课程文献中心 更多>>

关键词： SOPC   软硬件协同   数据缓存模块   RapidIO   嵌入式系统  

摘要： 视频监控、航空航天、医疗器械、汽车电子等领域往往需要控制模块承担系统管理、系统监控、实时数据处理等功能。随着嵌入式系统应用的高速发展,对控制模块有高性能、多功能、小型化、灵活性、实时性、低功耗等需求。常用的处理器结合外设的控制模块架构集成化低、硬件结构大、不够灵活、软硬件交互开销大。SOPC (System-on-a-Programmable-Chip,即可编程片上系统)是近年来发展起来的系统级可编程芯片技术,具有高集成、灵活性、软硬件协作等优点。针对新型控制模块应用需求,本文在高性能嵌入式平台的开发中,研究基于SOPC的控制模块及其IP核的设计技术,能够灵活高效地实现复杂嵌入式系统控制模块的应用需求。本文主要工作如下：(1)针对高性能嵌入式开发平台的功能及需求,提出了一种基于SOPC芯片的系统设计方案；(2)针对软硬件交互的需求,分析了SOPC平台的特点,研究了基于SOPC的处理器和FPGA互连的方案,提出了一种基于双互联结构的FPGA总体框架；(3)针对流数据处理的具体需求,设计了一种基于AXI-Stream协议的IP核互联方式,并基于该互联方式提出了一种具有高吞吐、多级缓存、同时读写、流水线工作特点的DDR缓存模块方案；(4)针对板卡互连的需求,研究了板卡互连的方式,采用软硬件紧密结合的设计方法,实现了基于RapidIO的用户自定义协议的板间数据传输功能；(5)设计并实现了三路CAN/RS-422通道的部分动态可重配置功能以及主控板CPU接口模块IP核。通过实际平台的实验与测试,结果表明基于双互联结构的控制模块能够很好的实现高性能嵌入式开发平台的系统控制、数据传输、数据缓存、动态可重配置等功能。DDR缓存模块实现同时读写、流水线工作模式等功能；三路CAN/RS-422通道具备部分动态可重配置能力；基于RapidIO协议和DMA通道的板间数据传输速率约为327MB/s,达到理论带宽63.2%。

关键词： 疲劳检测   视觉识别   LBP   AdaBoost   嵌入式系统  

摘要： 根据对交通事故的统计报告分析可知,由于疲劳驾驶引起的交通事故是导致人员伤亡的最主要原因。如何有效的对疲劳驾驶进行检测已经引起人们的高度关注。本文以计算机视觉技术与图像处理技术相结合为核心,设计出一套基于视觉识别的驾驶员疲劳驾驶检测系统。以往研究人员对疲劳驾驶的检测都是集中在驾驶员白天驾驶车辆的单一条件下,没有考虑到驾驶员在光线较强时佩戴太阳镜以及在夜晚情况下驾驶车辆出现疲劳的情况。从而造成疲劳驾驶检测系统不能实现复杂条件下、全天候的检测。针对这个问题提出了基于改进的LBP(Local Binary Pattern)特征构建视觉多通道人眼分类器。由于主流的几个人脸数据库不能满足本系统训练分类器的要求,为此提出了专一化人脸数据库的概念,拍摄并制作了多姿态多场景近红外人脸数据库(Multi-Pose and Multi-Scene NIR Face Database, MPMS NIR Face Database)。使用AdaBoost算法训练人眼级联强分类器,同时对传统的LBP特征进行了改进,一是增大了人脸样本库,二是在训练过程中限制样本权重。最后驾驶员的驾驶状态判断采用了PERCLOS准则。完成算法部分的设计和实验测试后,疲劳驾驶检测算法成功移植在基于ARM和Cortex-A9处理器的集成视觉感知的物联网应用开发平台XC-7600上。主要工作有在平台上Linux系统的引导和内核移植以及Qt、Opencv等软件的安装。实验结果显示算法在开发平台上运行良好,在疲劳驾驶检测正确性、实时性以及系统鲁棒性方面达到了预期的设计目标。解决了以往驾驶员佩戴太阳镜和夜晚状态下疲劳驾驶无法检测的问题。

