嵌入式Linux环境下的量子密钥协商系统开发

密钥协商是连续变量量子密钥分发中不可或缺的组成部分,本文介绍了如何利用Xilinx ML405开发板,实现嵌入式Linux系统移植。同时进行了Linux环境下的量子密钥协商系统开发,实现了量子通信系统平台的控制系统核心功能,并实验验证了自适应区间划分协商算法的有效性。     

基于嵌入式Linux的实验仪器平台

设计了基于ARM处理器和嵌入式Linux方案的实验仪器网络平台,利用ARM处理器的强大功能,并移植嵌入式Linux操作系统.使实验仪器与服务器主机通过网络联系起来,具有低功耗,测量精度高,数据可靠,操作简单等优点,提高了学生做实验的效率.     

基于Linux的嵌入式实时视频跟踪系统

将ARM与DSP相结合,设计并实现了一套嵌入式实时视频传输跟踪系统;该系统以集成ARM和DSP双内核的OMAP3730作为核心处理器,首先通过ARM上搭载的Linux操作系统实现基于V4L2的图像采集功能,然后调用DSP完成H.264视频编码,压缩后的图像由基于实时流传输协议的流媒体服务器传输至远程计算机端解码并显示,最后利用camshift跟踪算法实现对运动目标物体的实时跟踪。该系统是小型无人机自主导航与控制的视觉导航以及以无人机为平台的运动目标检测的基础,有很好的应用前景。     

基于嵌入式的工业控制人机界面系统研究

针对工业控制系统网络化和良好人机交互性的需求,构建和开发了基于ARM9微处理器的通用工业控制人机界面系统。硬件部分主要讨论了以S3C2440微处理器为核心的硬件电路设计,外围电路模块包括SDRAM及Flash存储器电路、以太网电路、RS-232/RS-422电路、触摸屏及LCD接口等电路,在分析了硬件系统信号完整性的前提下,完成了6层PCB的设计工作。软件部分主要研究了U-Boot移植和内核裁剪技术,编写了相关的硬件设备驱动程序,设计了基于QT/Embedded的人机界面和相关应用程序。论文研究最终实现了工业控制系统的人机交互和控制需求。     

基于ARM嵌入式Linux的数据采集系统设计

针对传统数据采集系统的不足,文中介绍了一种基于ARM9的数据采集系统的设计原理和实现方法。以微处理器S3C2440A为核心,外扩高精度A/D芯片AD7606,设计了数据采集硬件电路,分析了AD7606和PWM定时器的基本工作原理,借助于移植的嵌入式Linux操作系统,实现了基于PWM和GPIO口的ADC驱动及相应的数据缓冲与软件抗干扰。测试结果表明,由ARM和Linux组成的数据采集系统具有操作方便、采集精度高和测量结果准确等优点。     

Linux下的PCIE同步时钟卡的设备驱动程序开发

为了给系统提供准确的同步时间,向各种自动化装置（如故障录波和数据采集等设备）提供高精度同步绝对时标,能够统一系统中各部分的时间基准,可以在系统发生故障后,为分析故障的情况及开关动作的先后次序提供有力的依据。因此设计了GPS 北斗双系统接收机制作而成的同步时钟源,可接收美国GPS（全球定位系统）卫星和我国北斗卫星发出的定位和时间信息。采用了当今计算机最新PCIE总线用来将计算机与时钟卡进行通讯,获取时间信息。介绍了Linux下PCIE同步时钟卡的驱动程序设计,简要分析了同步时钟卡的系统框架和工作原理,详细阐述了Linux下字符设备驱动开发流程,最后完成了Linux下PCIE设备驱动程序的开发和实现。通过实验验证了驱动程序的完备性和正确性,能够准确读取GPS或者是北斗系统接收机的时间信息。     

嵌入式预充电电源控制系统的设计与实现

研制了基于PC/104总线为核心的嵌入式预充电电源控制系统,重点阐述了该控制系统的硬件结构与软件设计;该控制系统以SBC-4680为控制系统主板,通过PC/104总线控制PCM-5120模拟量输入输出卡,控制PCM-5134的IO和定时计数卡,同时制作相应的接口电路及看门狗电路,在DOS操作系统中,利用C++编写底层软件,控制中采用PID算法及特殊数据处理方法,利用VB编写上位机操作界面与图形显示软件,实现与底层软件的以太网通信、信号的实时传输、显示与处理;实验证明,采用此预充电控制系统以后,使高压电源的波头质量得到极大提高,既消除了震荡,又避免了电压跌落等情况的出现,同时该电源的控制精度达到1%,因此,该控制系统完全满足电源控制及保护需要。     

基于Linux的文件加密传输技术

为实现Linux系统服务器端与客户端的文件加密传输,对RSA加密算法和Linux系统线程池技术进行了研究。通过在Linux上配置安装Openssl库来实现非对称RSA加密过程,并且利用线程池技术处理一个服务器与多个客户端的文件传输过程。最终实现了嵌入式ARM客户端与Linux服务器端的网络连接功能,并完成了基于TCP/IP协议上的文件加密以及传输过程。结论表明使用SSL协议设计的加密系统能够完成加密和传输过程,充分保障资料的私密性,并且能够方便的移植到安全级别需求高的嵌入式系统。     

VxWorks嵌入式实时操作系统的共享内存网络

在自动控制系统中对自动控制的功能要求越来越多，对于系统的整合性和协作性要求更高，这样当一个嵌入式系统的功能不能满足要求时，就需要将多个嵌入式系统同时进行协作使用，使用底板总线（BackplaneBus）（如：VME，PXI，CompactPCI等）的连接既可以保证各个模块间相互的独立性，在底板总线的支持下又可以保证各个模块间的协作性。在VxWorks中的共享内存网络机制（Share Memory Network）提供了对于这种控制系统的支持。这种机制以网络的方式来对这种系统中的各个模块（一个独立的嵌入式控制模块）进行控制，由于网络协议（TCP／IP）的支持，保证了外部系统对于各个模块的相对独立的控制，同时系统内各个模块则通过底板总线进行通讯。     

