杨本初[1]2005年在《面向工业应用的嵌入式无线通信网络的实时性开发研究》文中认为在工业现场环境下将无线通信技术与Internet结合,为测控系统提供实时、可靠的远程数据传输服务,最为关键的问题是对TCP/IP协议进行实时性改进以及针对工业无线信道特征设计出满足工业数据传输要求的无线通信协议—工业实时无线通信协议。本文工作就是针对TCP/IP协议的改进和工业实时无线通信协议设计的问题展开的。 首先,设计了工业无线测控系统的硬&软件开发平台。对系统的主要硬件组成进行了介绍,并对嵌入式实时操作系统RT-Linux向该系统的移植进行了详细描述。总结了基于该平台的应用开发模式。 其次,通过分析传统TCP/IP协议在实时性方面的不足,针对工业测控系统中数据收发频繁,数据简短以及实时性等数据传输特点,在层间数据传递的方式上采用一次拷贝技术和紧急数据预留缓冲;通过改进对定时器队列的管理,在差错控制方面采用减小重传延时来提高数据传输的实时性能。 最后,在对工业无线信道模型和工业信号的实时性要求进行分析的基础上,提出了设计无线数传模块所要采用的基本MAC机制—主/从Polling算法。同时提出了符合无线信道差错特性的差错控制策略,即并行性延时等待ARQ算法。本文给出了实时无线数传模块的详细设计方案,并在设计无线数传模块MAC协议时,给出了上述算法的具体实现。
徐灵伟[2]2007年在《基于uC/OS-Ⅱ的嵌入式系统及其在测控中的应用》文中提出随着互联网的普及,嵌入式系统已越来越重视网络特性,基于嵌入式Internet网络将会成为下一代工业控制网络的重要选择,并将带来工业控制新的革命。然而,目前大多数嵌入式系统还处于单独应用的阶段,工业测控领域也只是利用孤立于Internet以外的控制通信网络,如RS485,CAN,I2C等现场总线实现MCU组网,由工控机汇总和管理所有现场采集的数据信息,最后实现与外界远端客户机的通信。如果能将这些小型的嵌入式控制设备具有连接到Internet上,就可以方便低廉地将信息传送到远端客户机上从而可以实时高效地进行远程监控。但是,在工业测控系统中将这些嵌入式设备接入Internet的困难在于,工业控制网络中广泛存在8位和16位的嵌入式控制设备,而在这些以低端微处理器为核心的每一个嵌入式设备上移植TCP/IP协议栈是不切实际的。针对上述问题一种较好的解决方案是,构建一个以32位为核心的嵌入式瘦服务器,取代以PC胖服务器为主的传统网络接入方案,通过RS232、RS485和CAN总线轻量级网等方式,将多个嵌入式设备连接在一起,一方面担当TCP/IP和轻量级网之间有关协议的转换任务,另一方面为远程浏览器提供数据访问,数据传输等服务。基于以上设想,本课题利用32位ARM7核S3C4510B所提供的丰富的系统资源和强大的处理能力,通过移植运行在源码公开的实时嵌入式操作系统精简内核uC/OS-II上的一套精简的TCP/IP协议栈LWIP,提出一种应用在烟气连续排放监测系统(Continuous Emission Monitoring System,简称CEMS)的网络接入方案,将广泛应用在工业控制网络中的现场总线所采集到的数据通过Internet传送到远程监控设备。为了实现上述目标,笔者主要做了以下工作:1.编写针对S3C4510B的启动代码,初始化必要的硬件设备,创建精简内核uC/OS-II需要的一些信息,完成中断向量映射,时钟设置,内存参数设置和堆栈初始化等任务,从而将系统的软硬件环境带到一个合适的状态;2.围绕中断的处理在S3C4510B上移植uC/OS-II作了叁种不同的尝试,即嵌套式中断形式,非嵌套式中断形式和软中断系统调用形式,最后总结了移植中存在的问题并提出了改进的方法;3.根据精简内核uC/OS-II的特点,完成LWIP协议栈操作系统模拟层的封装,将LWIP移植到uC/OS-II平台上,实现TCP/IP协议栈的最基本功能;4.针对烟气连续排放监测系统(CEMS)现行网络接入方案存在的一些不足,为了产品的预研和日后的升级,将以上构建的嵌入式瘦服务器应用于CEMS中,提出一种可行的嵌入式Internet接入改进方案。