关键词： 信息管理技术   嵌入式系统   分析  

摘要： 近几年,我国对嵌入式系统的应用已经越来越广泛,如汽车、数字电视、空调、手表甚至微波炉都将嵌入式系统融入其中。在嵌入式系统的发展中也将其高度性与智能型逐渐的体现出来。而在嵌入式系统当中含有大量数据信息资源,这些资源如果不具备高效专门的信息管理系统作为支持的话,就很难将信息资源的传达与整理进行实现,那该系统的优势就不存在了。所以,在目前对嵌入式的进一步研究拓展中,把指纹识别数据库系统创造性的融合进嵌入式数据库中,这种创新将其数据库整体的整体能力都给予有效的提高,还对嵌入式硬件功能的提升起到关键的作用。所以,本文就嵌入式系统在应用数据库信息管理中的技术应用进行分析,希望可以为日后对其在应用数据库的信息管理应用提供一些参考。

关键词： 物联网技术   智能会议系统   嵌入式系统   交互传输   无线通信  

摘要： 随着科学技术的快速发展,会议系统呈现出无纸化、数字化、多功能化以及智能化的发展趋势。基于该背景,本文提出了一种交互式智能会议系统的设计方案,该设计方案具有交互传输、无线通信以及人机交互等功能。具体工作归纳如下：(1)提出了一种基于物联网技术的交互式智能会议系统的设计架构,该架构以ARM器为核心,嵌以Linux操作系统,并采用ZigBee作为无线通信方式。(2)完成了智能会议终端底板电路的设计,该电路主要由电源电路、JTAG电路、复位电路、Nor/Nand选择电路、液晶显示电路、USB电路以及串口电路等部分组成。(3)完成了智能会议系统的软件开发。对软件开发环境进行设计、搭建,主要工作有建立交叉编译环境、移植BootLoader、裁剪内核和制作文件系统等。设计了终端软件,实现会议签到、会议投票、会议服务、会议信息查看以及会议速记等功能；开发了上位机管理平台软件,实现对智能会议终端的管理和整体调度。(4)为了实现上位机管理平台与智能会议终端的交互传输,对通信协议进行了改进,并应用于协调器节点和终端节点,以实现节点间的交互通信。(5)在完成软硬件设计后,对整套系统进行功能测试。测试结果表明,交互式智能会议系统稳定、可靠,且整体设计达到了预期效果,满足了低功耗的设计要求。

关键词： 电导成像   嵌入式系统   含水率   三阶高密度双极性   图形化界面  

摘要： 电导法测井技术是石油生产和运输的重要环节。现有的诸多测井方法因检测精度不高,在实际应用中存在一定局限。因此,研究具有更高可靠性和准确性的测井仪器,具有重要的理论意义和实际应用价值。本文结合我国测井技术的实际情况,采用了一种基于嵌入式的阵列电导成像测井仪进行准确测井的方法,解决了井下油水分离面检测问题,有效提高了检测精度。同时,设计了一种具有上、下结构的成像测井系统,该系统可以实现对管道流动界面含水率的实时检测功能。本系统由井下数据采集系统和地面成像系统两大组成部分。井下数据采集系统采用基于FPGA作为主控制器,辅助设计外围功能模块电路;同时,地面显示模块是采用FPGA解码芯片与STM32嵌入式处理器相结合的方式,并且将实时操作系统μC/OS-II移植到STM32控制器上,并整合μC/GUI图形化界面到系统中。通过调用内核提供的API函数和各驱动程序完成应用程序的设计,实现井下油水分离面的直观显示。井下系统在与地面系统通信时,采用三阶高密度双极性编、解码码技术,有效地解决了干扰问题。通过多次线下实验和现场大量实际测试,验证了基于嵌入式的阵列电导成像测井仪的有效性。结果表明,本系统提高了井下流动截面的含水率的检测精度;满足检测的技术要求,并可以有效改善测井仪的可维护性。

