嵌入式系统设计及应用

嵌入式系统设计及应用（精选8篇）

1.嵌入式系统设计及应用 篇一

摘要：随着计算机技术的发展，嵌入式系统被广泛应用到社会生产中。嵌入式计算机系统与普通的个人计算机系统存在很大区别，它具有节约成本、可靠性高等优势，主要被用于工厂生产设备、大型器件等的控制与监视。而随着人类社会对生产的要求越来越高，因此，需要开发一个更加高效的嵌入式系统。基于此，通过运用UML语言，对嵌入式系统进行设计，以寻求更高效的，符合社会生产需求的计算机嵌入式系统。

关键词：计算机技术；嵌入式系统；UML语言

UML语言又被称为标准建模语言，主要是被用来进行软件开发与支持模型化的计算机图形化的语言。在软件开发过程中，可以通过标准建模语言提供的可视化与模型化支撑进行软件规格、配置及构造的最优化。与此同时，它还是一种易于表达、功能强大、定义良好的建模语言，基于这些优势，将UML语言应用到嵌入式系统的开发设计中，能实现目前用户对该系统的功能、体积、功耗及可靠性的要求。

1嵌入式系统应用背景的产生

嵌入式系统是基于计算机技术，融合了电子技术、半导体技术，并对应用领域实际需求产生的一种具有功能强大、可塑性强及应用广泛的知识集成系统。由于该系统自身的优势，因此，被广泛应用于技术、资金密集的工业生产中。目前，市场中的电子产品、汽车、数码等都应用了嵌入式系统进行生产。嵌入式系统最早形成时还形不成“系统”概念，因为最初的嵌入式系统主要是依靠单片机运行的，只能执行单线程的工作程序[1]。随着计算机技术及商业社会的发展需求，嵌入系统初步形成，可以运用计算机嵌入式系统进行应用软件的编辑，执行任务管理和内存管理等功能。发展到至今，嵌入式系统已经可以实现实时的多任务操作，成为目前应用软件开发的主流，发展与应用前景广阔。

2UML语言及其框图的应用模式分析

UML语言是一种应用于计算机系统编程的可视化建模语言，在具体应用操作中可以实现满足用户对系统需求的刻画、分析、设计集成以及实现和测试，实现系统功能的构建更加合理[2]。UML建模语言可以将建立的模型数据信息运用标准的图形元素直观地展示在用户、测试人员、管理人员以及开发人员或是其他项目相关人员面前，使他们可以对系统的功能、结构设计进行更好的交流，实现对系统的良好构建。目前，市场上最为常用的建模语言主要有Booch、OMT及UML三种语言，相较于其他两种建模语言来讲，UML语言更加简化，操作简单、适用范围广泛，因此，被许多企业采用。UML语言不仅可以对静态的结构进行建模，还可以对具有动态行为的系统进行建模，因此，适用于系统的全部开发阶段。UML语言是一种可视化的建模语言，因此，该语言中的所有语素都是由一个个的框图组成的。系统设计人员应用在UML语言时，就是通过对框图的描述来实现对整个系统的设计。UML语言的框图有很多种，现针对几种主要框图进行分析。BusinessUseCase框图与UseCase：这两种框图所对应的语素不同，BUC框图所代表的语素主要是对整个系统的机构功能进行描述；而UC框图则主要是根据用户对系统的需求，进行系统功能描述。因此，经常被用来与客户之间进行交流，提取有效建构信息。Class框图：此种框图是一种静态图，代表语素主要被用来对系统中的类进行描述。通过对该框图的观察，可以清楚地了解系统中类的内容、功能以及结构关系。StateChart框图：该框图主要被用来对建模对象的状态及各个建模对象之间的转换关系进行描述，主要用来提供建模系统的动态功能[3]。此种框图在实际应用中被广泛运用到系统的实际建立中，可以生成系统构建所需的全部代码。Collaboration框图与Sequence框图：这两种框图都是对系统对象之间的相互关系进行描述的框图。但Sequence框图在进行描述时主要以时间顺序进行，而Collaboration框图则是针对系统角色与显示对象之间的交互进行着重描述。通过Collaboration框图，可以让系统建筑师与质量保证工程师及时了解分析对象的分布情况，若出现不合理状况，系统建筑师便可及时进行调整或重新分配。UML语言中包含的这些框图，在进行系统设计、建模以及分析的过程中，会提供多种不同的图片表达形式，因此，可以用在系统开发的不同阶段。将UML语言中的这些框图应用在嵌入式系统开发中，通过它们之间的有机结合可以构建出一个功能完整、一致的高效系统。

3UML语言在嵌入式系统中的有效应用

3.1以车载GPS终端为例

嵌入式系统在各个领域被广泛应用，在本文中，我们以车载GPS终端为例进行UML语言在嵌入式统中的有效应用研究[4]。机动车的车载GPS终端是用来进行实时定位的装置，被广泛应用在出租车或运输车这类需要进行调度、定位的车队中。该终端的功能实现主要通过车载GPS终端与卫星进行实时的信号传输，实现对机动车位置的掌握，进而进行准确定位。准确定位后，再通过无线通讯网络将机动车位置反馈给远程的中心系统。此时，中心指挥系统就可以清楚掌握终端反馈的位置信息，实现对机动车的远程控制与跟踪。在机动车遇到特殊情况时，中心系统可以通过终端对车辆进行控制，实现车队的正常运行。与此同时，若是车辆遇到险情，车载终端还可以起到电话功能，进行远程报警。

3.2进行嵌入式设计时对UML语言的需求分析

运用UML语言对嵌入式车载GPS终端系统需求进行分析时，可以通过UseCase框图进行系统功能分析。UseCase框图在进行系统功能表达时，在图中显示的车载GPS终端系统功能需求将其分为两部分来展示，即角色与案例。所谓的角色就是指与系统之间进行交互的人和物，而其中的案例则是用来表示系统所提供的功能块。通过UseCase框图对系统进行观察，可以帮助人们将系统实现与系统目标进行分离，因此，可以使系统开发人员详细了解系统的重要组成部分。最后，设计出的系统功能能实现用户的需求，而不会使设计人员在系统细节实现上过多地浪费时间[5]。通过观察UseCase框图发现，车载GPS终端中的角色定位主要有两类，即车载终端的用户与监控中心的用户。车载终端的用户可以通过终端进行报警。而监控中心系统的用户则可以通过系统查询车辆位置信息及发送调度信息。

3.3通过UML语言对产品进行规格说明

对系统的规格说明要求要比需求分析的显示更为详细，因此，运用UML语言进行嵌入式系统的设计，可以使系统规格说明更加清晰与直观。在对车载终端系统中的规格进行说明时，首先、可以通过Class框图进行描述。该框图可以对系统处理的数据结构进行描述，对接收到的GPS卫星信号进行描述。其次，Class框图在进行规格说明时，还要将系统进行功能模块划分，并且找出所有系统，对主要对象进行识别。之后再通过UML语言中的Collaboration框图对各对象之间的关系进行描述。最后，在进行规格说明的业务描述时，也就是对规范的操作系统完成主要功能流程的显示，此时，可以运用UML语言中的Activity框图进行展示。

4结语

通过对嵌入式系统开发需求以及UML语言的功能进行分析，发现利用UML语言进行嵌入式系统设计可以满足提高该系统的开发速度与产品质量要求。与此同时，还可以增加系统设计的可重复使用性，实现了对系统设计的优化及利用，满足了用户对系统的各项需求，具有广阔的应用前景。

参考文献

[1]禚百田.UML在空调嵌入式系统开发中的应用研究[D].青岛：山东科技大学,2010.[2]王承启.嵌入式系统设计方法研究与嵌入式避障机器人的实现[D].北京：北京交通大学,2009.[3]廖晓文.基于UML与Petri网的嵌入式系统建模方法的研究[D].广州：广东工业大学,2005.[4]曹雷,薛平贞.UML建模在嵌入式系统开发中的应用[J].现代电子技术,2013(16)：41-44.[5]陶明,唐路其.UML在嵌入式系统开发中的应用[J].江西通信科技,2013(2)：7-10

2.嵌入式系统设计及应用 篇二

1 嵌入式系统的发展历程

自从在上世纪七十年代最早的嵌入式系统的前身单片机问世之后, 经过无数科学研究人员的不屑努力, 各种各样的嵌入式微处理器和嵌入式微控制器相继出现, 正式标志着嵌入式系统进入了发展阶段, 也成为了时代发展的一部分。到现在, 嵌入式系统的发展已经有了将近四十年的历程, 在这四十年当中, 嵌入式系统已经陆陆续续的渗透到工程设计、科学研究、军事技术以及网络技术中, 成为人们生活所必不可少的一部分。而且, 随着科学技术以及计算机网络技术的不断发展, 对嵌入式系统的功能和运行的可靠性要求也变得越来越高, 使得嵌入式系统的设计和开发也变得越来越困难。

2 嵌入式系统软件设计流程

虽然嵌入式系统软件的整体设计流程跟通用软件的设计没有太大的区别, 但是在具体的性能要求上, 嵌入式系统软件的设计却有着更为严格的要求, 比如, 嵌入式系统软件对系统所具有的实时性能和可控性能就有着十分严格的要求, 设计精度要求也更高。总的来说, 嵌入式系统软件的设计共可以分为五个阶段。

2.1 确定驱动接口

嵌入式系统软件的设计主要都是在硬件驱动层的基础上进行设计的, 也就是说, 在嵌入式系统软件的设计过程中, 当在系统硬件上确定了驱动软件的接口之后, 软件的设计就已经开始了。在嵌入式系统软件的设计过程中, 首要任务就是确定软件驱动接口的有效性, 要能够满足硬件通过驱动接口对软件进行有效操作。

2.2 按照实时性划分软件功能模块

嵌入式系统的软件设计对实时性有着很高的要求, 因此, 在对软件进行设计的过程中, 一定要对软件设计的实时性引起足够重视。软件设计的实时性主要可以分为实时和分时两个部分, 由于这两个部分拥有不同的系统功能, 所以它们对设计也有着不同要求。因此, 针对这种特性, 在软件设计过程中, 可以根据实时性的不同将软件设计分成实时和分时两个部分, 然后分别对两个阶段进行设计。

