基于嵌入式系统的信息家电的开发与研究

武汉理工大学硕士学位论文基于嵌入式系统的信息家电的开发与研究姓名：桂启发申请学位级别：硕士专业：控制理论与控制工程指导教师：熊和金20040301基于嵌入式系统的信息家电的开发与研究作者：桂启发学位授予单位：武汉理工大学相似文献(10条)1.学位论文郝学元嵌入式网络化仪器的原理与实现2002在PC机上实现测控设备的网络化,已经是比较成熟的技术.随着技术的发展和实际的需要,在一些嵌入式系统中,像仪器、仪表也有必要实现信息的远程网络控制、参数的网络测量,进行信息的共享,从而实现信息家电、测控设备的网络化,但由于嵌入式系统本身的特点和资源的限制,要集成复杂的网络协议栈,使之成为嵌入式系统的有机组成部分,目前还比较困难,特别是在8位单片机上实现更是困难.我们根据需要对嵌入式网络技术进行了分析,对其具体实现给出了案例.并根据实际需要,研制了一套远程网络图像监控系统,此系统由服务方和控制方两部分组成,服务方用摄像头、8位单片机SX52、和网络接口芯片实现系统的硬件结构,用软件的方法实现了精简的TCP/IP协议栈,包括UDP、TCP、IP、ARP,在底层用虚拟外设技术实现了接口控制和图像采集.而控制方基于PC平台,负责发送命令、数据传输、图象恢复和显示的作用,在功能上,此系统能实现图像信息的远程网络采集、传输和恢复等.2.学位论文成凤变电站智能电子设备通信和人机交互设计2007目前，国内电网以大机组，超高压输电和自动化为主要特征，运行状况非常复杂，发生事故时必须掌握实时信息，才能及时决策处理。变电站作为电网的重要节点，要提供实时的通讯信息作为进行分析的基础。在变电站中，各类自动化及继电保护装置的数据实时传输也是进行事故分析和调度的前提，这就对变电站的通信网络提出了很高的要求。内部的通信中最重要的是使用新的、高性能的通信网络以满足不断增长的技术需求。以太网应用于变电站自动化系统的过程总线和厂站总线已经成为新一代变电站自动化系统的发展趋势。本文提出了基于嵌入式操作系统基础上的包括以太网等多种通讯接口的通讯系统，能够更加满足变电站对实时性的要求。文中通过比较多种通讯方式的利弊，选出了适合于现在情况的通讯方式。描述了基于嵌入式芯片LPC2292的保护装置硬件原理，给出了硬件原理图并介绍了嵌入式操作系统的特点，对重要的操作系统移植作出详细地说明。本系统采用当前先进的微电子技术，构成新一代的微机综合自动化装置。该装置的CPU采用高性能的基于RISC结构的32位ARM微处理器。选用的高性能微处理器L2C2292具有快速的计算能力，控制能力强大，通信资源丰富。本身集成了CAN和UART控制器，方便了CAN和UART的通讯设计。拥有可扩展的外部32位总线，装置的以太网控制器通过外扩总线与CPU通信。同时通信芯片与外部网络之间采取光耦隔离和双电源供电等措施，有效实防止电磁干扰，提高通信可靠性。在这样的硬件平台上，移植了μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统，编写了驱动程序，根据每个任务对时间的要求，对任务的优先等级进行了安排。最大的保证了装置的通讯的实时性。丰富的通信接口，使装置通信能力大大提高。MODBUS协议为微机保护装置内部通讯以及装置和上位机的通讯提供了串行通信规范。论文在对MODBUS报文特点深入分析的基础上，对通讯协议的编程实现进行了详细的介绍。3.期刊论文赵楚莹.尹俊勋.梁伟豪.Zhao.Chuying.Yin.Junxun.Liang.WeihaoECOS嵌入式系统的S3C2510以太网驱动程序设计-微计算机信息2006,22(11)本文介绍了实时性操作系统ECOS的一般以太网驱动程序的开发方法,并具体研究SAMSUNG公司的以ARM940T为内核的S3C2510嵌入式芯片的以太网口,提供一种针对此以太网口的驱动程序编写方法.该驱动程序已经通过了实际测试,证明程序稳定可靠,使系统可以进行以太网络通信.因而,本文对于基于ECOS操作系统的以太网驱动程序的开发具有普遍的指导意义.4.