关键词： 汽轮发电机   便携式检测仪   嵌入式系统   小波分析  

摘要： 大型汽轮发电机在运行过程中,若铁芯片间绝缘存在缺陷,轻则影响发电机效率,造成绕组绝缘过早老化,缩短电机寿命;重则造成定子铁心烧毁,导致定子线棒主绝缘击穿,引发严重事故。因此,在发电机制造、运行及检修过程中,对定子铁芯必须进行检测。本文详细分析了铁心故障及产生机理,针对现有高磁通检测方法不足,对低磁通试验方法进行了探讨,为检测系统的开发提供理论基础。本文主要从硬件系统设计与软件系统实现两个方面研制电机定子铁心检测仪。在硬件系统设计方面,设计的内容包括带通滤波电路、采样电路、PLL电路、电源系统。本文设计的滤波器的上限、下限截止频率经过优化,可滤除大部分干扰。由于故障电流一般很小,因此本文在滤波器的后级增加倍率可调的放大电路。采样电路的采样率为1MHz,分辨率为16位。采用FPGA完成采样控制与数据存储,通过高速并行总线与上位机完成数据交互。硬件系统设计完毕后,分别从FPGA软件以及上位机嵌入式系统软件两个方面实现软件功能。FPGA软件完成采样电路的逻辑控制以及数据交换。上位机采用ARM实现,在上位机上基于嵌入式Linux系统进行数据存储、数据分析与结果显示。调试结果表明,仪器具有背景噪声小、处理能力强以及功能扩展灵活等特点。在现场检测过程中,由于低磁通法在电机定子膛内产生励磁磁通以及电厂的空间电磁干扰,将不可避免的产生噪声。硬件带通滤波可以去除一部分特征频率与故障电流不同的噪声,但对于特征频率与故障电流相同的噪声则无能为力,因此本文采用小波分析对此类噪声进行去噪。本文首先对小波分析理论进行分析,然后采用离散Mallat小波算法对一组现场测试数据进行去噪,分析不同分解层数的小波系数,并采用相应的阈值算法进行数据重构。

关键词： 嵌入式系统   需求   合规   矩阵   计算机系统   数学分析   引脚分配   需求定义  

摘要： 工程师一刻也没忘记交付达到质量、时间安排和预算目标的项目需求,他们可以借鉴嵌入式系统开发人员社区多年来累计的经验教训,确保下一个嵌入式系统项目达成这些目标。本文将重点介绍一些为嵌入式开发带来了最佳实践的重要经验。

关键词： 模式识别   指静脉识别   嵌入式系统   Edison平台  

摘要： 指静脉识别技术是世界上最尖端的生物识别技术之一。与其它生物特征识别技术相比,指静脉识别技术具有高度准确、高度防伪、高适用性、简单易用等特点,逐渐成为特征识别领域的研究热点。但是在实际应用中,指静脉识别技术仍然存在一些急需克服的困难。比如,在指静脉图像的采集过程中,由于受到光照等外部条件及手指自身情况等因素的影响,使得采集到的图像出现模糊、光照不均、噪声、位移和旋转等方面的问题,这将严重影响指静脉识别系统的有效性。为了提高指静脉识别系统的整体性能,本文建立了指静脉图像采集终端的三维模型,设计了Edison硬件处理平台,提出了独特的分层匹配算法,完成了嵌入式操作系统,并设计了应用软件,最后完成了手指静脉识别系统搭建,通过软硬件联合测试,证明了采集终端和处理平台的科学性,算法设计的独特性,以及软件系统的实用性,具体内容如下:首先,建立了图像采集终端的三维模型,采用独特的光学设计,保证了指静脉图像的灰度均匀清晰;采用独特的外壳设计,可以防止手指发生旋转和位移。设计了Edison硬件处理平台,由于SOC方案的并行特性,使系统具有更快的速度、更高的集成度和更强的可靠性。其次,提出了独特的指静脉特征分层匹配算法,把指静脉特征分为高低两个层级,采用原创的编码算法将特征提取和匹配的过程转化为编码的过程,使得系统具有很高的实时性和准确性,并且对噪声、旋转和位移具有更强的鲁棒性。再次,完成了嵌入式操作系统开发,将基于MATLAB的核心算法和图像处理库中的函数用C语言等价实现。完成了应用软件开发,提供了后台管理和数据存储功能,主要包括注册、识别、查询和设置。最后,完成了手指静脉识别系统的搭建,使用30万像素的红外相机,获得了清晰的指静脉图像。通过对64组指静脉样本的测试实验,系统识别速度达到0.539s,认假率和拒真率分别为0.001%和0%。结果表明本系统可以获得高质量的指静脉图像,并且识别算法具有较高的识别速度和识别率。