嵌入式虚拟机在舰艇编队防御系统中的应用

面对信息化、远程精确打击的空袭作战,必须构建网络化、一体化的防空作战体系。本文主要针对舰艇编队一体化防御系统中无线网络的不可靠性,设计了基于嵌入式虚拟机的架构,提出了任务的动态分配和移植算法。首先根据作战环境中网络的拓扑条件,虚拟机动态的将控制任务分配到可靠的无线节点中,并实时监测网络状态,当网络结构发生变化时,将底层不可靠无线节点中的控制任务移植到可靠的无线节点中。通过这种方法可以解决作战环境恶劣和无线网络本身的不可靠引起的控制的不稳定性问题,确保防御任务的顺利进行。仿真结果表明,当编队一体化防御系统的链路发生故障时,此方法能够在不改变原有控制算法的基础上,迅速重建控制构架,不仅适用于舰艇编队一体化防御系统这种对时间要求和安全性要求高的系统,而且对基于无线网络的控制系统也有一定的借鉴意义。     

基于嵌入式S3C2440系统Bootloader设计与实现

Bootloader是嵌入式系统的一个重要环节,对不同的硬件平台,其Bootloader都不尽相同,因此设计Bootloader是嵌入式系统开发的难点;文中分析S3C2440嵌入式系统的硬件组成和u-boot源码对linux内核的启动流程,得出u-boot启动内核两个阶段必备阶段:第一个阶段是用汇编初始与具体硬件平台相关的操作等,第二阶段是用C语言编写复杂功能以及启动内核;以加载linux-2.6.22.6内核为例,根据u-boot启动内核两个阶段所做的工作,设计出适用于S3C2440嵌入式系统的精简Bootloader;通过实验表明,该设计的Bootloader成功启动linux内核,具有良好的稳定性,可靠性和简洁性。     

基于DSP的嵌入式在线振动信号分析系统

为监测机械设备的工作状态,对机械设备工作过程中产生的振动信号进行采集、处理和分析,从而实现系统的状态监测、故障诊断以及寿命预测等。但目前振动信号分析系统体积较大、不方便携带,多用于离线的振动信号处理,难以完成机械设备振动信号的在线实时分析。针对振动信号离线分析系统存在实时性低、体积大等不足,设计了基于TMS320C6713 DSP的嵌入式振动信号采集处理系统,以满足机械设备振动信号采集、处理和分析过程中对采集、处理实时性,系统便携性等需求。详细介绍了系统的软硬件设计原理和方法,利用美国凯斯西储大学的公开轴承测量数据集对系统的各项功能和技术指标进行实验验证。实验结果表明,该系统能够正常工作且可应用于实际工程中。另外,系统支持功能和算法扩展,以满足不同机械设备的振动信号采集、处理和分析需求。     

嵌入式三维数字成像系统

提出一种基于数字信号处理器(DSP)的嵌入式三维数字成像系统设计方案。该方案的硬件平台由条纹投影模块、数据采集模块、条纹自动分析模块及储存器等其他辅助电路组成。条纹投影模块将DSP输出的正弦光栅条纹, 经视频编码后用DLP投射到物体表面; 数据采集模块通过CCD相机采集被物体表面三维信息调制后的变形条纹图, 并进行视频解码; 条纹自动分析模块中利用相移算法计算折叠相位, 再结合相位展开算法求绝对相位分布。系统软件采用多线程技术并行控制三个模块。在相位解调过程中以软件流水线为主综合运用了循环展开、数据预取和内联函数等多种方法优化解调程序。实验结果表明, 该系统可以高速、准确地实现三维轮廓测量,优化后相位展开程序速度是优化前的7倍。     

双DSP嵌入式天文导航硬件平台

针对嵌入式天文导航系统,介绍了由两片TMS320C6701组成的双DSP应用硬件平台。每个DSP外围扩展了多种存储器,采用双端口RAM技术进行数据传递,流水线处理特点使得DSP的运算速度极快,双DSP还可以将整个系统运算速度大大提高。该硬件平台运算速度快、体积小,完全适用于运算复杂的嵌入式天文导航系统。     

基于ARM技术的嵌入式OCT成像系统研究

分析了光谱光学相干层成像的基本原理,并基于ARM9内核的嵌入式微处理器S3C2443和当前主流嵌入式的WINCE实时多任务操作系统,提出了一套用于检测人体胃肠道病变的光谱光学相干层内窥成像系统的研制方案。从硬件和软件两个方面,详细介绍了系统的搭建过程,给出了整个系统框架图和软件运行流程图,并通过旋转扫描实验获得三层盖玻片的实物图,实验结果表明该嵌入式光学相干层成像系统是可行的。     

嵌入式系统抗电磁干扰体系研究与实践

针对嵌入式工业过程产品面临的复杂电磁环境,通过分析研究电磁干扰源的信号特征,探讨了抗电磁干扰的应对措施,提出了嵌入式系统产品设计时应采取的层次化的防护体系结构。在抗电磁干扰体系中,CPU及周边电路为核心,所有外部端口信号都要隔离后接入,需采取吸收、泄放、过滤等措施预先进行干扰信号衰减,防止其损坏元件,突破防护体系。结合所提出抗干扰体系结构,通过具体案例详细说明了其实现的方法。经型式试验结果和现场应用表明,所提出抗电磁干扰体系的效果良好。