学位论文江高平基于ARM的多通道测控仪表的研究与开发2007随着仪器仪表工业的快速发展、工业自动化要求的日益提高以及新型器件的不断涌现，将嵌入式芯片应用到工业控制现场仪表己成为一种必然趋势。新一代的嵌入式芯片不仅处理速度优于普通的单片机，而且外围电路丰富，可以大大提高自动化仪表的综合性能。本文在总结目前智能仪表和无纸记录仪特点的基础上结合一些新型器件的应用，针对工业测控对象复杂化、控制多样化的实际要求，提出了基于ARM的多通道测控仪表的研究与开发课题。该仪表以ARM7核嵌入式芯片LPC2136和可编程逻辑器件XC95144为核心设计了具有8通道模拟量及8通道开关量信号输入、4通道标准电流(4～20mA)及8通道开关量输出的测控通道；采用了SD卡设计了可升级的大容量存储器；以320×240点阵LCD为基础实现了丰富的图形界面、友善的人机接口；应用RTL8019AS芯片实现了以太网数据传输。通过软件编程实现了组态功能、多通道实时采样、处理、显示、存储记录功能、异常报警功能，RS232/RS422通讯接口及以太网远程传输功能，同时较高的仪表配置为实现一些复杂的控制算法提供了基础。最后，对课题做了总结并对该样机的今后的工作和产品化给出个人意见。5.学位论文吴俊杰IEEE802.3以太网MAC控制器的设计2008IEEE802.3以太网标准是由IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers)在1982年推出的网络规范,经过多年的发展,已成为当前主流的网络技术之一。与此同时,嵌入式系统迅速发展,嵌入式芯片在网络通信领域中得到广泛应用。因此,将以太网技术应用于嵌入式系统中具有实际的意义。以太网主要分为介质访问控制(MAC)和物理传输(PHY)两个部分,MAC控制数据包的收发,是以太网的核心,论文的主要工作就是设计基于AHB总线的以太网MAC控制器。论文首先介绍了IEEE802.3以太网MAC层协议,在此基础上提出了设计方案,构建整体硬件电路并进行功能模块的划分,用VerilogHDL语言对以太网MAC控制器各个功能模块和接口进行RTL设计,包括发送模块、接收模块、MAC控制模块、MII管理模块、状态模块、寄存器模块以及AHB总线接口和以太网PHY接口的设计,并在ModelSim仿真环境中进行功能仿真。在完成功能仿真后,将以太网MAC控制器经过逻辑综合并映射到FPGA中,搭建软硬件测试环境,进行板级测试验证,并对验证结果进行了分析。论文的最后总结课题的整个工作,指出存在的不足以及进一步的工作方向。测试和验证结果表明,论文所设计的以太网MAC控制器能够支持10Mbps、100Mbps工作速度,支持半双工和全双工作模式,支持MII和RMII以太网PHY接口标准,在各种工作速度和工作模式下都具有较低的丢包率。同时,因为以太网MAC控制器使用标准的AHB总线接口,便于集成到各种嵌入式设计中,为嵌入式应用提供对以太网的支持。6.学位论文李舸基于SOPC的通用在线仿真器的设计与实现2007在线仿真器(ICE)是嵌入式微处理器开发系统的重要组成部分，是嵌入式系统开发的强大工具。虽然ICE发展有20余年的历史，从INTEL公司的ICE-30″″I到现在普遍使用的在线调试器，仿真器已经经历了从完全替代嵌入式芯片进行仿真到采用片上调试逻辑仿真的过程，取得了丰硕的成果。但对通用仿真调试器的研究，即一套ICE设备可以完成多种嵌入式芯片仿真，仍然是一种较前沿的工作。国外的通用仿真器产品虽然技术较为成熟，并且稳定可靠，但价格却非常昂贵，难以适应国内绝大多数中小企业的实际需求。而限于资金投入和市场的原因，国内很少有通用在线仿真器方面的研究成果。本文在分析和研究国内外ICE技术、通用ICE理论基础和国外通用ICE产品的基础上，设计了一种通用ICE结构模型，并详细介绍了采用该模型的通用。ICE的设计实现过程。该在线仿真器具有下载、断点、单步运行、连续运行、读写内存区域、对寄存器和I/O端口操作等基本仿真功能，并全部由FPGA来实现；对不同的MCU只需下载相应调试IPcore到FPGA中即可对其进行仿真调试，理论上可以仿真任意的MCU。