张益南[1]2008年在《嵌入式Modbus/TCP协议的研究与实现》文中认为随着现场总线技术和工业以太网技术的快速发展,以及关键问题的突破,使得工业自动化领域的通信网络正在逐步统一到工业以太网。Modbus/TCP是工业以太网技术中最有发展前景的一种。Modbus主从式通信机制能很好地满足确定性的要求,与互联网的客户机/服务器通信机理相对应。Modbus通过与TCP/IP相结合,在TCP帧中嵌入Modbus信息帧,在工业自动化领域具有很高的性价比,是一种真正开放的理想解决方案,试验表明了它的有效性,应用案例已证明了它在实际应用中的价值。本课题在嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ和ARM7 Core的软硬件平台上,利用移植LwIP到ARM开发平台提出了一种支持多线程实时应用的嵌入式TCP/IP协议栈的实现。在通讯应用层上将Modbus帧嵌入到TCP帧中简单可靠地实现嵌入式Modbus/TCP协议栈,并详细论述了如何利用LwIP应用接口和多线程机制实现Modbus客户/服务器通讯模型。主要内容可概括为以下几个方面:(1)分析了Modbus/TCP工业以太网的研究现状以及发展前景,明确嵌入式Modbus/TCP协议栈开发的任务和目标;(2)详细分析了LwIP协议的进程模型、操作系统模拟层、缓冲与内存管理等关键技术,阐述了LwIP协议栈的可移植特性;(3)在实时内核μC/OS-Ⅱ和ARM7 Core的软硬件平台上,利用移植LwIP到ARM提出了一种支持多线程实时应用的嵌入式TCP/IP协议栈的实现;(4)分析研究了Modbus/TCP协议通信结构模型,采用模块集成的方式实现了嵌入式Modbus/TCP协议栈,并对嵌入式Modbus/TCP协议栈的运行可靠性与实时性提出探索性的见解;(5)通过将嵌入式Modbus/TCP协议栈移植到工业控制I/O设备上,即将I/O设备挂载在Modbus/TCP工业以太网中,实现以设备为中心的网络结构,形成了统一的工业以太网通信模型。
黄振华[2]2008年在《基于H.264的嵌入式实时视频采集与传输系统的设计与实现》文中研究指明随着通信和多媒体技术的飞速发展,高质量的视频传输已逐步取代传统的语音和文字信息成为数字通信网络的主要拓展业务之一;微电子技术和嵌入式操作系统的不断发展,为数字网络通信中的多媒体化视频终端创造了有利条件,嵌入式技术与网络、通信和多媒体技术的相互融合将成为数字视频通信领域的发展趋势。由于嵌入式数字通信系统的传输带宽有限,以往的视频压缩编码技术非常不利于实时传输高质量的现场视频。为了以尽可能低的带宽传输高质量的视频图像,ITU-T视频编码专家组(VCEG)和ISO╱IEC活动图像专家组(MPEG)组成的联合视频专家组(JVT)颁布了新一代的视频压缩编码标准H.264/AVC。H.264标准引入了一系列先进的视频压缩编码关键技术来有效地提升编码效率,但同时也加大了编码计算的复杂度,成为H.264在嵌入式视频应用中的主要制约因素。因此,对在嵌入式设备上高效地实现大运算量、高复杂度的H.264视频压缩编码的研究极具挑战性。目前,基于嵌入式的H.264实时视频通信系统解决方案仍处于探索阶段。本文旨在利用H.264视频压缩编码标准在嵌入式平台上进行实时视频通信系统终端的研究开发。论文中采用基于PXA270微处理器的Liod开发平台,将嵌入式Linux技术与H.264视频通信技术相结合,提供了一个基于嵌入式视频服务器的H.264实时视频采集与网络传输系统的方案模型,对实际嵌入式视频通信系统的设计开发,具有借鉴意义和实用价值。论文的主要工作和创新点表现在以下几个方面:1.深入研究了嵌入式Linux开发技术,建立了基于Liod开发板的嵌入式Linux开发平台,包括交叉编译环境的搭建、Bootloader设计、Linux 2.6.22.6内核移植、设备驱动开发以及基于Busybox的根文件系统的构建。