2.3 生成软件代码

软件代码生成是嵌入式系统软件设计的重要阶段之一, 是根据各个模块的不同功能要求编写具体的代码, 然后通过对功能分析和总结, 确定所编写代码, 最终生成软件代码。

2.4 软件功能集成测试

在根据软件不同功能模块的不同要求编写并生成软件代码实现模块功能之后, 还要对软件中所有的功能模块进行集成测试, 在测试过程中, 仔细观察软件功能集成运行中单个功能模块所存在的问题以及各个模块之间的衔接运行问题, 如果发现问题, 第一时间对有问题的模块进行更改, 更改之后继续运行, 再次检查问题。如此反复, 直到确定整个软件的运行不存在任何问题为止。

2.5 代码固化

在完成以上所有阶段的设计之后, 就要进行最后的代码固化处理。在确定代码和功能集成运行都没有什么问题之后, 将所有的代码移植到目标机上进行固化处理和运行调试。在代码固化和调试之后, 还要让软件脱离调试环境进行试运行。

3 嵌入式系统软件设计方法应用

3.1 对软件的实时性进行设计

跟通用软件设计相比, 嵌入式系统软件设计对系统的实时性具有很高的要求, 只有保证嵌入式系统的实时性, 让系统能够在规定时间内对激励做出反应, 才能够保证嵌入式系统的正常运行。因此, 在软件设计过程中, 一定要按照实时性的不同, 将软件功能分为实时和分时两个部分对软件的实时性能进行严格、合理设计, 保证嵌入式系统软件的实时性能。

3.2 对软件的可靠性进行设计

为了能够有效保证嵌入式系统运行的可靠性, 在对软件进行设计过程中, 还需要对软件的可靠性进行合理设计。在对软件进行设计的过程中, 一定要在充分考虑嵌入式系统运行特点的基础上, 仔细编写功能模块的代码, 尽可能避免错误的出现。同时, 在编写完功能模块的执行代码之后, 一定要立即对其进行试运行, 如果发现问题, 及时进行解决, 以避免集成功能后对系统的运行的可靠性造成影响。

3.3 对软件的可拓展性进行设计

当前, 网络技术和移动网络技术更新换代的极为快速, 对嵌入式系统先进性的要求也比较高, 否则, 如果嵌入式系统跟不上网络技术的发展脚步, 最终就会被淘汰。因此, 在对嵌入式系统软件进行设计的过程中, 一定要对软件的可拓展性进行设计, 最起码, 软件的可拓展性要满足三年到五年之内的发展需求。一旦嵌入式系统软件需要进行升级和更新, 只需要插入新的功能模块或者是简单的对代码进行更改就可以完成, 不必要对原有的软件造成损坏。

3.4 混合编程, 提高软件的执行力

混合编程指的是在软件编程过程中, 同时利用汇编语言和高级语言进行编程, 这也是当前编程发展的一种主要趋势。在编程过程中, 针对不同的编程要求选择不同的编程语言, 比如, 对一些执行能力要求比较高或者是实时性要求比较高的程序的编程, 应该选择严谨性比较好的汇编语言进行编写, 而对于一些对逻辑性要求比较强的程序的编程, 可以选择利用具有一定智能性的高级语言进行编写。如此以来, 就可以同时提高软件的执行力和分析能力, 提高嵌入式系统的智能型。

4 结束语

嵌入式系统已经成为人们生活的重要组成部分之一, 因此, 在日常工作当中, 一定要对嵌入式系统的设计和开发引起足够重视。而在嵌入式系统中, 软件占据着极为重要的组成部分, 也是系统设计、开发的重点、难点, 所以, 在软件设计过程中, 一定要从软件的实时性、可靠性以及可拓展性等方面进行综合考虑, 对软件进行合理设计。

参考文献

[1]吕骏.嵌入式系统设计[M].北京:电子工业出版社, 2012.

[2]郑泽胜.嵌入式系统以及实时软件开发[J].电子科技, 2010 (01) .

3.嵌入式系统设计及应用 篇三

关键词：ARM；嵌入式系统；硬件；嵌入指纹识别

中图分类号：TP311.52 文献标识码：A 文章编号：1007-9599 (2012) 09-0000-02

一、前言

随着现代化通讯技术以及互联网技术的迅猛发展，信息家电以及信息工业也取得长足发展，嵌入式系统的重要性逐渐引起关注，在今后一段时间内，其功能也必定会有很大程度的提升，最终发展成为具有数字处理、管理、控制以及通讯等功能的系统。嵌入式系统是建立在计算机技术基础之上的，应用是其中心内容，系统的硬件及软件具有可裁剪性，可以满足专用计算机系统对功能、成本、功能以及体积等方面的要求。嵌入式系统最突出的优势在于可以从用户的现实需求出发，对系统的硬件及软件进行相应的裁剪，有效提升集成度、降低功耗及体积，对于系统的智能化水平以及网络化程度等具有重要意义。当前，技术较为成熟的指纹识别系统主要依托于PC平台，从而在很大程度上对指纹识别设备的广泛应用形成了阻碍，同时也导致系统成本上升；此外，还有不少的嵌入式系统选择的是51系列单片机充当系统的中央处理器，这样的系统只能向用户提供较为简单的人机界面，并且性能不够优越，完善的空间也极为有限。ARM处理器成本低、性能优越、体积有限并且功耗较低，鉴于其上述优点，深入分析和研究基于ARM嵌入式指纹识别系统具有重要的现实指导意义和价值。

二、理论概述

（一） ARM

ARM架构，过去称作进阶精简指令集机器，更早称作Acorn RISC Machine。是一个32位元精简指令集中央处理器架构，基于ARM架构的主要产品为低功耗且质优价廉的RISC处理器、相关技术及软件，被广泛应用于教育多媒体、DSP、嵌入式控制以及移动式应用等领域。ARM32为体系结构是当前处于业内领先水平的32位嵌入式RISC微处理器结构，被全部ARM处理器共享。由于具有较强的节能特性，ARM处理器非常适用于移动通讯领域，符合其主要设计目标为低耗電的特性。

（二）嵌入式系统

嵌入式系统主要有处理器、存储器、输入输出以及相关软件等部分构成。其中，嵌入式处理器时系统最关键的部件。当前全球共有千余种具备嵌入式处理器，每种处理器都具有自身的功能及优势，对于嵌入式系统应用而言，基本特点高性能、低能耗以及低成本；作为嵌入式系统另一重要组成部分的存储器，需要与所使用的处理器相配套，然而在功能方面，还需要关注存储器的稳定性以及容量的大小；至于系统的其他外围设备，在选择时则需要对现实需求以及处理器等情况予以全面考虑。

三、基于ARM嵌入式系统的设计及其应用

（一）硬件设计

在硬件设计方面，从用户的实际情况出发，出于有效控制成本以及降低开发难度的考虑，笔者选择了飞利浦公司研发的32位嵌入式处理器LPC2104芯片，其具有体积小、功耗低以及性能强等优势，系统结构详见下图所示。

图1 基于ARM嵌入式系统结构示意图

在实践中，比较常见的调试方式就是非插入式的JTAG调试，作为标准测试接口，借助JTAG边界扫描便可以实现与ARM CPU的通信；调试主机作用在于编译ARM程序，并借助调试程序进行调试；蜂鸣器的主要作用是报警以及反馈指纹识别系统工作情况；LPC2104的电源有两组，分别为I/O口供电电源及内核供电电源，二者的电压分别是3.3V和1.8V，因此需要选择输入电源为5V的电源芯片；利用I2C总线可以确保看门狗时钟电路与处理器之间通讯的实现，该系统选择X1228芯片，一旦芯片的电压超出或低于正常值，可以及时进行复位，并对重要数据进行保存；键盘采取扫描方式，包括六个功能性按键，可以执行上、下、左、右移动以及进入和退出等操作；该系统选择的是SMG12864B点阵型LED液晶，要先进行初始化才可以正常使用，其主要作用是对ID号、姓名、时间以及其他信息等进行显示，控制器中设置了数据地址页指针以及数据地址列指针各一个，以便用户对内部的512字节RAM进行访问；Flash存储器具有易于操作、读写可靠性高、成本低廉以及可擦写等优势，在嵌入式系统中得到普遍应用。在此次系统设计方案中笔者选择三星公司研发的K9F6408u0b芯片，其主要作用是对指纹库数据、用户信息以及出入记录等进行保存。本次系统设计方案的重点之一就是通讯模块，LPC2104具备两个UART，二者的寄存器的区别不大，分别负责与上位机PC的通讯以及与指纹识别模块的通信。因为所选择的是RS232协议，所以要选择相应的电平转换电路。LPC2104数据处理操作并不面向存储器，其唯一针对的对象就是寄存器中的相关内容，这样就在很大程度上降低了操作的难度，只需要在发送缓冲区中写入相关数据便可以完成数据发送任务。系统选择FIQ中断进行数据接收，在数据达到接收缓冲区的时候，便会出现中断，随即相应的中断程序被执行。

本系统设计方案所选择的RS232电平转换芯片MAX3232的RS232电平转换共有两组，这样便可以保证和两个串口开展有效通信。将MAX3232芯片的TTL/CMOS输入及输出信号连接到LPC2104的UART的输入及输出上，同时将MAX3232的输入输出口连接到串口9针连接器。具体的连接方式详见下图所示。在需要应用UART0的场合，首先要对TXD0以及RXD0管脚连接进行设置，在此基础上对串口波特率以及工作模式进行相应的设置，完成上述设置之后便可以正常的开展发送及接受数据的操作。

图2 LPC2104与串口连接示意图

（二）嵌入指纹识别模块及软件设计

在完成嵌入式系统的硬件设计的基础上，借助UART0串口嵌入指纹识别模块便可以实现正常的系统通信。在此次设计方案中，笔者选择的是中正公司研发的主要应用于功耗较低场合的SM-60指纹识别模块。笔者所选择的指纹识别模块具有光学指纹传感器，包括性能优越的DSP处理器以及Flash等芯片，其主要功能包括处理指纹图像、提取模板、匹配模板、保存模板以及搜索指纹等，不仅如此，相关指令只需加以整合还可以实现复杂程度更高的功能。

系統程序是由通讯及管理两大内容构成的，以指纹识别模块相关协议为主要依据进行编写。一方面是对指令帧进行发送，对相关数据进行接收和校验，另一方面是在数据库中添加用户信息，同时对诸如用户姓名、ID号以及开启时间等门禁开启记录进行保存。利用键盘以及LCD液晶显示，可以实现对现场的控制操作以及显示，此外还可以在液晶屏菜单中进行选择，对指纹库进行增加或删除，或者是对个人信息进行修改，除此之外，依据LPC2104单片机的指示，还可以执行录入指纹、处理图像、提取特征、生成及保存模板、对比指纹以及搜索指纹等操作。只需按下相应的按键便可以执行与该键盘相对应的程序。