张军[3]2005年在《智能机器人嵌入式系统应用研究》文中认为伴随着机器人技术的飞速发展,机器人走进人们的日常生活,服务于家庭及各类公共场所将不再遥远。截止目前,制约机器人普及推广的关键问题是成本和功耗,因此降低成本和减小功耗比新技术的开发更为重要。而另一方面,嵌入式系统以其独特的优势,适应机器人对功能、可靠性、成本、功耗等的严格要求。本文深入研究了嵌入式系统的相关知识,探究一种通用并有效的智能机器人嵌入式控制平台。本论文的主要工作涉及以下方面:(1)在分析机器人嵌入式控制体系的基础上,以中科院自动化研究所高创中心研发的中型组足球机器人为研究对象,提出了多DSP的机器人嵌入式控制体系,进行以TI公司高端DSP TMS320C6711为主控制器的嵌入式系统硬件平台设计,以及TMS320C6711与各功能子系统的接口设计,替代目前普遍采用的以PC机主板或工控计算机的控制架构。它使得控制系统的成本降低了3-4倍,功耗仅为原来控制架构的1/4-1/3。(2)对现有的嵌入式操作系统进行分析对比,结合智能机器人控制系统的特点,选择了μC/OS-II作为机器人的嵌入式实时操作系统,并把它移植到主控制系统的处理器中。在操作系统之上,合理规划机器人的任务模块,设计应用程序,实现对各功能子系统的数据通信、控制管理。(3)探讨嵌入式Internet的实现。着重研究了嵌入式Internet的重点内容—嵌入式TCP/IP协议栈,以以太网控制器AX88796为核心设计了嵌入式网络接口原理图,并设计其与DSP的接口电路;在实时操作系统μC/OS-II下实现了LwIP TCP/IP协议栈,使机器人控制系统初步具备了网络接入的功能。
张利锋[4]2005年在《ARM在分析仪器中的应用研究》文中研究表明随着计算机技术特别是嵌入式系统的发展,传统分析仪器正在不断进行着更新换代,正在向数字化、智能化、信息化、网络化、微型化和固态化等方向迈进。目前,我国的分析仪器水平和国外同类产品之间仍有一定差距,仍需要分析仪器研究者做出更多不懈的努力。本课题即是以南京市南分分析仪器厂的国产分析仪器数字化平台项目为基础所做的进一步研究,这对于我国分析仪器进一步数字化、智能化甚至微型化的研究也起到一定的推动作用。另一方面,分析仪器作为一种嵌入式系统也要求我们紧跟嵌入式系统的发展形势和要求,尤其是对微处理器的发展和嵌入式操作系统的发展趋势应做到及时的学习和应用,这样才能更好地赶超世界分析仪器的发展水平。本课题主要从分析仪器测控系统的功能需求设计和嵌入式系统软硬件开发这两个方面着手,分别对分析仪器测控系统的结构要求、嵌入式系统的软硬件选择、分析仪器测控系统硬件和软件需求及结构设计这几方面进行了研究,尤其对本课题中所选用的ARM 芯片和RTOS—μC/OS-Ⅱ在分析仪器上的设计应用做了一定的研究。论文共分为五章。第一章简要介绍了课题的来源及其背景材料、分析仪器及嵌入式系统的发展以及作者所做的主要工作。第二章简要介绍了嵌入式系统的开发过程,包括硬件平台选择、软件平台选择以及开发平台的选择,并对本课题中的ARM 处理器和RTOS—μC/OS-Ⅱ的选用进行了必要的说明。第叁、四章是本论文的重点,主要介绍分析仪器测控系统的软硬件系统设计。第叁章介绍了本系统硬件的设计,包括硬件需求分析、硬件的选型、基本系统设计、扩展系统设计,其中针对ARM CPU—S3C44B0X 的特点对其进行了详细的设计应用。第四章介绍了本系统软件的设计,包括软件需求分析、基于ARM 的μC/OS-Ⅱ移植及应用、嵌入式TCP/IP 的移植及应用和基于多任务的软件详细设计。最后一章是总结与展望,对整个论文研究的内容和方向以及笔者所做的工作进