2.研究了基于Video4Linux的实时视频采集技术,包括USB摄像头驱动程序设计和实时视频采集应用程序设计。3.提出了面向应用的嵌入式实时视频H.264压缩编码方案,并研究了基于嵌入式处理器体系架构的多媒体程序优化方法,对x264开源编码器进行了编译级和代码级优化,达到了实时应用要求。4.研究了基于IP网络的H.264视频传输技术,设计了视频通信终端的Server/Client服务程序,实现了基于VLC的嵌入式实时视频采集与传输系统模型。
邓鹏鹏[3]2006年在《基于Linux嵌入式操作系统的设备驱动程序的研究》文中研究说明嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件均可裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统在嵌入式系统需求不断增长的今天,Linux也凭借其内核微小、可裁减,资源丰富和硬件支持广泛的优越特性加入到嵌入式系统开发的阵营,并逐步得到业内人士的认可。采用Linux进行嵌入式开发要面对的问题主要有两个:一个是操作系统的改造,裁减内核或是直接改写Linux的内存管理、进程调度机制还有一个就是设备驱动程序的设计开发。论文将研究的重点在Linux设备驱动程序的设计。文章首先介绍了嵌入式Linux系统及其优点,分析比较了几种嵌入式系统,详细介绍了Linux设备驱动程序的设计原理以及设计方法。最后以实例详细介绍Linux设备驱动程序的设计与具体实现。设备驱动运行在核心态,是Linux内核重要组成部分。本文在分析Linux内核的同时,讨论了嵌入式操作系统的定义、分类和现状、嵌入式实时系统的特点作为嵌入式的Linux操作系统的内核裁剪、相关的数据结构及内核接口。介绍了实时嵌入式系统的各种调度策略(RM和EDF策略)。然后结合课题实践,详细描述了基于Linux的嵌入式操作系统设备驱动程序的分析过程,给出在开发环境中PCI总线设备驱动程序的实现过程。
付帮峰[4]2007年在《RFID数据采集系统的研究》文中研究指明随着企业信息化的不断深入，生产信息的数据采集与集成将在这一进程中发挥越来越重要的作用。然而，目前多数数据采集系统主要采用8位单片机的硬件资源+条形码识别+基于RS422／485的上下位机的通信方式等模式，它存在资源较少、数据可靠性比较差等问题。将RFID技术、ARM技术及网络技术叁者结合应用到工业数据采集领域能有效地解决上述问题。本文首先介绍了现有数据采集系统的基本概念，发展历史与通常的解决方案，分析了当前方案的不足，提出了新的设计方案。主要工作包括如下：1．构建一个基于LPC2210的ARM7硬件开发平台，包括硬件主体电路及外围接口电路的设计。2．结合电磁学理论对无源电感耦合系统中的关键技术——矩形天线的设计进行了深入地探讨，建立了数学模型，丰富和完善了矩形天线的设计理论和方案，设计了一个抗干扰能力强的RFID阅读模块。3．实现了基于LPC221O的μC／OS-Ⅱ的移植，和系统各应用软件；对基于EM4100射频卡的Manchester译码这一关键技术做了深入地研究，给出了一个完整、具体的实现方案。最后文章对全文进行概括性总结，并提出若干有待进一步深入研究的问题。