四、结语

本文首先对ARM及嵌入式系统整体设计方案进行简单介绍，之后分别从硬件平台设计、嵌入指纹识别模块以及软件等方面对基于ARM嵌入式系统设计进行全面阐述。选用ARM公司所研发的ADS软件，可以仿真实现指纹识别设备自身所具备的一系列的功能。除此之外，在LPC2104的Flash芯片中对相关程序进行固化，还可以取得脱机工作效果，所以，依托于ARM嵌入式系统的指纹识别系统，可以确保用户对系统性能、成本、功耗以及体积等方面的要求的实现，从一定意义上讲，未来指纹识别设备的发展将会朝着小型化和嵌入式趋势发展。笔者在此次的设计方案中对指纹识别技术以及嵌入式技术进行了有效的融合，系统的成本得到了有效控制，在生活小区物业管理、政府以及军事等领域的身份甄别等方面将会有极大的应用空间。

参考文献：

[1]胡振国.基于ARM的嵌入式软硬件系统设计与实现.电子科技大学,2010,04,01

[2]陆巍.嵌入式数控系统人机界面及系统软件研究与开发.浙江大学,2006,01,01

[3]李澎,吴云洁.基于ARM的嵌入式系统的设计及在转台控制系统中的应用.仪器仪表用户,2007,03

[4]郭朗.基于ARM的嵌入式系统设计.电子科技大学,2007,04,01

[5]高文青.基于ARM9的嵌入式视频采集系统的研究与应用.武汉理工大学,发表时间,2008,04,01

[6]何宝宏.IP虚拟专用技术[M].北京:人民邮电出版社,2002

[7]戴宗坤,唐三平. VPN与网络安全[M]. 北京:电子工业出版社, 2002.5-14

4.《嵌入式系统》课程设计题目 篇四

课程设计题目及要求

设计报告要求：

1.课题研究意义、现状及应用分析； 2.课题总体方案设计及功能模块介绍； 3.系统硬件平台及接口设计；

4.系统软件功能设计，包括必要的注释； 5.总结、心得体会； 6.附主要的参考文献。

课程设计题目：（以下题目仅供参考，可自拟题目）

基于ARM的LED点阵显示系统的设计与实现

要求：在ARM开发平台下，实现接收串口发送的数据，在16*16的点阵屏上显示，按键上设置几个固定显示内容，当按下相应的按键时，点阵屏上显示相应的内容。

基于ARM的环境监测系统的设计与实现

要求：在ARM开发平台下，实现采集环境的温度、湿度、烟雾等参数的设定，在液晶屏上显示出来。基于ARM的步进电机控制系统的设计与实现

要求：在ARM开发平台下，实现步进电机的驱动，可通过实验平台上的电位器调整电机的转速，或者用按键控制电机的运转。ARM实验平台的Android移植

要求：将开源的Android平台移植到ARM实验平台下。

基于ARM的CAN总线通讯系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台CAN通信程序，实现两个ARM平台或ARM与其它设备的CAN通信。可将CAN总线接收到的数据通过串口输出，同时可将串口接收到的数据通过CAN总线接口发送出去。

基于ARM的RS485通讯系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下编程RS485通信程序，实现两个ARM平台或ARM与PC机之间RS485通信。

基于ARM的嵌入式Web服务器设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下移植一个嵌入式Web服务器（如BOA或THTTPD），并实现基于ARM平台的Web动态网页监测系统。

基于ARM的嵌入式数据采集系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台下编写ADC接口的模入/模出程序，实现基于ARM平台的嵌入式3路模拟信号的数据采集，并将采集到的数据通过串口或液晶 输出结果。

基于ARM的无线数据终端设计

要求：用ARM处理器作为主控器，与GPRS模块进行通信，能够实现收发短信、拨打接听电话、连接数据服务器等功能。基于ARM的无线数据采集系统设计

要求：用ARM处理器作为主控器，与GPRS模块进行通信，通过发送短信到平台上获取平台采集到的数字量信息（温度、湿度、电压等信息）。基于嵌入式系统的无线传感器网络的应用研究

要求：（无线传感器网络是集成了传感器、嵌入式系统、网络和无线通信四大技术而形成的一种全新的信息获取和处理技术,它是一种新型的无基础设施的无线网络,能够实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对其进行处理、传送到需要这些信息的用户）基于UcosII在ARM平台上的移植 要求：将UcosII移植到ARM9或者ARM11平台上

MPlayer播放器在ARM9（或ARM11）平台上的移植与实现

基于ARM的建议GUI的设计

要求：设计一个简易的GUI界面，在ARM平台下运行，并实现简单的交互。

基于ARM的TCP网络通讯系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下编写以太网接口的TCP通讯程序，要求：将MPlayer播放器移植到ARM平台上，并且能够运行 实现两个ARM平台或ARM与PC机之间的TCP协议通讯系统。

基于ARM的UDP网络通讯系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下编写以太网接口的UDP通讯程序，实现两个ARM平台或ARM与PC机之间的UDP协议通讯系统。

基于ARM和MiniGUI的嵌入式图形用户界面设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，采用MiniGUI图形界面编程方法，实现基于ARM平台和MiniGUI图形界面的嵌入式测控操作平台。

基于ARM和QT的嵌入式图形用户界面设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，采用QT图形界面编程方法，实现基于ARM平台和QT图形界面的嵌入式测控操作平台。

基于ARM和Linux的步进电机控制系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，编程实现基于ARM平台的步进电机控制系统方案。

基于ARM和Linux的直流电机控制系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，编程实现基于ARM平台的直流电机控制系统方案。基于ARM和Linux的CAN总线通讯系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下编写CAN总线通信程序，实现两个ARM平台或ARM与PC机之间CAN总线通信。

基于ARM和Linux的CAN总线远程监控系统研究与设计

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下编写CAN总线通信程序，并设计和实现一个基于ARM平台CAN总线远程监控系统。

基于ARM的视频监控系统设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，采用USB接口的摄像头模块，设计和实现基于ARM平台视频监控系统。

基于ARM的Modbus/TCP主站协议程序设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，基于ARM平台的RJ-45以太网接口，设计和实现基于ARM平台Modbus/TCP主站协议程序，该Modbus/TCP主站协议可与基于ARM平台或PC机的Modbus/TCP从站协议实现通讯。

基于ARM的Modbus/TCP从站协议程序设计与实现

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，基于ARM平台的RJ-45以太网接口，设计和实现基于ARM平台Modbus/TCP从站协议程序，该Modbus/TCP从站协议可与基于ARM平台或PC机的Modbus/TCP主站协议实现通讯。基于ARM和Linux的嵌入式测控系统研究与设计

要求：在嵌入式ARM平台及Linux环境下，可在ARM平台的AD/DA、串口、以太网接口、CAN总线接口等基础上，采用QT或MiniGUI图形用户编程方法，设计和实现基于ARM平台和Linux的嵌入式综合测控系统。

Mplay在Linux平台下的移植与实现

要求：将Mplayer移植到嵌入式实验平台下，可实现视频和音频文件的播放。

基于S3C2410/S3C2440的嵌入式Web服务器Boa移植

要求：将实验箱或开发板连接到网络中，可以通过计算机访问到开发板上的静态网页。

1.ARM－Linux 嵌入式系统在农业大棚中的应用（温度、湿度和二氧化碳浓度是影响棚栽农作物生长的3 大要素。为了实现农业大棚中这3 种要素数据的远程实时采集,引入了当前嵌入式应用中较为成熟的ARM9 微处理器和Linux 嵌入式操作系统技术, 采用温度传感器PH100TMPA、湿度传感器HM1500 和二氧化碳浓度传感器NAP221A ,设计一种基于TCP/ IP 协议的嵌入式远程实时数据采集系统方案。从硬件设计和软件实现2 方面对该系统进行具体设计。）

2.ARM系统在LED显示屏中的应用（利用ARM系统控制彩色LED显示屏）

3.ARM 嵌入式处理器在智能仪器中的应用（设计一种基于ARM 嵌入式处理器系统的智能仪器的硬件和软件设计方案, 并结合uc/o s2II或者 Linux嵌入式实时操作系统, 给出一套完整的任务调度和管理的方法, 最后用实例说明）

4.ARM系统在汽车制动性能测试系统中的应用（采用ARM系统构建一个路试法的汽车制动性能测试系统）

5.ARM 嵌入式控制器在印染设备监控中的应用（针对拉幅热定型机,设计一种基于485 总线的分布式监控系统。用ARM 嵌入式控制器实现主、从电机的同步运行和烘房温度的控制;在PC 机上用VB6.0 设计转速和温度的监控画面;实现ARM、变频器和PC 机之间的数据通信。）

6.基于ARM系统的公交车多功能终端的设计（完成电子收费、报站、GPS定位等功能）

7.基于ARM9的双CAN总线通信系统的设计（设计一种基于ARM9内核微处理器的双路CAN总线通信系统。完成系统的总体结构、部分硬件的设计,系统嵌入式软件的设计,包括启动引导代码U214118操作系统内核、文件系统以及用户应用管理软件四个部分。）

8.基于ARM9 和Linux 的嵌入式打印终端系统（嵌入式平台上的打印终端的外围电路连接设计、嵌入式Linux 的打印机驱动程序开发和应用程序的开发）9.基于ARM 的车载GPS 终端软硬件的研究（重点研究基于ARM 的导航系统的软硬件设计）10.ARM系统在B超系统中的应用（完成系统软件硬件设计，包括外围电路）

11.基于ARM 的嵌入式系统在机器人控制系统中应用（提出一种基于ARM、DSP 和arm-linux 的嵌入式机器人控制系统的设计方法, 完成控制系统的功能设计、结构设计、硬件设计、软件设计）

12.基于ARM的视频采集系统设计（完成系统软件硬件设计，包括外围电路，采用USB接口的摄像头）13.基于ARM的高空爬壁机器人控制系统（构建一种经济型的爬壁机器人控制平台, 与上位机视觉定位和控制系统结合,使其适用于导航与定位、运动控制策略、多机器人系统体系结构与协作机制等领域。）14.基于ARM 嵌入式系统的拟人机器人控制器的设计（提出在拟人机器人控制器的设计中使用ARM 9 处理器S3C2410 和RT2Linux构建小型拟人机器人控制器的系统架构, 从硬件和软件上实现以拟人机器人的行走的控制。）