唐亚洲[5]2008年在《电力系统交流参数测试仪的研制》文中指出对于电力参数进行高精度、多参数的测量,是充分了解电网的运行状况,寻找并解决电力系统中出现问题以及实现电力系统自动化的重要途径。因此对于电力参数的测量,尤其是高精度、多参数、低价格、便携,稳定的实时测量就显得尤为重要,也一直是人们研究的一个重要的方向。本系统在硬件上选用了NXP公司生产的32位高速ARM芯片LPC2368作为主控制器,选用高性能多路同步16位A/D转化器和高精度的驱动放大器,满足高精度和高分辨率的要求。设计了可靠的测频电路实现对被测信号的同步采样。并对PCB的抗干扰和电磁兼容性进行了优化设计。本文就本系统中软件使用的关键算法进行了详细的论述。所有的算法都是在数字采样数据的基础上进行的,充分利用ARM处理器的运算能力,实现电力参数的实时测量。嵌入式多任务操作系统是实现现代实时测控系统复杂任务的唯一途径。嵌入式操作系统的使用,可以简化应用程序设计,克服传统前后系统开发方式中难以支持和管理多任务的缺点。本文详细说明了嵌入式实时操作系统μC/OS-II的特点和其在LPC2368上的移植过程,并对其内核进行了优化。仪器的网络化是现代测控仪器的一个重要特征,本系统设计了10/100Mb/s的以太网接口,并在μC/OS-II的基础上成功移植了嵌入式TCP/IP协议栈LwIP,介绍了LwIP在μC/OS-II下的工作原理和通信任务的设计。
张铮[6]2007年在《基于嵌入式WEB服务器的粮仓温湿度无线监测系统》文中研究说明科学储粮是粮食生产的一个重要环节，若管理不当，粮食发霉或生虫会造成极大浪费。粮仓管理中最重要的问题是监测粮堆中的温、湿度变化。国家为粮食储藏每年支付很高的费用，主要是因为监测设备成本较高，管理方式不够先进。随着无线通信，微电子技术，嵌入式及传感器技术的发展，使得研制低成本的先进粮仓温湿度监测方法成为现实。本文针对传统粮仓监测方法的不足，提出并设计了一种基于嵌入式WEB服务器，将嵌入式技术，无线通信，网络技术相结合的嵌入式无线温湿度监测系统。该系统以无线嵌入式WEB服务器为核心，若干无线数字式温湿度传感器模块为数据采集终端。无线传感器模块将采样点的温湿度值通过无线方式传送给嵌入式服务器，用户通过Internet浏览器访问嵌入式服务器，便可方便地获得现场数据和历史数据。管理员可通过浏览器增删账号、修改设置粮仓信息和服务器的相关参数。本文详细介绍并分析了嵌入式无线温湿度监测系统的软硬件设计原理和实现方法。无线传感器模块采用了射频芯片nRF9E5和数字式温湿度传感器SHT11。嵌入式服务器的硬件采用了ARM7微处理器和RTL8019AS以太网芯片来实现嵌入式服务器的功能；并采用USB接口连接大容量U盘，使嵌入式服务器可进行长时间、大容量的采样数据的备份和存储。软件方面，采用UC／OS-Ⅱ作为嵌入式操作系统，针对ARM7微处理器作了系统移植；以LWIP协议栈为基础，采用CGI接口实现动态网页；并通过USB接口访问FAT32文件系统。
王团结[7]2012年在《基于嵌入式传感器节点的机电设备在线监测网络系统的研究》文中认为机电设备的维护和管理对工业生产具有重要的实际意义,通过专用监测产品在线监测其振动信号,并对信号做分析处理,出现问题及时报警,能够在一定程度上提高机电设备的管理水平。随着嵌入式系统的不断发展壮大,互联网的不断深入各行各业,嵌入式系统与互联网相结合已经是大势所趋,本文在这样的时代背景下,提出了一种基于嵌入式传感器节点的在线监测网络系统,在关键机电设备安装监测点,每个传感器节点都是一个网络节点,所有传感器节点与监测服务器一起组成一个环形监测网络,根据监测系统各部分功能的不同,将系统划分为传感器节点和监测服务器两部分。传感器节点主要实现机电设备振动数据的采集、A/D转换及振动数据的上传。