余兆安[5]2008年在《基于WinCE嵌入式工控系统的实时性及软件可靠性研究》文中提出随着微电子和嵌入式技术的蓬勃发展,基于高性能嵌入式处理器的嵌入式工控机平台,以其体积小、可靠性高、成本低等优点,克服了传统工控机体积庞大、故障率高以及难以较长时间适应于工业控制的恶劣环境等缺点,广泛应用于工业控制领域,成为人们研究的热点。嵌入式操作系统是嵌入式工控机系统的核心技术之一。嵌入式操作系统WinCE以其可靠性高、开放性好、开发周期短和良好的人机界面等显着优点在嵌入式工控机操作系统市场占据一席之地。实时性、可靠性是工控系统的研究重点之一。本论文在论述WinCE系统实时性相关模块及现有的优化方案的基础上,提出了将RM调度算法及其可调度性充要条件应用到WinCE的多线程调度中,可有效预防周期性任务不能调度情况的发生,从而在一定程度上提高了WinCE的实时性。同时,本论文综述了软件可靠性设计及可靠性测试的方法,并在论述现有可靠性模型的设计方法与使用特点的基础上,将软件测试过程融入到软件可靠性模型的建立之中,运用相关数学方法,提出了一种基于测试用例模型的构建,此模型不仅精度有所提高,而且易于工程化。本论文的研究工作,密切结合在研项目“基于WinCE的电子清纱器软件系统的设计与实现”,使得相关实时性、可靠性的研究在实际系统中进一步得到验证,证明了本论文研究的有效性,也具有一定的实际意义。
古幼鹏[6]2005年在《嵌入式实时软件的构件化开发技术研究》文中研究指明计算机的应用模式在经历了主机模式和个人机模式后,目前正向最适合人类使用的普适计算(Pervasive Computing)模式发展。在普适计算模式下,嵌入式系统将会渗透到人们生活的方方面面,为提高人们的生活质量发挥重要的作用。在这种情况下,嵌入式软件的质量和开发效率往往会对一个嵌入式产品的成功起着决定性的影响。传统的嵌入式软件采用的封闭式的开发方式已经越来越不适应当前应用环境的需要。软件重用作为提高软件质量和开发效率的一种现实可行的方法已经得到越来越多的重视,而构件化的软件开发技术作为软件重用的主要方式成了软件工程界的研究热点,利用构件化技术来提高嵌入式软件质量和开发效率也成了实时软件工程研究的重要内容。 构件化软件开发的最终目的是希望软件象传统产品一样能在生产线上生产出来。在对嵌入式实时软件的构件化开发技术的研究现状进行系统而全面的分析后可以发现:嵌入式实时软件的构件化开发技术还处于探索阶段,没有多少可以应用于工程实践的研究成果,因此,目前应该重点研究与工程实践直接相关的构件化开发技术。这样产生的研究成果能够直接而方便地被软件开发者在工程实践中使用,开发者就能切实体会到构件化技术的好处,从而在以后软件开发中自愿采用这种技术,最终达到构件化软件开发的最终目的。基于这种思路,本文展开了相关的研究和实验,主要的贡献与创新之处包括: 1.嵌入式实时软件运行环境的构件化模型是嵌入式实时软件构件化开发技术的基础。在分析现有构件模型和嵌入式实时软件框架的优缺点基础上,基于构件化的基本思想,再结合连接件思想,提出了一种基于灵巧连接件的嵌入式实时软件框架作为嵌入式实时软件运行环境的构件化模型。该软件框架提供了对实时性的灵活支持、提高了构件的重用性、增强了软件的维护性和灵活性,较好适应了嵌入式软件的专用性、多样性和变化性的特点。 2.软件开发环境对提高软件开发的效率和质量至关重要。在分析了现有软件开发环境优缺点基础上,提出了一种构件化的软件开发环境模型。该开发环境的构件化模型达到了与运行环境的构件化模型相统一,对软件
陈慧[7]2004年在《实时宽带现场网络技术研究》文中指出现场总线控制系统(FCS)是一种典型的分布式实时控制系统。现场总线作为FCS的核心和重要组成部分,其实时性和可靠性是保证FCS功能有效实现的关键。随着FCS的发展和广泛应用,传统现场总线在传输速率、开放性、性价比等方面的问题逐渐暴露出来。为此,工业控制领域需要找到一种既具备强实时性、高可靠性和性价比,又支持网络信息一体化建设的宽带现场通信技术。本论文以此为目标展开了理论上和实践上的研究,取得了若干有用的成果,并有所突破。论文首先对分布式实时计算机系统进行了详细的论述,分析了分布式实时系统的结构、特点和时间限制要求,认为网络传输的实时性和可靠性是满足端到端时间限制的关键。进一步深入研究了分布式实时系统的通信架构和实时通信局域网的基本实现技术。