15.基于ARM嵌入式系统的软测量应用（在基于Windows CE或者Linux操作系统的ARM嵌入式系统上实现一套通用工业过程软仪表。选用ARM嵌入式系统作为硬件平台, 基于普通PC 机上的嵌入式应用软件开发包EmbededVC + + 开发, 应用双重RBF 神经网络的模型作为软测量的数学模型。该软件包采用面向对象的软件体系结构,模块可以划分为系统调度、数据预处理、系统组态、核心算法、通讯和人机界面等6 个模块。）

16.基于CAN与嵌入式Linux的经济型数控系统（设计了一种基于CAN总线的嵌入式L inux215D数控系统，要求系统具有很好的开放性, 分布性和实时性）

17.基于ARM和GPRS的无线数据通信系统设计（完成基于ARM和GPRS的无线数据通信系统的软件硬件设计）

18.基于S3C2410平台与嵌入式Linux 的图像采集应用（在基于嵌入式Linux 系统的S3C2410平台和在平台上进行开发所需的软件环境上实现图像采集这一应用,完成图像采集程序的实现，和JPEG 压缩的实现。）

19.基于uC/OSⅡ和ARM 芯片L PC2119 的基础上,研究μC/ OS-Ⅱ在鱼雷制导系统中的应用，成为系统软件和硬件设计）国防生 109.嵌入式系统设计中FLASH 存储器的应用研究（利用嵌入式微控制器实现对FLASH 的读取、编程和擦除操作, 为嵌入式系统功能扩展解决存储空间不足的瓶颈问题, 提供一个可靠的解决方案，完成系统的软件和硬件设计）

110.嵌入式系统网络接口模块设计（采用高速高性能的L PC2132 微控制器与以太网控制器ENC28J 60 和接口芯片MAX232 相连接实现网络接口模块软件和硬件设计）

111.嵌入式系统网络接口模块设计（设计基于TCP/IP的网络接口模块的软件和硬件设计）

112.嵌入式系统在DSP 与网络接口中的应用研究（根据嵌入式系统组成及其特点, 完成嵌入式系统在DSP与网络接口中的软件和硬件设计）

113.嵌入式系统在EPON系统开发中的应用研究（以PASSAVE公司提供的EPON解决方案为基础，利用PASSAVE公司的MAC控制芯片APS5001和APS6201开发OTL和ONU，对EPON的实际应用进行研究）114.嵌入式系统在LED大屏幕异步控制器中的应用研究（设计一款基于32位高性能ARM处理器和uC/OS-II的LED大屏幕异步控制器，充分利用uC/OS-II高效的多任务管理功能和ARM处理器强大的运算能力，实现单屏幕多窗口的任意位置显示，使得屏幕显示内容变得更加丰富，显示方式变得更加灵活）115.基于嵌入式系统的VGT:(variablegeometieturbine)涡轮增压器控制器的应用研究（对SOCP用于VGT等现代工业控制进行一些研究，包括嵌入式处理器系统、接口系统、DSP系统、数字通信系统、存储电路及数字系统）

116.嵌入式系统在变电站继电器保护系统中的应用研究（完成系统的软件和硬件的设计）117.嵌入式系统在变电站综合自动化系统中的应用研究（本装置主要用于企业内部变电站电力线路保护的应用，设计一种基于ARM和嵌入式实时操作系统的微机线路保护装置，实现保护、测量和通信功能）118.嵌入式系统在车辆导航监控系统中的应用研究（结合GPS全球卫星定位技术、GIS地理信息处理技术、CDMA数据通信技术以及嵌入式系统等高新技术对嵌入式系统在车辆监控系统的应用进行研究，实现 具备全天候定位、视频图像采集与无线传输等功能的GPS车辆监控系统）

119.嵌入式系统在车载导航中的应用研究（对嵌入式技术在车载导航系统中应用的关键技术进行研究）120.嵌入式系统在抽油机无线监控中的应用研究（以嵌入式系统为主控单元,以GSM网络为数据通讯介质的抽油机无线监控系统的软件和硬件设计）

121.嵌入式系统在船舶监控系统中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）122.嵌入式系统在大型设备无线故障诊断中的应用研究（针对某大型装备对故障诊断系统的智能化和便携化要求,提出一种基于无线嵌入式系统检测技术的在线监测与故障诊断的方案,各检测终端固化于装备上,主机与各智能检测终端通过无线网络通讯,从而免去了主机与各终端间的连接电缆,实现了诊断系统的小型化和智能化）国防生

123.嵌入式系统在道路检测系统中的应用研究（采用TI 高性能的DSP C5507 作为道路图像核心处理元件,实现道路信息的提取和视频图像的J PEG2000 压缩.同时采用Motorola 公司的MCF5307 实现系统的任务调度和道路信息的网络传输,完成了嵌入式μClinux 操作系统的移植,实现在道路检测系统中的组网应用）

124.嵌入式系统在电机远程监测中的应用研究（针对电机系统这一关键设备的远程网络监测，提出了在ARM处理器(主机)上运行嵌入式操作系统，远程监控客户机的网络监测方案）

125.嵌入式系统在电力通信服务器中的应用一人机界面设计（研究基于嵌入式Linux的电力通信服务器开发技术;硬件系统采用ARM9处理器;软件功能的实现与完善主要基于Linux操作系统及开发环境;利用嵌入式图形界面开发工具MniiGUI设计用户界面）

126.嵌入式系统在电子警察中的应用研究（完成智能综合电子警察自动监测系统的软件和硬件的设计）127.嵌入式系统在断路器智能控制中的应用研究（完成基于嵌入式系统的断路器智能控制器的软件和硬件设计）

128.嵌入式系统在多端口电缆气压采集器中的应用研究（针对目前国内电缆气压采集器的现状及存在的问题,针对这些问题提出解决方案,并从硬件和软件两个角度对解决方案中采用的嵌入式系统(AT91RM9200 + Linux)为核心的采集器进行软硬件设计）

129.嵌入式系统在发射装置中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）国防生

130.嵌入式系统在高速织机控制中的应用研究（将嵌入式系统应用于高速织机控制系统，对其硬件的关键部分(嵌入式处理器的控制接口部分)和软件进行设计）

131.嵌入式系统在工程地震仪的应用研究（完成基于ARM处理器和嵌入式操作系统Windows CE.Net的微型工程地震仪的软件和硬件设计）

132.基于嵌入式实时操作系统的嵌入式控制系统研究（完成系统的软件和硬件设计）

133.嵌入式系统在工业控制中的应用研究（完成一个嵌入式工业控制系统的软件和硬件设计）

134.嵌入式系统在工业以太网监控中的应用研究（嵌入式系统在以太网工业监控中主要担当的任务是将现场的各种输入信号转换成可以直接连入以太网的输出信号，并实时接受远程客户端控制和访问，完成嵌入式现场终端的软件和硬件设计）

135.嵌入式系统在过电流保护装置中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）

136.嵌入式系统在环保监测领域内的应用研究（研制适用于环境监测系统实时性传输要求的监测传输控制器。采用GPRS或CDMA方式，解决原有监测传输控制器的费用高、覆盖范围小的问题。并实现了系统中随意增加或减少污染源的监测点）137.嵌入式系统在环境监控中的应用研究（采用嵌入式技术环境监控系统,通过嵌入式网络监控编码器实现本地压缩和存储,同时把音视频数字信号通过网络传送到监控中心,使客户端能在PC 上基于Windows系统即可实时的查看到监控信息）

138.嵌入式系统在机房监控中的应用研究（利用嵌入式机房监控系统,解决机房监控系统的远程控制、程序维护等问题）

139.嵌入式系统在机器人视觉中的应用研究（开发一种通用的嵌入式系统平台, 进行操作系统的移植和图 像匹配等算法的研究, 并将其应用于移动机器人的视觉导航）

140.嵌入式系统在激光测量中的应用研究（利用嵌入式系统对激光测距仪进行控制及数据通信和处理, 并把参数显示在屏幕上）

141.嵌入式系统在加油站信息管理系统的应用研究（对加油站储油罐油品信息的采集是掌握成品油销售、库存等信息的重要手段，通过对罐内油品液位、温度、油气浓度的实时监控，石油公司就可以直接或间接地获取油品销售过程中各种信息）

142.嵌入式系统在静力测量中的应用研究（研究嵌入式系统在静力测量中的应用，目标机作为嵌入式系统应用平台，充分考虑系统的功能、可扩展性、功耗和体积要求，制定相应的组成模块。硬件系统由核心板和扩展板构成；而软件系统由引导程序、操作系统和文件系统组成）143.嵌入式系统在军用电子设备故障诊断中的应用研究（电子装备现有的故障诊断系统一般无法完成装备工作过程中的实时在线状态监测。利用多种非接触式的传感器信息融合技术、以太网网络通信技术, 设计现场级嵌入式状态监测系统, 采用嵌入式微处理器构建最小系统实现实时地对系统各个重要部分进行信号采集和在线状态监测, 为在线智能故障诊断系统提供诊断信息）国防生

144.嵌入式系统在楼宇设备监控系统中的应用研究（以高性能的32位嵌入式芯片ARM920T为平台，以楼宇变配电监控系统为应用对象，针对系统各个构成部分进行研究开发）

145.嵌入式系统在螺纹探伤仪中的应用研究（钻具事故主要是由于钻具螺纹部分产生疲劳断裂而造成的。利用涡流原理研制出了钻具螺纹专用无损检测仪器,该仪器由于采用了嵌入式网络模块ETR100 ,利用C 语言进行复杂的计算编程,简化外围电路的设计,无需标准试块进行标定）146.嵌入式系统在气浮转台无线测控实验中的应用研究（完成基于实时嵌入式系统的气浮转台无线测控通信子系统的软件和硬件设计）

147.嵌入式系统在数控零编程滚齿机中的应用研究（将嵌入式技术与数控零编程思想相结合,以μCOS2Ⅱ实时操作系统为核心,建立一套具有友好人机界面的零编程数控系统。突破传统的手工编写数控程序的方法,实现NC程序的自动生成;而且通过USB接口将系统巧妙的设计成了一个可移动的存储器,间接的扩大数控系统的存储容量;通过RS232串口,系统还能与滚齿机床实现NC程序的上传和下载,构成一个集NC程序自动生成、存储和传输的集成化系统）

148.嵌入式系统在铁路道口报警系统中的应用研究（完成嵌入式铁路平交道口自动报警系统的软件和硬件设计）

149.嵌入式系统在网络化销售系统中的应用研究（完成基于嵌入式处理器、嵌入式Linux 和GPRS 的网络化销售系统的软件和硬件设计）

150.嵌入式系统在微机继电保护中的应用研究（完成基于ARM9 和μC/OS-II 的微机继电保护系统的设计方案。系统以AT91RM9200 芯片为核心构成高速保护装置，利用实时嵌入式操作系统μC/OS-II，完成复杂的继电保护，而且保证装置的处理速度）