关键词： ARM   北斗定位   4G通信   嵌入式系统  

摘要： 在公共交通行业,实现车辆实时状态查询检测、及时获取车辆采集的信息是智能化中必不可少的一环。北斗/GPS技术能够有效地获取车辆的位置状态,视频压缩技术能够对车辆运行的环境进行有效的采集,视频智能分析技术能够对获取的视频进行自动分析从而获得数字化的车辆数据,移动通信技术能够将车载高清视频终端获得的数据利用移动网络实时的传输到公交调度中心服务器以便于进行数据分析。将这些技术与成熟的计算机技术相融合,形成集实时调度、视频监控以及定位于一体的高科技产品,便于运输单位实时而全面地监控、调度运营车辆。它的使用能够有效地缓解交通拥挤、提高公共车辆运营的有效性与安全性。本文主要目的以A17四核微处理器为主CPU配合ARM7从CPU,实现车载高清视频终端产品的双CPU硬件基础平台以适用产品化应用要求。通过对北斗定位技术的研究与应用,实现基于北斗定位的车辆实时运营位置监控、车辆运营过程中的站点自动播报提醒、以及后台对于公交车辆的运营及调度管理等功能。通过外接支持PoE供电技术、内部集成视频解压缩算法的高清网络摄像机,实现对车辆车厢内外的高清视频监控。通过采用4G通信技术及WiFi技术,实现与后台中心服务器的实时通信和数据传输。通过外围接口的定制开发实现乘客服务信息发布、票款统计、信息采集等功能。本论文的主要贡献有：1)系统的核心电路单元的设计,主要包括主CPU和从CPU的选型、DDR电路单元设计、Flash电路单元设计、时钟和复位电路单元设计；2)系统的关键电路单元设计,主要包括适应于车载环境的电源设计、北斗/GPS定位模块电路单元设计、4G通信模块电路单元设计、WiFi模块电路单元设计;3)系统的接口电路设计,主要包括以USB接口、太网接口、RS232接口、RS485接口、SATA接口、CAN接口等车载产品常用的接口电路设计；4)信号处理电路设计,针对车载应用环境的特殊性,对音频信号、开关信号、脉冲量信号的处理电路进行了详细设计,并结合应用介绍了注意事项；5)车载高清视频终端的测试与验证：对系统硬件的关键模块功能进行了测试,并重点对北斗模块、4G通信模块、以太网接口功能进行了测试介绍,最后测试了车载高清视频终端的整机性能,包括环境温度适应性试验、产品的静电放电抗扰度测试、还有辐射杂散骚扰测试等。

关键词： 快速离散正交S变换   时频分析   高斯白噪声   图像信噪比   嵌入式系统  

摘要： 随着计算机技术的迅猛发展,基于嵌入式系统的视频监控行业的发展成为趋势。它克服了传统的模拟闭路电视监控系统传输距离有限、无法联网的局限性,并且不需要用于处理模拟视频信号的个人计算机。同时,基于嵌入式系统的视频监控继承了基于个人计算机的视频监控终端功能性强的优点,并且克服了基于个人计算机的视频监控系统终端如电压耦合原件等视频信号的采集、压缩、通讯较为复杂,可靠性不高的缺点。在使用摄像头获取图像时,光线强弱是导致图像中产生大量噪声的主要因素,尤其在夜视情况下采集的视频图像,含有随机分布的高斯白噪声。因此,首先对摄像头采集来的图像进行降噪处理可以提高嵌入式图像的识别率。基于这一目的,本文设计了ARM+Linux的图像采集和降噪处理系统。本文经过对传统图像降噪方法的研究,引入S变换时频去噪算法。针对图像二维广义S变换计算复杂、内存占用过大的缺陷,文中基于一维广义S变换时频分析和二维广义S变换时频分析改进,通过设计图像不同时频域的相应滤波因子,提出了一种改进的快速离散正交广义S变换算法。采用该算法对合成含噪图像和实际低照度图像进行去噪处理,结果表明：改进快速离散正交广义S变换算法对含高斯噪声图像的去噪效果优于二维广义S变换软硬阈值去噪算法,且降噪后图像信噪比较降噪前有一定的提高,最大化保留了原始图像信息。本系统由硬件和软件两部分组成,硬件部分采用以ARM9S3C2440为核心的嵌入式平台,选择嵌入式Linux操作系统作为软件控制系统。基于上述设计,实现了基于S变换图像降噪的嵌入式系统设计。