紧接着分析了实时容错技术的实现途径、工作方式和要求,讨论了实时调度的基本原理和研究状况,详细介绍了实时操作系统的功能和结构,理清了研究和建立分布式实时系统以及实时通信系统的思路。在上述基础上,研究了现场总线控制系统及其对现场级控制网络的要求,分析了已有现场总线的局限性,以及使用以太网作为现场总线构建新一代FCS的必要性。同时,指出实时性和可靠性是以太网进入现场总线领域面临的最关键问题,继而研究了各种改善以太网实时性的方法,然后围绕以下四个主要问题进行了重点研究:1.现场级以太网的体系结构研究:在分析FCS的系统结构和要求的基础上,本文提出了一种基于以太网技术的现场控制网络的体系结构ARTCA。ARTCA是在不改变以太网硬件设备的前提条件下,以主从控制方式支持以太网进入现场总线控制领域,且具有较好的实时性。ARTCA紧凑的系统结构和现场级以太网协议架构,有助于降低FCS管控一体化的复杂性。文中对ARTCA的各层协议和功能进行了详细的分析和设计,并研究了传统现场总线设备的接入技术。2.现场级以太网的可靠性保障技术:本文分析了高可靠现场控制网络应选择的网络结构,以及冗余容错网络的设计目标、原则和系统模型,在此基础上提出了适合ARTCA体系的冗余网络结构。与此相应,本文还研究和提供了冗余结构下的系统管理、故障诊断机制及网络故障处理方式,使系统在发生硬件故障或存在软件错误的情况下,也能够可靠地完成通信任务。最后,研究了双
胡在华[8]2002年在《实时嵌入式系统的研究与应用》文中认为随着微电子技术、通信技术、计算机技术、控制技术和半导体技术的飞速发展，以及工业、建筑业、医疗卫生、国防等各行业部门对智能控制要求的不断提高，实时嵌入式系统在最近几年内得到了越来越广泛的应用。 本文对构成实时嵌入式系统的各个主要方面：实时嵌入式系统的硬件核心部分——嵌入式微处理器、实时调度算法(包括时间片轮转调度、单一速率调度、最短期限调度、最高优先级调度算法等)、容错技术、实时嵌入式系统网络特别是嵌入式Internet等作了深入的研究；在此基础上提出了一种基于EMIT技术的E-Home初步构建方案，旨在通过Internet实现对各种信息家电的远程查询与监控；在深刻剖析了一种源码公开的实时操作系统(RTOS)——μC／OSⅡ的特点、内核结构、运作机理的基础上，结合实际科研课题，成功地把μC／OSⅡ实时内核移植到嵌入式微处理器ATmega103中，使用相关的实时调度算法对多个任务进行统一的调度管理，设计开发出了一个实时嵌入式系统，用于实现中央空调温湿度的自动监控；针对温湿度控制对象的不确定性、复杂性和大滞后等特点提出了一种模糊控制与PID控制相结合的智能控制算法，给系统带来了良好的动、静态品质和较强的鲁棒性；最后还结合该系统的实际情况使用了一些合理有效的容错措施，提高了系统的容错性能，增强了系统的可靠性，效果良好。
郑一强[9]2007年在《嵌入式web服务器的实时性研究》文中研究表明随着web技术的发展，嵌入式web技术在工业远程监控和过程控制系统得到广泛的应用。由于工业嵌入式系统是实时系统，要求EWS(Embedded Web Server，嵌入式web服务器)也具备实时性。在单片机上设计的EWS，通常不使用嵌入式实时操作系统，采用的是完全使用服务器硬件资源运行的CGI(Common Gateway Interface，公共网关接口)应用程序接口模块实现动态数据交互，只能实现一些简单界面的远程网络监控。但随着智能仪表监控和组态功能的丰富，EWS还需要在绘制动态曲线图形等复杂图形以及传输庞大数据的网页，这类设计方案难以达到工业仪表对实时性的要求。针对上述问题，本文深刻分析影响实时性的各种因素，以C3000控制器为研究对象，提出了实时EWS设计方案：在32位高性价比微处理器AT9140008硬件开发平台上，采用了μC／OS-Ⅱ实时操作系统和LwIP协议栈设计了嵌入式web服务器，使用多任务编程来提高系统的实时性。