监测服务器主要对各传感器节点采集的振动数据进行分析、处理,Web服务器将分析的结果以图形和数字的方式进行信息网络发布,从而仅需IE网络浏览器即可实现对机电设备振动状态的本地监测以及远程监测。对传感器节点的硬件电路实现进行了详细阐述,按照传感器节点实现的功能,将传感器节点硬件电路分成数据采集模块硬件电路和数据网络传输模块电路,分别介绍了各模块的实现原理及具体实现方法。对网络协议TCP/IP在嵌入式系统应用的原理和实现步骤进行了详细阐述。对传感器节点的软件部分设计进行了详细阐述,对各硬件设备的驱动程序的设计、操作系统层的选型以及应用程序的设计做了细致的分析。在基于模块化设计思想上,对传感器节点应用软件进行任务划分,并对各任务的功能及具体实现方法进行了详细介绍。结合机电设备振动检测的需求,对监测服务器的软件需求进行分析,在基于模块化设计思想上,对监测服务器软件进行模块划分,并对各模块的功能及具体实现方法进行了详细介绍。根据以上研究的内容,搭建了基于嵌入式传感器节点的在线监测网络系统,结合现场设备的实验和检验以及系统的不断优化升级,必将对机电设备的管理和维护水平带来极大的提升和改善。
孙磊[8]2004年在《嵌入式以太网技术的研究》文中研究表明嵌入式系统在工业控制领域有着广阔的应用前景。如果嵌入式系统能够连接到Internet，就可以方便地实现企业的管控一体化，甚至可以方便、低廉地将信息传送到世界上的任何一个地方。因此，研究嵌入式系统与Internet的接入方法，可为新一代工业网络化嵌入系统的设计提供必要的基础，具有重要的技术意义和经济价值。 论文工作主要在以下诸方面进行了较为深入的研究和开发： 基于P89C51AD2高档单片机设计了智能温控节点的硬件电路，在设计中力求采用新技术、新器件，以期充分利用资源，追求设计的新颖性。 对智能节点中基于RTL8019AS的以太网接口，乃至实现在因特网上的数据传输等方面的软硬件设计进行了较为深入的探讨，尤其是在利用单片机的有限资源实现TCP／IP协议的嵌入式设计上，基本上掌握了开发过程和技术细节。 为了组成一个工业因特网实验平台，设计了采用双向晶闸管的加热器电路，并在PC机上开发了上位机温度控制软件。 本文共分5章：第1章是有关计算机通信和网络的一个综述，对工业以太网的意义进行了充分的肯定；第2章的内容是一个基于单片机P89C51RD2的网络化温控节点的硬件设计；第3章是温控节点基于NIP芯片RTL8019AS的以太网接口设计，介绍了论文工作在这方面的一些考虑和细节；第4章对温控节点的嵌入式软件进行描述，重点式嵌入式TCP／IP在有限的温控节点资源中的移植；第5章是一个由温控节点，上位计算机组成的网络温度控制系统的设计，该系统形成了本课题的实验平台。在论文结尾是论文的小结并将温控节点的主程序和上位机的网络通讯程序作为附录。
杨晶[9]2013年在《基于物联网的中央空调SCADA系统研究与实现》文中进行了进一步梳理节能减排是国家制定的发展低碳经济的战略方针，而中央空调系统已成为城市建筑最主要的能耗系统之一，因此研究中央空调的智能化控制与节能化管理，在国家提倡节能降耗的大环境下具有及其重要的意义。本文基于传统的数据采集与监控系统(SCADA)结构，融合新兴的物联网技术，采用物联网的感知、网络通信和应用叁层分层构建机制，设计了一套基于物联网的中央空调SCADA远程系统，实现了中央空调末端设备的智能化、网络化、节能化远程控制。围绕中央空调系统的结构特点以及系统各层设备的功能实现，论文主要进行了以下研究工作：1、在研究了物联网叁层架构和关键技术的基础上，基于SCADA系统的结构，提出了基于物联网的中央空调SCADA系统叁层架构，详细论述了系统每层的核心设备及实现方案。2、详细分析了系统网络层的通信结构和通信协议，采用Modbus/TCP协议和网关技术实现了现场总线、以太网和ZigBee的互联与通信，提供了系统多种组网方法。3、完成了系统感控层核心设备温控器节点的软硬件设计。