151.嵌入式系统在线路多参数自动测量系统中的应用研究（利用嵌入式系统控制多个传感器同时测量轨道线路,通过特定算法计算出线路不平顺程度,指导线路养护维修工作,确保列车运行安全）

152.嵌入式系统在相关处理机中的应用研究（利用FPGA和嵌入式系统实现千兆以太网传输系统，并将该系统应用在硬件相关处理机中。改善现有系统对LTA数据的采集和传送，而且缩短后处理的时间）153.嵌入式系统在消弧线圈接地系统中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）

154.嵌入式系统在心脏疾病检测中的应用研究（以嵌入式系统为平台，设计无线远程心电监护系统和心音分析仪，综合运用嵌入式单片机技术、无线射技术、嵌入式TCP/IP网络技术、USB通信技术等）155.嵌入式系统在新型矿用充电机中的应用研究（设计以嵌入式微控制器S3C44B0X为核心的控制电路所组成的新型矿用充电机，对基于ARM核嵌入式系统的PWM输出电路、高精度的检测电路、人机接口电路和保护电路的软件和硬件进行设计）156.嵌入式系统在信息家电网络中的应用研究（针对多总线、多协议的传统智能家居系统管理不方便,可操作性差等缺点,提出一种基于嵌入式系统,通过RTL8019AS 以太网芯片实现和以太网通信的方案）

157.嵌入式系统在蓄电池充电中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）

158.嵌入式系统在液晶电光特性测试中的应用研究（完成一种智能液晶电光特性测试仪的设计，该设计以ARM9微处理器为控制和数据处理核心，并引入WINDOWS CE操作系统，带有用户图形界面，操作简单，可实现对液晶电光特性参数的智能测量和数据图形的显示输出）

159.嵌入式系统在医疗监护领域中的应用研究（以Intel公司的PXA255系列处理器，Linux在嵌入版本，MINIGUI图形工具包为平台，研究医疗嵌入式电子产品软件研发的技术特点）

160.嵌入式系统在医疗仪器上的应用研究（研究嵌入式系统在医疗仪器上应用的可能性、方法）

161.嵌入式系统在远程复位控制中的应用研究（设计基于嵌入式系统在远程复位控制器，系统采用微控制器作为控制核心,MT8870为音频解码芯片,以PSTN公话网为信号传输控制介质）

162.嵌入式系统在远程监控中的应用研究（对嵌入式系统进行软硬件的选择和设计。从价格、性能和功耗三方面考虑，核心硬件设计选用基于AR划7TDMI的32位处理器S3C44BOX作为主控芯片。软件分两部分:一是嵌入式操作系统的选择，二是在对TCP/PI协议理解的基础上，选择了一种适用于嵌入式系统的协议栈，并将其移植到嵌入式系统中）

163.嵌入式中央储备粮直属库远程监控系统设计（以中央储备粮某直属库远程自动监控系统项目为背景,完成嵌入式远程自动监控终端的设计。系统软件设计采用结构化设计中的模块化程序设计方法,根据功能的不同进行模块的划分,功能模块包括底层设备驱动模块、用户界面模块、GPRS 网络模块、通信协议模块等。嵌入式中央储备粮直属库远程监控系统实现粮库的分散控制与集中管理，和粮库的智能控制）

164.嵌入式系统在远程图像监控系统中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）

165.嵌入式系统在智能电梯中的应用研究（完成一种应用于电梯控制系统中的新型、高效的嵌入式控制系统的软件和硬件设计）

166.嵌入式系统在智能交通中的应用研究（根据嵌入式系统产品在ITS(In2telligent Traffic System ,智能交通系统)应用中的工作稳定性高、环境适应能力强和设备独立性三个特点，探讨嵌入式系统在智能交通系统中应用）

167.嵌入式系统在中小型水电站中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）168.嵌入式系统在自动化仪表中的应用研究（选择高性能的嵌入式微处理器,研究新型智能化、网络化的仪器仪表）

169.嵌入式语音识别及控制技术在智能家居系统中的应用研究（完成基于语音识别控制的智能家居系统方案设计。系统分软件和硬件两部分，上位机实现语音采集和识别、处理，发出相应的动作命令，通过串行通信，构成串行控制网络，控制具备符合接口规范的设备，通过语音实现对家用电器的遥控。对语音识别技术进行研究。经分析比较，采用基于HMM识别算法的MicrosoftSpeech SDK语音开发平台进行开发）

170.嵌入式远程数据采集系统技术的应用研究（利用嵌入式数据采集模块和网络通信技术，将分散的现场数据采集后传送到数据服务器进行集中处理）

171.嵌入式在小型网络视频服务器中的应用研究（完成一种基于嵌入式系统的小型网络视频服务器硬件和软件设计）

172.嵌入式在液位监控系统中的应用研究（针对液位远程监控的要求,把嵌入式与Internet技术相结合,采用了B /S(Browser/Server)模式对液位实施远程监控。在控制策略上,则采用九点控制算法,对液位实行控制。用户只需要在其他计算机上利用通用的网页浏览器,通过以太网访问监控页面的形式进行监控）。173.嵌入式智能代理在制造系统中的应用研究（多代理技术(Multi2Agent)在制造系统中的应用,提高了制造系统的柔性,智能性和可重构性。采用嵌入式技术和智能代理技术相结合的嵌入式智能代理技术,实现多代理系统中设备智能代理的方案。该智能代理以嵌入式微控制器ARM为硬件核心,以嵌入式实时操作系统μC /OS2Ⅱ为软件平台。各智能代理间通过以太网实现互连和信息交互,共同协调完成加工任务）174.嵌入式智能机器人路径规划应用研究（研究智能机器人路径规划算法的研究现状, 指出各种算法的优 缺点, 提出建立嵌入式智能机器人路径规划平台, 实现基于嵌入式实时系统的智能机器人路径规划算法）

175.嵌入式状态监测与故障诊断装置的设计（将工业以太网技术应用于工业设备监控系统，实现基于32 位高性能处理器AT91RM9200 的嵌入式远程状态监测与故障诊断装置）

176.嵌入式系统在变电站控制系统中的应用研究（完成系统的软件和硬件设计）177.一种嵌入式微调度器的实现方法研究（分析常见嵌入式操作系统的任务调度算法,提出一种新的应用于智能仪表的实时任务调度算法,并在典型的8 位、16 位SoC 上进行设计,实现基于这种算法的嵌入式操作系统）

178.在嵌入式系统开发中仿真软件的特殊应用研究（在开发工业控制系统配套软件过程中应用嵌入式仿真软件）

179.占先式实时内核μC/ OS2II 在车辆动态监控/ 调度实验平台中的应用研究（为了满足车辆动态监控/ 调度实验平台车辆模拟系统实时多任务工作的需要,在系统主控CPU TMS320L F2407A 上移植嵌入式实时操作系统(RTOS)μC/ OS2 II ,开发基于μC/ OS2 II 内核的实时多任务软件系统,以满足系统正常工作时对多路传感器数据和上位机控制信息的实时处理。在μC/ OS2II 内核移植的基础上,按照系统需要划分任务、确定任务优先级、实现任务间通信和同步的具体方法进行研究）

5.嵌入式系统设计及应用 篇五

作者： WuYJ@263.net.cn

摘要：设计一种能够在典型嵌入式环境下应用的线性文件系统，为嵌入式系统Flash空间的管理提供一种非常有效的手段。它包装和通用文件系统类似的API接口，设计的实现独立于实时操作系统(RTOS)和具体的Flash典型，可方便移植到不同的嵌入式应用中。

在嵌入式系统中，为了便于对闪存(Flash)空间进行管理，会采用文件的形式来访问Flash。目前，可以购买到的Flash文件系统一般都是兼容DOS的文件系统(Flash File System，FFS)，这对需要一个具有复杂的目录层次，并且DDS文件兼容的系统来说是必要的;但是对大多数的嵌入式应用来说，这种文件系统太过奢侈。笔者在参与嵌入式系统项目的时候，设计了一种线性文件系统，它适用于大多数的嵌入式应用对Flash文件系统的需求。

线性文件系统设计基于三个目标：一是提供给应用程序通过文件名而不是物理地址访问系统Flash的能力;二是文件系统的设计独立于实时操作系统(RTOS)，这样可以很容易移植到不同的嵌入式应用中;三是设计统一的底层接口，适应不同的Flash类型。本文设计的线性文件系统为典型的嵌入式系统提供了所需的类文件系统能力。需要注意的是，本文件系统不支持复杂的Flash扇区擦写次数均衡算法，没有目录层次，并且和其它的文件系统不兼容。

1 线性文件系统

线性文件系统的设计思路是这样的：文件分为文件头和文件数据区两个部分，每个文件按照顺序存放在Flash中，以单向链表来链接文件。文件的起始部分是文件头，包含文件的属性、指向下一个文件头的指针、文件头和文件数据区的32位循环冗余校验和(CRC32)等。文件头用一个32位的字来表示文件属性，每位表示一种属性，如数据文件或者是可执行文件，是否已删除的文件等，具体可以根据应用的需要来定义文件的属性;文件头和文件数据区维护独立的CRC32校验，使文件系统能更精确检测文件的完整性。文件的起始地址没有特殊需求，分配给文件系统的Flash大小限制了文件的大小。另外，线性文件系统作为嵌入式系统的一个功能模块，它为应用程序提供与标准文件系统类似的API接口，如：read()、write()、open、close()、stat()和seek()等。对于同时在多片Flash的系统而言，每片Flash相当于一个目标，文件都可存储在任何一片中(当然受物理空间限制)，但不能跨片存储。

图1 Flash文件系统空间

在第一个文件创建之前，必须进行初始化，将所有分配给文件系统的`Flash空间擦除。当创建第一个文件时，起始位置从文件系统的起始地址开始，文件头指针指向下一个空文件的起始位置(链表尾部);第二个文件的位置从当前的链表尾部开始，同时文件头中的链表指针指向新的尾部。删除文件时，仅仅是简单地把文件头的标识位中的活动文件标识位置0，表示删除。这样，在经过多次删除之后，就有必要运行碎片整理模块来进行文件系统Flash空间的碎片整理。碎片整理模块还需要在文件系统Flash空间尾部留一个扇区来数据备份，以便当碎片整理被打断时(如下电或者复位)可以恢复文件系统。这个保留的扇区称空闲扇区。它必须放在文件系统空间之后，这样可以保证文件系统的所有文件在所占用的Flash空间是连续的。整个文件空间的分配如图1所示。

