高校实验室管理工作的需求,并为学生获取实验教学资源提供了新的途径。

关键词： 嵌入式系统   直流电机   dsPIC30F   模糊PID   通信  

摘要： 经过几十年的发展,嵌入式系统已经在很大程度改变了人们的生活、工作和娱乐方式,而且这些改变还在加速。嵌入式系统具有无数的种类,每类都具有自己独特的个性,例如,MP3、数码相机与打印机就有很大的不同。汽车中更是具有多个嵌入式系统,使汽车更轻快、更干净、更容易驾驶。为了更好的发挥嵌入式系统概念的理论指导作用,以及能在接下来的物联网的大潮中,能发挥更大的作用。通过具体的嵌入式系统产品的开发过程来直观地展现嵌入式系统的概念,是一个很有意义的探索。同时提出在进行嵌入式系统产品的设计开发过程中,要有一个平衡、中庸的哲学观。本论文通过阐述服装送带机的具体设计和开发思路,来全面展现嵌入式系统产品的设计开发过程。通过这样的过程,体现嵌入式系统产品的软硬件设计开发的重要性,以及两者之间的平衡。在硬件设计方面,系统采用了dsPIC30F5015作为主控制芯片,充分的利用芯片自带的外设功能,使外设电路的开发变得简便、快捷,而且大大的减少了外设的调试时间。在控制算法上,选择了在PID控制基础上,加入模糊控制的策略,实现模糊PID算法控制。而且在设计中,采用了分层次、分模块的设计思路,方便了代码的开发和调试。通过对样机的测试,设备基本满足开发之初的设计要求。通过具体设计开发过程,展现嵌入式系统理论和概念的巨大指导意义。嵌入式理论可以规范设计开发的过程,使设计思路明确、清晰。

关键词： 加油站   嵌入式系统   数据采集   数据云平台  

摘要： 近年来,随着汽车数量的增加,我国加油站业务也在迅速发展,但是现阶段我国加油站的信息化及现代化管理还不完善,无法达到世界上流行的数字化加油站水平。影响加油站信息化发展的原因主要包括两方面,一是缺乏加油站的相关规范,二是数据采集设施不完备,加油站缺乏可靠、高效的采集设备,导致许多数据只能存在于加油站内部,无法有效将数据传输到信息平台。因此,如果想加快国内加油站信息化的进程,一方面要推出加油站相关的规范,另一方面进行加油站基础数据的采集系统建设更为重要。鉴于以上背景,我们提出了加油站数据平台的研发,该平台通过加油站内部的数据采集器,实时对站内加油机的加油流水、油库库存量等信息进行采集,并将采集到的信息汇集到云端,构建起加油站的基础数据模型。加油站数据平台的建立可以为加油站的信息化建设提供底层的数据支撑,可方便上层系统对加油站数据集进行数据建模与大数据分析,从而实现对加油站、油源储备、油源调度更准确、高效的管理。论文首先研究了国内外的加油站管理系统的研究状况及发展方向,分析了实现加油站数据平台需要研究的工作;其次对加油站数据平台的各个组成部分进行了需求分析;然后根据需求分析将系统分为采集器、主站、Web服务器三大部分,提出了基于C/S架构与B/S架构相结合的总体设计方案;接着论文对数据平台中各部分进行了详细设计,并分别阐述了其实现方法,并对采集器与主站间的通信协议进行了讲解:最后论文进行了系统运行与测试,分别说明了采集器、主站、Web服务器的运行效果。

关键词： 心电图   脉搏波   生理评估   嵌入式系统   智能手机  

摘要： 二十一世纪以来,全球高新科技及互联网行业进入高速发展阶段,人们对于生活质量的追求越来越高,可穿戴连续生理健康评估逐渐成为全球医疗行业科研工作者们关注的焦点。所以,为了满足移动医疗高速发展的需求,新的生理状态评估设备研发变得越来越重要。本设计是多节点生理状态评估系统,设计了两个生理信号测量节点的硬件电路与嵌入式软件程序,通过蓝牙将两个节点的生理数据发送至智能手机终端,显示被测人员的生理参数并对其生理状态进行评估,该系统具有信号检测效果良好、体积小、质量轻、适合穿戴等特点。本文从基本原理出发,阐述了心电信号及脉搏波信号的产生机理,介绍了常见的非侵入式信号检测方法以及测量信号所存在的噪声来源与消除办法。之后对于人体生理评估算法进行介绍,阐述了心率、心率变异性与身体精神疲劳度的计算方法。在心电信号和脉搏波信号的测量原理的基础上设计了心电胸贴与脉搏波手环硬件电路,对信号采集模拟前端芯片与传感器外围电路进行设计,根据功能需求设计运动姿态检测、射频功放、无线充电与电源管理电路。在电路原理图设计基础之上是电路Layout、手工贴片和电路调试。结合实际穿戴式生理信号检测的需求,设计手环外壳结构与适合的心电胸贴测量位置。使用C语言在嵌入式处理上实现主控MCU对生理信号测量模拟前端芯片与运动传感器芯片的驱动设计,同时对于蓝牙协议栈的接口与连接信息进行配置,编写实时操作系统应用程序,将测量数据通过蓝牙发送至智能手机终端。手机端设计了良好的生理参数显示界面,用于显示硬件节点所测量的生理参数波形,同时手机端对于生理数据进行分析处理,给出生理状态评估结果。在硬件电路与软件设计实现的情况下,对评估系统硬件节点进行功耗及性能测试,同时对智能手机软件进行了测试并给出了结果。