文中，首先对嵌入式开发系统和在线仿真器进行了全面的介绍。然后对SOC开发技术以及硬软件协同开发平台QUARTURSⅡ进行介绍。再后，分析了ARM7TDMI处理器的ICE片上调试逻辑。第六章开始提出了通用在线仿真器的体系结构，并叙述了ARM7TDMI调试IPcore的设计开发过程、SOPC软件的开发过程及PC集成环境的开发过程。该设计不仅应用了SOPC实现技术，还采用以太网实现宿主与ICE通信，并在ICE和目标机间专设串行通道提供回显。最后，介绍了本通用仿真器的特色和创新点，以及工作完成情况，并对将来的工作提出了一些建议。本仿真器在设计过程中有两大特色，一是强调仿真器的通用性，二是利用了SOPC技术来实现了整个系统。7.期刊论文曹智文.胡松华.CAOZhi-wen.HUSong-hua嵌入式系统以太网接口设计-华北科技学院学报2008,5(4)以S3C2410X嵌入式芯片为中央控制器,以常用的CS8900A接口芯片作为以太网物理层接口,采用PD6710芯片连接PCMCIA接口的无线网卡,论述了嵌入式系统以太网接口的是实现方法.8.学位论文黄海华基于Linux的可编程智能控制对象的设计与实现2008该可编程智能控制对象是基于ARM9高性能嵌入式芯片和Linux系统的自动化控制实验对象模拟仿真设备。该设备具有数字I/O、A/D、D/A、现场总线、以太网等工业控制设备中常见的各类接口，并能实现对可自选参数的7种不同对象特性建立对象模型进行控制仿真。提供即内部PID控制模式，内部手动控制模式，外部控制模式等多种可选控制模式。通过可视化编程或组态手段，本设备可以以最低的成本真实的模拟工业控制领域中的各类被控设备，使得自动化控制实验更具有真实感；同时也为工业控制研究人员设计和调试稳定的控制算法提供了良好的辅助设计工具。本文侧重介绍可编程智能控制对象的软件实现以及交叉编译和移植。该设备的软件部分是用Linux下的GUI工具——Qt库实现的，Qt库是基于C++编程语言的工具包，具有可移植性，易用性和运行速度快的特点。本文介绍的内容包括：1.可编程智能控制对象开发的相关背景以及嵌入式的系统的相关知识，以及可编程智能控制对象设计与开发的重要意义2.简单介绍可编程智能控制对象运行的操作系统平台Linux和集成开发环境Qt。3.详细阐述了可编程智能控制对象的设计方案与实现，对模型和程序流程从整体上进行了介绍。4.对用户界面和各种功能进行了展示，对软件键盘，PID算法和对象特性的数字化、计算子线程、画图控件plotter和插件plotterplugin、网络监听子线程、文件存储和读取等几个重点模块的实现分别进行了具体介绍。5.详细介绍了程序交叉编译和移植的问题以及硬件平台的介绍，包括将Qt库，自制Qt插件和Qt应用程序的交叉编译和移植。将软件系统和硬件平台进行结合，以形成一个完整的嵌入式系统。本设计在实验室和工业上都能非常方便的达到模拟的功能，将软件和ARM9的硬件系统结合起来，将是一个用途非常广泛，成本低廉，体积小巧的设备。9.学位论文徐志辉基于ARM微处理器的嵌入式以太网接口的研究2005嵌入式系统被定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软件硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。由于嵌入式系统具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高以及面向行业应用的突出特征，目前巳经广泛地应用于军事国防、消费电子、网络通信、工业控制等各个领域。基于嵌入式芯片的工业自动化设备具有很大的发展空间，目前已经有大量的嵌入式微控制器应用在工业过程控制、数控机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统等领域。但是，在工业现场总线和以太网之间却没有一套优良的网络设备妥善处理相应数据，以利于数据在不同网间相互通讯。本文针对这种情况设计