阴影部分是文件头，数据结构如下：

struct hdr{

unsigned short hdrsize; /*文件头字节数*/

long filsize; /*文件头版本*/

long filsize; /*文件大小*/

long flags; /*描述文件的标识*/

unsigned long filcrc; /*文件数据的CRC32的值*/

unsigned long hdrcec; /*文件的最后修改时间*/

struct hdr *next; /*指向下一个文件头的指针*/

char name[NAMESIZE]; /*文件名*/

char info[INFOSIZE]; /*文件描述信息*/

};

碎片整个记录区包含两种数据类型：碎片整理文件头信息表defraghdr和文件区扇区整理前后的CRC值备份表sectorcre。具体的地址分配从空闲扇区的起始地址减1开始，往前分配文件系统扇区数乘以4字节作为sectorcrc的空间;从sectorcrc起始地址减1开始，往前分配活动文件个数乘以64字节作为碎片整理文件头信息表。这两个结构定义如下：

struct defraghdr{

struct hdr *ohdr; /*文件头的原始位置指针*/

struct hdr *nextfile; /*指向下一个文件的指针*/

long filsize; /*文件大小*/

unsigned long crc; /*这个头的CRC32值*/

unsigned long ohdrcrc; /*原始文件头CRC32值的拷贝*/

long idx; /*碎片整理表头的索引*/

long nesn; /*新的文件尾的扇区号*/

long neso; /*新的文件尾的扇区偏移量*/

char *nda; /*新的文件起始地址*/

char fname[NAMESIZE]; /*文件名*/

};

struct sectorcrc{

unsigned long precrc; /*碎片整理前扇区数据CRC32的值*/

unsigned long postcrc; /*碎片整理后扇区数据CRC32的值*/

};

从上面介绍可知，除了文件数据之外，文件系统还需要如下4种额外的开销。

①文件头：这是每个文件必须的开销，如果文件名和信息域各24字节，那么整个文件头共76字节。

②碎片整理文件头信息表：每个活动(非删除)的文件在进行碎片整理时在这个表里创建一个表项，每个表项64字节。

③碎片整理前后的扇区CRC32值表：保存文件整理前后的CRC32值，总的字节数约为文件所占扇区数的4倍。

④空闲块：用来在碎片整理过程中备份当前整理扇区数据。它必须不小于文件系统其它所有扇区。

可以用下面方程计算系统开销的总和：

overhead=(FTOT*(HDRSIZE+64))+SPARESIZE+(SECTORCOUNT*8)

其中：

FTOT是总的文件数;

HDRSIZE是文件头字节数(目前为76字节);

SPARESIZE是空闲块的大小;

SECTORCOUNT是分配给文件系统的Flash扇区数，不包括空闲块。

图2 文件碎片整理

2 碎片整理

创建新文件需要占用文件系统空间;但是，由于Flash的底层技术不允许Flash中的任意地址空间被删除，而是按照扇区为单位删除，为此在删除一个文件的时候，暂时没有把整个文件所占的空间删除，仅仅是在文件头的标识里作一个删除标识，并保留在Flash中。这样，被删除文件积累到一定的数量时，就会占用相当大的空间。因此，需要整理文件系统Flash空间，使被删除文件占用的空间重新使用。图2显示了碎片整理过程。文件F1、F2和F5已经被删除，并且在碎片整理之后从Flash中被清除。

进行碎片整理的方法可以有多种。对于嵌入式系统来说，选择哪种方法，衡量的依据是复杂性和功能之间的平衡。下面讨论两种不同的方法：第一种方法相当简单，但是有缺陷;第二种方法功能强大得多，笔者在线性文件实现中即采用这种方法。当然，存在更加复杂的解决办法，但通常的情况是，所添加的复杂性会使整个文件系统的实现更加复杂。目标是保持文件存储的简单和线性，保证所有的文件都是以连续的空间存储在Flash中。

最简单的方法是将活动的文件备份在RAM中，删除分配给文件系统的Flash空间，然后将RAM中备份的所有文件拷贝回Flash。这种方法很简单，并且不需要分配一个扇区作为空闲区;但问题是，需要有一整块和分配给文件系统的空间一样大的RAM来完成这项工作。更糟的是，如果此时系统被复位，或者在删除扇区内容却还没有将文件拷贝回Flash的时候被断电，文件系统将会崩溃。因为RAM中的内容会随之选择，文件内容会被破坏掉。

我们在文件系统实现设计了一种碎片整理方法，可以防止在碎片整理过程中系统复位导致文件崩溃的情况。采用这种方法，不需要大块的RAM，但是需要预选先分配给碎片整理过程一个Flash扇区作为备份区。这个扇区的字节数不小于任何分配给文件系统的扇区。在整个文件系统中，这个扇区位于分配给文件系统最后一个扇区的下一个扇区。因为扇区可能比需要分配给非删除文件的备份的空间要小，所以它必须逐个扇区进行处理，而不是一下就把所有的碎片整理完。采用备份扇区的好处是，在碎片整理过程中，无论断电或者复位都不会破坏文件系统。当下次系统重新恢复时，会根据在碎片整理前记录的每个扇区碎片整理前后CRC值，来判断当前的文件碎片整理状态。如果上次文件整理没有完成，就会继续上次的整理。这种技术的一个缺陷是空闲扇区的擦写次数会较多。这样空闲扇区就可能因为达到擦写寿命而失败。达到这一点的关键依赖于使用的Flash、所分配给文件系

统的扇区数、文件删除和重建的频率。一个可行的解决办法采用电池备份的RAM来替换空闲扇区，可以增加Flash的整体寿命，但是对那些预算紧张的应用来说太过奢移。

具体的碎片整理过程是，首先建立碎片整理区。①为每个扇区建立2个CRC32表项;第一个CRC32是这个扇区在碎片整理前的CRC值;第二个CRC32值是计算出来的碎片整理后的CRC32值。这些CRC是当碎片整理过程被打断时，用来重新恢复整理用的。②创建碎片整理文件头信息表，每个活动的文件占用一个表项。③计算①和②的CRC值，并保存。①～③的数据保存在图1中的碎片整理记录区。第二步是文件重定位;遍历文件系统的每个扇区，处理重新定位后存储空间和该扇区相覆盖的文件。在每个扇区被重写之前，扇区原来的信息被保存在空闲扇区里。第三步，擦除Flash;遍历未使用的扇区，确认所有的扇区被删除。第四步，完整性检测：对新的文件进行检测，保证所有重定位的文件都是完整的。

3 应用分析

Flash的扇区有最大擦写次数。当前的Flash芯片一般支持10万～100万次的擦除。文件系统的应用各不相同，所以这里不能下结论说采用线性文件系统Flash的寿命会有多长。下面解释文件系统访问Flash的方法。这样用户可以根据应用来判断Flash的预期寿命。

我们所设计的线性文件系统并不进行扇区删除次数均衡，以延长Flash的使用寿命。如果所需要的文件系统频繁修改并需要扇区删除次数均衡，可以购买现成的Flash文件系统。扇区删除均衡算法大大增加了底层实现的复杂性，并且超出本文的讨论范围。一般来说，通过文件系统来管理Flash的需求远大于对Flash扇区擦写次数均衡的需求，特别是现在越来越多的Flash扇区都支持100万次的擦写。

如上面所提到的，文件系统本身提供给编程者的接口API与标准OS提供的接口类似。这可能误导开发者认为文件系统可以看作是一个硬盘，以任意的频率进行读写操作。事实并不是这样，线性文件系统碎片整理同制并没有进行擦写次数均衡，这意味着空闲扇区可能会是最早损坏的Flash扇区。因为在碎片整理过程中，空闲扇区被用作其它所有扇区的暂时存放扇区。例如在设计里，有13个扇区Flash用来作线性文件系统区，有1个扇区作为空闲扇区。假设对于最坏情况的碎片整理(13个扇区都影响到)，如果每天进行1次碎片整理，对于100 000次擦写次数的Flash而言，可用期能够超过(100 000/13/365=21)。20年是基于每天进行1次碎片整理，并且所有扇区都影响到的情况。碎片整理的频率和整理所影响到的扇区数受应用程序使用文件的限制。用户可以根据文件系统的应用来估算Flash扇区的磨损情况，并作相应的处理。

下面讨论文件系统是如何使用扇区的。Flash扇区仅仅在碎片整理时候才被擦除。当删除文件的时候，只是简单地作一个标识(文件头的一个位)。如果一个存在的文件以写的方式打开，实际的修改步骤是，删除原有的文件，并在当前文件系统的最后一个文件之后重写该文件。最后，这个过程会使文件系统的Flash空间被耗尽，这要就需要运行碎片整理程序。碎片整理程序会使已被删除文件所占用的空间被清除，所有活动的文件在Flash中的位置以连续的方式存放。每个扇区的整理过程是，扇区被拷贝到空闲扇区作备份，然后原来的扇区被删除，计算出该扇区在文件整理后的内容，写入扇区，之后删除空闲扇区的备份。文件系统从头到尾每个扇区重复这样作。在碎片整理时，如果一个扇区不需要进行碎片整理，碎片整理程序就不会动这个扇区因此，受碎片整理程序影响的扇区数目依赖于当前被文件系统占用的Flash扇区数和被删除文件在Flash中的位置。

在一个典型的嵌入式应用里，文件系统中的可执行文件本身就是应用程序。可执行文件一般是最大的文件，也是最不可能经常改变的文件。这意味着执行文件所占用的空间是相对固定的，将会减少空闲扇区因为碎片整理而进行的擦写次数。另外一方面，如果有任何文件需要定期改动，碎片整理将会更加频繁运行。

结语

6.嵌入式系统的主要应用 篇六

嵌入式系统是一种包括硬件和软件的完整的计算机系统，它的定义是：“嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可剪裁，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积和功耗有严格要求的专用计算机系统。”嵌入式系统所用的计算机是嵌入到被控对象中的专用微处理器，但是功能比通用计算机专门化，具有通用计算机所不能具备的针对某个方面特别设计的、合适的运算速度、高可靠性和较低比较成本的专用计算机系统。

嵌入式系统的应用前景是非常广泛的，人们将会无时无处不接触到嵌入式产品，从家里的洗衣机、电冰箱，到作为交通工具的自行车、小汽车，到办公室里的远程会议系统等等。在家中、办公室、公共场所，人们可能会使用数十片甚至更多这样的嵌入式无线电芯片，将一些电子信息设备甚至电气设备构成无线网络；在车上、旅途中，人们利用这样的嵌入式无线电芯片可以实现远程办公、远程遥控，真正实现把网络随身携带。其应用领域可以包括：