客户端程序利用ActiveX技术，使用B／S(Brower／Server)和C／S(Client／Server)混合监控模式，针对C3000的特性设计远程监控界面。控件可下载到客户机上，利用客户端资源绘制图形并动态刷新界面。在工业局域网内，可以通过EPA现场总线技术解决工业以太网网络不确定性传输问题。工业仪表的实时响应速度要求为4～10ms，C3000最小的数据发送间隔为0.125s；通过系统测试，ping包的响应时间为0.4ms、HTTP建立连接的时间为4ms、数据包发送时间间隔为0.025s；客户端的动态网页刷新速度也保持和仪表界面的速度几乎一致。通过上述实验结果，可以证实本设计完全满足工业仪表对实时性要求。在本文中，首先研究影响EWS的实时性的叁个关键因素：硬件、软件和网络通讯。接着本文描述通过软件设计提高系统的实时性。在服务器端，介绍了μC／OS-Ⅱ实时操作系统和精简TCP／IP协议栈LwIP的移植，以及HTTP服务器和Flash文件系统的设计；为了提高数据交互速度，本文设计了实时性很高的快速数据交互任务。在客户端，本文采用面向构件思想设计一个监控界面，并尽量模拟真实仪表的功能和界面，设计了存储模块、网络通讯模块、实时监控模块、历史监控模块等。最后，本文对课题的工作进行了总结和展望。
千承辉[10]2008年在《基于嵌入式实时系统的汽车检测线测控系统研究》文中研究指明随着我国机动车数量的迅速增长,为了保证机动车安全运行,全自动车辆综合性能检测线已成为一种必然趋势。为了节省汽车综合检测线的费用、场地、人员和提高汽车的检测效率,当前汽车检测设备正从单机单功能向单机多功能的综合检测台方向发展。这样不仅可以节约费用,而且减少设备安装的占地面积。同时,先进的传感器和嵌入式控制系统可以分析和存储大量数据,而且可以通过人机界面显示和打印数据。检测设备综合化、检测线浓缩化是目前汽车检测线测控系统领域的发展方向。本文将嵌入式实时系统、CAN总线和多传感器信息融合技术集成在一起,设计开发了汽车检测线的集中/分布式实时数据的采集系统。提出叁级分布式汽车检测线测控系统,开发基于μC/OS-II实时操作系统的汽车技术状态检测体系。研究适合于汽车技术状态检测平台的实时多任务调度算法,解决优先级反转和死锁问题。基于嵌入式实时系统的汽车检测线测控系统,可以减少检测线中工控机和布线的数量,可以准确、实时的完成汽车综合性能数据的检测任务。
参考文献：
[1]. 嵌入式Modbus/TCP协议的研究与实现[D]. 张益南. 浙江大学. 2008
[2]. 基于H.264的嵌入式实时视频采集与传输系统的设计与实现[D]. 黄振华. 华东师范大学. 2008
[3]. 基于Linux嵌入式操作系统的设备驱动程序的研究[D]. 邓鹏鹏. 华中科技大学. 2006
[4]. RFID数据采集系统的研究[D]. 付帮峰. 华东师范大学. 2007
[5]. 基于WinCE嵌入式工控系统的实时性及软件可靠性研究[D]. 余兆安. 西北大学. 2008
[6]. 嵌入式实时软件的构件化开发技术研究[D]. 古幼鹏. 电子科技大学. 2005
[7]. 实时宽带现场网络技术研究[D]. 陈慧. 电子科技大学. 2004
[8]. 实时嵌入式系统的研究与应用[D]. 胡在华. 湖南大学. 2002
[9]. 嵌入式web服务器的实时性研究[D]. 郑一强. 浙江大学. 2007
[10]. 基于嵌入式实时系统的汽车检测线测控系统研究[D]. 千承辉. 吉林大学. 2008
标签：计算机软件及计算机应用论文; 嵌入式系统论文; 现场总线论文; 实时系统论文; 嵌入式软件论文; 软件可靠性论文; 以太网协议论文; 现场总线控制系统论文; 嵌入式系统设计论文; 嵌入式计算机论文; 网络模型论文; 可靠性测试论文; 网络传输论文; linux系统论文; 通信论文; 单片机论文;