设计选用低成本、低功耗的STM32F103VET作为主控制器，在嵌入式操作系统的支撑下，通过引入TCP/IP协议栈LwIP以及Modbus协议栈FreeModbus，实现了温控器Modbus RTU通讯和Modbus TCP通讯，同时基于Web服务和IAP技术在网络总线上实现了该温控器的软件远程自动更新功能，解决了多节点系统远程升级困难，维护繁琐的问题。4、给出了系统网络层核心设备物联网网关的软硬件设计实现方法。硬件采用模块化、接口化、标准化的设计理念，实现了主控制器STM32最小系统和各个通信模块的电路设计。软件设计开发了Modbus TCP网关服务和ZigBee网关服务程序，实现了不同链路上数据帧的相互转换，完成了感知网络与以太网的互联。5、采用力控组态软件完成了系统应用层监控软件的设计，绘制了监控界面，建立了I/O设备与实时数据库连接，并实现了基于B/S结构的Web服务，远程用户可以通过浏览器对中央空调末端设备进行智能控制与节能管理。目前该系统已被浙江为民空调科技公司初步试用于绍兴市某医院中央空调系统中的远程测控，结果表明本文的设计实现方法可行，达到了预期的目的，这将为基于物联网的SCADA系统迈向其他控制领域，实现工程实用化应用提供一种全新的思路与方法。
苑永强[10]2008年在《嵌入式智能光电传感器的研究》文中研究表明随着科学技术的发展,光电传感器的应用领域日益扩大,但目前的光电传感器性能单一、缺乏智能处理和远程传输等功能,本文提出一种光电传感器设计方案—嵌入式智能光电传感器,它是以嵌入式微处理器为核心,集成了光电采集单元、智能信号处理单元和网络接口单元的新一代传感器。它能够完成信号探测、变换处理、逻辑判断、功能计算、双向通信,内部可实现自检、自校、自补自诊断等功能的传感器。采用32位ARM处理器,它具有高性能、低功耗、低成本、低开发难度等优点,即能提高智能光电传感器运算速度同时又能简化系统硬件的设计;采用低噪声的光电采集电路和低通滤波电路,有效地增加了系统的信噪比;利用一线式DS18B20设计了温度采集电路,简化了温度采集硬件制作难度;采用嵌入式实时μC/OS—II操作系统,提高了系统的实时性能。在数据处理方面,通过MATLAB软件进行处理,对光信号和温度信号进行曲线拟合通过查表的方式,对数据进行温度补偿和控制,即提高了处理的准确度,又提高了运行速度;同时系统应用了低通、算术平均等数字滤波方法,有效的抑制了噪声信号。本文在μC/OS—II操作系统下,移植TCP/IP协议,很好的实现了网络数据传输,以及远程PC机控制功能。根据上述智能光电传感器的设计分析,通过硬件搭接、软件调试,最终能够很好地实现智能光电传感器的功能。
参考文献：
[1]. 面向工业应用的嵌入式无线通信网络的实时性开发研究[D]. 杨本初. 西安建筑科技大学. 2005
[2]. 基于uC/OS-Ⅱ的嵌入式系统及其在测控中的应用[D]. 徐灵伟. 江南大学. 2007
[3]. 智能机器人嵌入式系统应用研究[D]. 张军. 中北大学. 2005
[4]. ARM在分析仪器中的应用研究[D]. 张利锋. 南京工业大学. 2005
[5]. 电力系统交流参数测试仪的研制[D]. 唐亚洲. 哈尔滨理工大学. 2008
[6]. 基于嵌入式WEB服务器的粮仓温湿度无线监测系统[D]. 张铮. 郑州大学. 2007
[7]. 基于嵌入式传感器节点的机电设备在线监测网络系统的研究[D]. 王团结. 浙江大学. 2012
[8]. 嵌入式以太网技术的研究[D]. 孙磊. 合肥工业大学. 2004
[9]. 基于物联网的中央空调SCADA系统研究与实现[D]. 杨晶. 江西理工大学. 2013
[10]. 嵌入式智能光电传感器的研究[D]. 苑永强. 大庆石油学院. 2008
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