1．交通管理：在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式系统技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块，GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功的使用。目前GPS设备已经从尖端产品进入了普通百姓的家庭，只需要几千元，就可以随时随地找到你的位置。2．家庭智能管理系统：水、电、煤气表的远程自动抄表，安全防火、防盗系统，其中嵌有的专用控制芯片将代替传统的人工检查，并实现更高，更准确和更安全的性能。

3.POS网络及电子商务：公共交通无接触智能卡发行系统，公共电话卡发行系统，自动售货机，各种智能ATM终端将全面走入人们的生活。

4.环境工程与自然：水文资料实时监测，防洪体系及水土质量监测、堤坝安全，地震监测网，实时气象信息网，水源和空气污染监测。在很多环境恶劣，地况复杂的地区，嵌入式系统将实现无人监测。

5.机器人：嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化，高智能方面优势更加明显，同时会大幅度降低机器人的价格，使其在工业领域和服务领域获得更广泛的应用。

6.工业控制：相对于其他的领域，机电产品可以说是嵌入式系统应用最典型最广泛的领域之一。从最初的单片机到现在的工控机、SOC在各种机电产品中均有着巨大的市场。工业设备是机电产品中最大的一类，在目前的工业控制设备中，工控机的使用非常广泛，这些工控机一般采用的是工业级的处理器和各种设备，其中以X86的MPU最多。工控的要求往往较高，需要各种各样的设备接口，除了进行实时控制，还须将设备状态，传感器的信息等在显示屏上实时显示。这些要求8位的单片机是无法满足的，以前多数使用16位的处理器，随着处理器快速的发展，目前32位、64位的处理器逐渐替代了16位处理器，进一步提升了系统性能。采用PC104总线的系统，体积小，稳定可靠，受到了很多用户的青睐。不过这些工控机采用的往往是DOS或者Windows系统，虽然具有嵌入式的特点，却不能称作纯粹的嵌入式系统。另外在工业控制器和设备控制器方面，则是各种嵌入式处理器的天下。这些控制器往往采用16位以上的处理器，各种MCU，Arm、Mips、68K系列的处理器在控制器中占据核心地位。这些处理器上提供了丰富的接口总线资源，可以通过它们实现数据采集，数据处理，通讯以及显示（显示一般是连接LED或者LCD）。最近飞利浦和ARM共同推出32位RISC嵌入式控制器，适用于工业控制，采用最先进的0.18微米CMOS嵌入式闪存处理技术，操作电压可以低至1.2伏，它还能降低25%到30%的制造成本，在工业领域中对最终用户而言是一套极具成本效益的解决方案。美国TERN工业控制器基于Am188/186ES、i386EX、NEC V25、Am586(Elan SC520)，采用了SUPERTASK实时多任务内核，可应用于便携设备、无线控制设备、数据采集设备、工业控制与工业自动化设备以及其它需要控制处理的设备。

7.家电行业是嵌入式应用的另一大行业。现在只有按钮、开关的电器显然已经不能满足人们的日常需求，具有用户界面，能远程控制，智能管理的电器是未来的发展趋势。据IDG发布的统计数据表明，未来信息家电将会成长五至十倍。中国的传统家电厂商向信息家电过渡时，首先面临的挑战是核心操作系统软件开发工作。硬件方面，进行智能信息控制并不是很高的要求，目前绝大多数嵌入式处理器都可以满足硬件要求，真正的难点是如何使软件操作系统容量小、稳定性高且易于开发。Linux核心可以起到很好的桥梁作用，作为一个跨平台的操作系统，它可以支持二三十种CPU，而目前已有众多家电业的芯片都开始做Linux的平台移植工作。1999年就登录中国的微软“维纳斯”计划给了国人一个数字家庭的概念，引导各大家电厂商纷纷投入到这场革命中来，虽然最终未能获得成功，却使信息家电深入人心。如今各大厂商仍然在努力推出适用于新一代家电应用的芯片，英特尔公司已专为信息家电业研发了名为StrongARM的ARM CPU系列，这一系列CPU本身不象X86CPU需要整合不同的芯片组，它在一颗芯片中可以包括你所需要的各项功能，即硬件系统实现了SOC的概念。美商网虎公司已将全球最小的嵌入式操作系统——QUARK成功移植到StrongARM系列芯片上，这是第一次把Linux、图形界面和一些程序进行完整移植（QUARK的内核只有143K），它将为信息家电提供功能强大的核心操作系统。相信在不久的将来，数字智能家庭必将来到我们身边。

7.嵌入式系统设计及应用 篇七

在互联设备日渐丰富的今天, 汽车已不仅仅是帮助我们从A点到B点的工具。在对未来的规划中, 减少事故的发生, 解放人类成为了新时代研发的愿景, 基于嵌入式的电子化智能系统成为了达到这一目标的利器。如何将汽车主动安全的理念与飞速发展的电子系统相结合, 成为了当今重要的研究课题。

1 总体设计

基于人—车—路危险状态监控的汽车主动安全预警与干预系统, 主要包括行车环境与车辆状态的全向感知技术、基于驾驶人监控与行为辨识技术的安全驾驶策略优化技术、基于交通环境和驾驶人状态的适应式干预技术等关键技术。该系统以人 (驾驶员) 为中心, 人与车载系统, 以及道路系统的反馈, 达到共同感知、共同决策, 协同工作, 实现功能互补。

系统的功能结构如图1 所示。在这个系统中, 动态环境信息、汽车运行状态信息在被驾驶员感知的同时, 通过各种车载传感器传递到嵌入式系统。嵌入式系统将决策结果一部分直接传递给汽车各种主动安全装置, 一部分传递给驾驶员, 供驾驶员参考、决策。驾驶员结合自己的实际情况, 作出相应的决策, 采取相应的措施, 实现各种先进技术的一体化。

在汽车主动安全系统中, 驾驶员能够访问诸如:道路情况、线路方向、故障诊断、防撞警告和驾驶员的身体状况等多方面信息。由于相关数据过多, 会引起在某个给定时间内, 驾驶员难以同时接受大量的信息。那么, 就需要汽车本身具有“数据过滤”的过程, 在“安全优先”为最高优先级别的总原则下, 进行数据信息的过滤。

2 城市低速主动制动方案

主动刹车制动是指车辆在非自适应巡航的情况下正常行驶, 如车辆遇到突发危险情况时能自身主动产生制动效果让车辆减速 (但具备这种功能的车辆并不一定能够将车辆完全刹停) , 从而提高行车安全性的制动方案。

有数据统计表明, 75% 的追尾事故都发生在大约30km/h的速度下, 而本系统能够有效避免这些追尾事故:当车辆的速度达到30km/h时, 这套主动制动系统就会自动启动, 通过前风挡上的光学雷达系统监视交通状况, 尤其是车头前6 米内的情况。如图2 所示, 当前车刹车、停止或者有其它障碍物的时候, 这套系统首先会自动在刹车系统上加力, 以帮助驾驶员在做出动作前缩短刹车距离;或者它还可以通过调整方向盘, 来改变车辆行驶路径, 以避开障碍物。当然, 如果距离障碍物已经很近, 这套系统会自动紧急刹车而无需驾驶员的操作, 帮助驾驶员避免城市交通常见的低速行驶时的追尾事故。

由于是低速主动制动, 因此该系统的分析计算速度达到每秒50 次即可, 根据距离和车速等方面准确的分析出, 需要在什么时候刹车才能够避免事故的发生。而且这套系统在白天和夜间都可以正常使用, 不过和其它雷达装置一样, 在有雾、下雨和下雪的时候都会受到一定的限制。

3 高速主动制动安全方案

在高速紧急制动过程中, 采用电子机械制动系统 (electro-mechanical braking, 简称EMB作为制动方案。所谓电子机械制动系统, 就是将传统液压或气压制动执行元件转变为电驱动元件, 便于实现线控制动 (BBW:brake-bywire) 。它是一种全新的制动理念, 主要采用制动系统ECU控制直流力矩电机产生制动力, 形成行车制动。由于线控制动系统均采用电子控制装置, 能更好的与ABS、ESP等其他电子控制方式结合, 易于融入整车的电子通讯网络, 明显提高汽车的主动安全性;并且使用电控方式取消了各种液压元件, 减少了液压油由油泵通过液压管路传递到制动主缸的时间消耗, 响应速度得以极大提升。

由于EMB完全采用电子控制装置, 如图3 所示, 在系统设计时, 易于融入整车电子通讯网络, EMB系统的电子控制器根据电子踏板模块传感器的位移和速度信号, 并且结合车速等其它传感器信号, 通过整车的电子通讯网络与ABS、ESP、ACC、EFBA等其他控制方式相结合, 向车轮制动模块的电机发出信号, 控制其电流和转子转角, 进而产生所需的制动力, 能极大的提高汽车主动安全性能。

在本方案设计过程中, 主要考虑以下因素:

在约90% 的紧急制动情况下, 驾驶员往往缺乏果断, 不能迅速踩下制动踏板产生紧急制动的效果;或即使能迅速踩下制动踏板, 但却力度不足, 制动系统会判断驾驶员采用的是点制动, 同样不能产生紧急制动。

在这些情况下, 制动系统ECU利用踏板位移传感器、踏板力模拟机构、踏板力传感器等感知驾驶员对制动踏板踩踏的速度和力度大小, 得到驾驶员的目标制动力信号, 以此判断驾驶员此次制动的意图。

因此, 经驾驶员意图感知系统计算, 如果分析其属于非常紧急的制动, 制动系统ECU就会指示制动系统产生更高的制动力, 控制ABS发挥作用, 从而使制动力快速产生, 减小制动距离;而对于正常情况的制动, ECU则会通过判断不予启动ABS。通常情况下, 制动踏板的感知及判断响应速度都会远远快于驾驶员, 这大大的缩短了制动距离, 极大的增加行车主动安全性。

4 夜间预警方案

在夜间开车时, 多数驾驶人从发现前方有人或障碍物, 到做出刹车动作的应急反应时间大约为1 秒, 即汽车在120km/h的速度时已经跑了33m, 而从120km/h到完全停止的制动距离在50m以上。因此, 当驾驶员在120km/h的速度时, 必须看到前方80m以外的视野, 至少要给驾驶员3 秒的应急处理时间。可是, 汽车近光灯的有效可视距离为30-50m, 远光灯的有效可视距离70m, 故在夜间行车必须注意力非常集中, 一点都不能分神, 否则后果很严重。

在夜间行车时, 采用“近红外汽车夜视系统技术”作为预警方案。所谓近红外主动成像, 就是通过主动发出近红外光进行成像的技术。采用该技术, 在夜间行车时, 能见度无论高低, 可自动匹配车速, 智能变焦, 给驾驶员带来更宽、更远的视野范围, 距离可达150 米-400 米, 这意味着采用近红外汽车夜视系统, 可以让驾驶员提前3-6 秒发现人或障碍物, 可提前做好应急处理, 为夜晚行车的安全系数提高2-3 倍。

汽车夜视系统主要由嵌入式主控制器与四大传感器组成。

汽车夜视安全系统配置的4 大传感器 (如图4 所示) 分别为:

(1) 图像传感器, 在低照底或者零照度时, 通过红外补光, 感应波长为近红外的波段进行成像。

(2) 照度传感器, 自动检测场境的照度高或低, 当检测到场景为高照度时, 红外夜视不会启动, 当检测到场景为低照度或照度为零时, 红外夜视会自动启动, 为汽车主动安全系统补光, 给驾驶员带来更宽更远的行车视野, 当遇到强光时, 则会对强光进行抑制。

(3) 行人探测传感器, 当检测到前方有行人或大型障碍物时, 系统会自动发出语音报警。

(4) 车道偏离传感器, 当检测到汽车偏离行车道时, 系统会自动发出语音警报。

夜视系统为嵌入式主控制器分别连接摄像头和视频显示器;主控制器对摄像头采集的夜视图像进行分析, 确定当前道路环境符合远光灯的开启条件后主控制器控制汽车远光灯开启进行夜视补光。由于采用上述的结构, 该系统利用图像处理技术识别道路环境, 结合道路安全行驶的法规, 自动控制远光灯的开启和关闭, 充分利用远光灯来实现近红外夜视系统的补光, 提高了夜间驾车的安全性和舒适性。

5 道路反馈方案

随着汽车上传感器收集的信息越来越多, 通过路口设立道路信号状态监视、信息发送系统, 如图5所示, 车辆可实时得到更丰富的路况信息, 由此, 进行准确的逻辑判断, 不仅增添躲避拥堵的功能, 还能加入云端技术, 当众多车辆反馈一个地区运动、拥堵情况较严重时, 系统可以给车辆分配正确行驶路线, 从躲避拥堵, 变为疏通拥堵。

6 结论

通过利用智能化的嵌入式电子信息技术、传感技术、图像监控系统、近红外夜视技术和电子机械制动系统等技术的车载主动安全系统的方案设计, 拓展了驾驶员的认知局限性, 在人—车—路的综合信息中辨识是否存在安全隐患, 并有效的提前避免。开发高性能的行车安全状态监控技术和信息服务平台, 可为驾驶员提供有效的驾驶辅助, 有效主动降低交通事故的发生率。

摘要：通过对车载主动安全系统的研究, 设计在事故发生前提醒, 避免事故发生的主动安全预防的解决方案。以实现降低交通事故发生率, 减小交通事故带来的危害的目的。本方案主要通过嵌入式系统的智能化, 结合传感器、图像监控系统、近红外夜视技术和电子机械制动系统等技术, 提出方案设计的思考。同时, 采用嵌入式技术, 还可有效解决以往通过PC机平台出现的冗余功能部分和相对庞大的体积等, 给车载系统带来的不利影响和高额成本。

关键词：车载主动安全系统,主动制动,夜间预警,道路反馈

参考文献

[1]廖传锦.以人为中心的汽车主动安全预警信息系统研究[D].北京:重庆大学博士学位论文, 2005:4-5.

[2]主动刹车/城市安全系统.[EBOL]http://car.autohome.com.cn/shuyu/detail_16_44_436.html.July 2015.

[3]林逸, 沈沉, 王军, 任忠生.汽车线控制动技术及发展[J].汽车技术, 2004 (12) :1-3.

[4]余健.基于CAN总线的行车电子制动系统电控单元的设计与实现[D].吉林大学.2009.6-8.

8.嵌入式系统在温控系统中的应用 篇八

1.前言

温度作为一个基本物理量，它是一个与人们的生活、生产密切相关的重要物理量。生活和工业生产过程中温度作为一种常用的主要被控参数，我们需要对温度参数进行检测并利用该参数进行自动控制。采用单片机来对温度进行控制，不仅具有控制方便、组态简单和灵活性大等优点，而且可以大幅度提高被控温度的技术指标，从而能够大大提高产品的质量和数量。因此单片机对温度的控制问题是一个工业生产中经常会遇到的问题。

2.国内外发展现状

目前国内外的温度控制方式越来越趋向于微型化和智能化，温度测量首先是由温度传感器来实现的。测温仪器由温度传感器和信号处理两部分组成。随着工业生产效率的不断提高，自动化水平与范围也不断扩大，因而对温度检测技术的要求也愈来愈高，一般可以归纳以下几方面。

（1）扩展检测范围 现在工业上通用的温度检测范围为-200-3000℃，而今后要求能测量超高温与超低温。尤其是液化气体的极低温度检测更为迫切，如10K以下的温度检测是当前重点研究课题。

（2）扩大测温对象 温度检测技术将会由点测温发展到线、面，甚至立体的测量。应用范围己经从土业领域延伸到环境保护、家用电器、汽车工业及航天工业领域。

（3）发展新型产品 利用以前的检测技术生产出适应于不同场合、不同工况要求的新型产品，以满足用户需要。同时利用新的检测技术制造出新的产品。

（4）适应特殊环境下的测温 对许多场合中的温度检测器有特殊要求，如防硫、防爆、耐磨等性能要求；又如移动物体和高速旋转物体的测温、钢水的连续测温、火焰温度检测等。

（5）显示数字化 温度仪表向数字化方向发展。其最大优点是直观、无读数误差、分辨率高、测量误差小，因而有广阔的销售市场。

（6）标定自动化 应用计算机技术，快速、准确、自动地标定温度检测器。根据分析，由单片机组成的温控系统，通过在单片机外部添加各种接口电路，可构成单片机最小系统，用以实现对温度控制对象的温度的显示和控制。同时也能根据实际情况实现数据处理、报警，对各个参数以一定的周期进行检查和测量，检测的结果经处理后再进行显示和报警，以提醒操作人员注意或直接用于生产控制。

3.应用情况

嵌入式温控系统现在应用非常广泛，可以说深入到了生活的方方面面，如蔬菜大棚智能温度控制系统、贮液容器温控系统、汽车空调温控系统、电加热炉温度控制系统等。

（1）蔬菜大棚智能温度控制系统 冬季塑料蔬菜大棚最重要的一个管理因素是温度控制。温度过低，蔬菜会冻死或停止生长，所以要控制温度在蔬菜适宜的范围内。如果仅靠人工控制既耗费人力、物力，又容易发生差错。为此设计智能化温控系统，控制蔬菜大棚温度，适应生产需求。蔬菜大棚智能温度控制系统的研制水到渠成。

（2）贮液容器温控系统 贮液容器溫控系统中以贮液容器温度为被控参数，蒸汽流量为控制参数，输入贮液容器冷物料的初温为前馈控制，构成前馈一反馈控制系统，从而达到控制贮液容器温度，满足工艺要求的目的。

（3）汽车空调温控系统 现代化的汽车空调就是能将汽车室内空间的环境调整到对人体最适宜的状态，创造良好的车内环境，以提高司机的工作效率和保护乘员的身体健康。目前高档轿车中用各种微处理器完成各种控制，汽车空调温控系统技术也有了飞速的发展。

（4）电加热炉温度控制系统 电加热炉随着科学技术的发展和工业生产水平的提高，已经在冶金、化工、机械等各类工业控制中得到了广泛应用，并且在国民经济中占有举足轻重的地位。嵌入式电加热炉温度控制系统现在正被广泛地使用。

4.技术情况分析

下面对使用80C51和18B20的系统进行分析：

（1）硬件 硬件主要包括中央处理器80C51、温度传感器18B20、键盘、LED等。

（2）软件 系统软件设计时可以采用模块化的结构和层次设计思想，不仅方便了设计和使用，也有利于以后系统的扩展和升级。系统软件可以包括主程序、数据采集处理模块，可以使用PID算法，可以包括声光报警模块、通讯模块等。

从以上分析不难看出，使用单片机进行温控系统的开发已具有成熟的技术。

5.趋势

随着微电子技术的不断发展，集成了CPU、存储器、定时器/计数器、并行和串行接口、看门狗、前置放大器甚至A/D、D/A转换器等电路在一块芯片上的超大规模集成电路芯片出现了。以单片机为主体，将计算机技术与测量控制技术结合在一起，又组成了所谓的“智能化测量控制系统”，也就是智能仪器。

与传统仪器仪表相比，智能仪器具有以下功能特点：

（1）操作自动化 仪器的整个测量过程如键盘扫描、量程选择、开关启动闭合、数据的采集、传输与处理以及显示打印等都用单片机或微控制器来控制操作，实现测量过程的全部自动化。

（2）具有自测功能 包括自动调零、自动故障与状态检验、自动校准、自诊断及量程自动转换等。

（3）具有数据处理功能 具有数据处理功能，这是智能仪器的主要优点之一。智能仪器由于采用了单片机或微控制器，使得许多原来用硬件逻辑难以解决或根本无法解决的问题，现在可以用软件非常灵活地加以解决。

（4）具有友好的人机对话能力 智能仪器使用键盘代替传统仪器中的切换开关，操作人员只需通过键盘输入命令，就能实现某种测量功能。与此同时，智能仪器还通过显示屏将仪器的运行情况、工作状态以及对测量数据的处理结果及时告诉操作人员，使仪器的操作更加方便直观。

（5）具有可程控操作能力 一般智能仪器都配有GPIB、RS232C、RS485等标准的通信接口，可以很方便地与PC机和其他仪器一起组成用户所需要的多种功能的自动测量系统，来完成更复杂的测试任务。

随着嵌入式在温控系统的应用，温控系统也具有了操作自动化功能、自测功能、数据处理、人机对话能力、可程控能力等功能，随着嵌入式技术的不断发展，温控系统应用的领域会越来越大，温控系统也会向微型化、高度集成化、控制简单化等方向发展。

6.结论

嵌入式温控系统具有良好的动态性能，控制精度高，控制效果稳定、良好，可以满足各个行业的不同要求。随着智能温控系统的不断普及和发展，基于高性能处理器的嵌入式温控系统将会有更加广阔的用武之地。