基于嵌入式的金属玻璃晶化测控系统设计
清华大学基于嵌入式系统的高压开关柜测控装置的开发[1]
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万方数据 万方数据 万方数据表ｌ每厘米高度的磁动势，和修正系数Ａ的数值（ｋｗＡＰ．ｍ／‘２）Ｆ／ＡＡ：ｋｗＡＰ．ｍ／。
２）Ｆ／ＡＡ（ｋｗＡＰ．ｍ／。
２）Ｆ／ＡＡＯ．７５１９．５２．３３１．３５３２．５１．７７２．４０４６．９１．４４０．８０２０．８２．２６１．４０３３．５１．７４２．５０４８．０１．４２０．８５２２．Ｏ２．１８１．４５３４．５１．７１２．６０４９．１１．４ｌ０．９０２３．５２．１２１．５０３５．５１．６８２．７０５０．２ｌ＇３９０．９５２４．５２．０７１．６０３６．５１．６５２．８０５１．３１．３８１．１３０２５．５２．０２１．７０３８．０１．６２２．９０５２．３１．３６１．０５２６．７１．９７１．８０３９．５１．５９３．００５３．３１．３４１．１０２８．Ｏ１．９２１．９０４１．Ｏ１．５６３．２５５６．０１．３１１．１５２９．Ｏ１．８８２．００４２．３ｌ＿５４３．５０５８．２１．２８１．２０３０．Ｏ１．８４２．１０４３．４１．５１３．７５６０．６１．２５１．２５３１．Ｏ１．８１２．２０４４．５１．４９４．ｏｏ６３．２１．２２１．３０３１．８１．７９２．３０４５．８１．４６注：适用于干燥外壳厚度为６ｍｍ及以上．容量为７５０ｋＶ．Ａ以上的变压器。
时，注意观察真空表的压力及变压器顶盖变形情况．当变压器顶盖的变形达８ｍｍ时．停止抽真空．此时真空表的数值为极限值。
在干燥过程中．应每小时抽真空半小时，使变压器箱内气压达一定值。
调节进气阀．使变压器箱体内定期注入一定量的干燥空气。
３．３辅助加热为了提高干燥速度，采用８只２ｋＷ电炉。
在变压器箱体底部均匀加热。
同时在箱体内加入１ｔ变压器油，使底部及箱体内受热均匀。
３．４测温在变压器器身最外层线圈（即低压线圈）离顶部和底部各２００ｍｍ处。
靠箱体内侧各埋热电阻一个．用导线引出变压器箱体，与测温表连接，不得破坏变压器的密封情况。
加热时，控制线圈温度，不得超过９５℃．也不得低于８５℃。
采用嵌入式技术的新型风洞测控系统设计
收稿日期:2006-08-31基金项目:中国空气动力研究试验技术“十五”预研基金作者简介:朱博(1973—),男,广西百色人,工程师,硕士学位,主要研究方向为风洞测量技术。
采用嵌入式技术的新型风洞测控系统设计朱 博,施洪昌(中国空气动力研究与发展中心设备设计与测试技术研究所,四川绵阳 621000)摘要:针对传统的风洞测控系统结构上的弊病,采用嵌入式技术提高风洞测控系统性能是必由之路。
介绍了嵌入式技术在风洞测控系统中的典型应用,和基于嵌入式技术的风洞测控系统设计。
关键词:嵌入式技术;测控系统;风洞中图分类号:V211.752 文献标识码:A 文章编号:1000-8829(2007)07-0034-02D esi gn of a New W i n d Tunnel M ea surem en t andCon trol System Ba sed on Em bedded TechnologyZ U Bo,SH I Hong 2chang(Facility Design and I nstrumentati on I nstitute of China Aer odyna m ics Research and Devel opment Center,M ianyang 621000,China )Abstract:I n order t o settle the p ri m al p r oble m of traditi onal wind tunnel measure ment and contr ol syste m,it is i m portant t o use the technol ogy of e mbedded syste m.The typ ical app licati ons of e mbedded technol ogy in wind tunnel are intr oduced,and the design of a wind tunnel measure ment and contr ol syste m based on embedded technol ogy is p resented .Key words:e mbedded technol ogy;measure ment and contr ol syste m;wind tunnel 传统的风洞测控系统信号线路繁杂,使风洞测试最关键的模拟信号极易受干扰,测量精度低,对专用测控系统的依赖性大,可靠性较低,研发、使用和维护成本较高,可移植性较差。
基于嵌入式技术的光纤干涉仪震动检测系统设计
基于嵌入式技术的光纤干涉仪震动检测系统设计摘要本文针对现代工业生产活动中对震动检测的需求，结合内嵌式光纤法布里-佩罗干涉仪（FPI）反射光谱在拉伸应变和压缩应变中的不同表现，以FPI作为应力传感器，设计了一种利用嵌入式技术进行数据采集、信号解调和分析的系统与方法。
基于此，可满足利用FPI对高频震动进行检测的需求。
关键词：震动检测；法布里-佩罗干涉仪；嵌入式技术1.概述本光纤应力传感器如图1-1所示，由双端镜面单模光纤（SMF）制成的内嵌式法布里-佩罗干涉仪（FPI）组成。
FPI的干涉光谱呈现出一连串条纹，干涉光谱随传感器形变状态而改变。
当其发生拉伸应变时，条纹发生红移；当发生压缩应变时，条纹出现蓝移。
因此，通过观察和统计干涉光谱位移变化可推断应变状态从而间接检测物体震动水平。
图1-1 利用SMF构建的FPI2.系统设计整体系统设计如图2-1所示。
系统利用分布反馈式激光器作为光源，采用光电探头接收传感器反射的光信号并将其转换为电压信号。
为保证至少两个波峰或波谷被设备试别，系统还包含了一个波形发生器用以产生一个10KHz三角波信号，该信号将与光电探头产生的电压信号同被信号采集分析设备所接收。
图2-1 系统框架简述图传感器探头被安装在高弹尼龙材料外壳内，可通过螺栓与被测物体连接，也可利用夹具固定安装于被测物体上。
因FPI内嵌于光纤内，传感器可与光源分离布置，仅需以单模光纤相连接，安装距离可不小于5米。
传感器产生的干涉图因其能量分布特性，可驱使光电探头产生电压信号。
绘制该信号可得波长-强度参数下的正弦波信（后称波-强图）。
传感器因受力发生应变时，构成FPI的Mirror1与Mirror2间距离发生细微变化（压缩增大间距，拉伸减小间距），此变化将影响FPI产生的干涉图形。
具体描述，即压缩传感器外壳使其发生压缩应变时，干涉图像条纹蓝移，拉伸传感器外壳使其发生拉伸应变时，干涉图像条纹红移，同时其强度仅有细微变化。
基于嵌入式系统控制的金属矿山井下智能降尘装置的研制
0引言随着钨矿、稀土工业的发展，矿山安全、环境污染等一系列问题正成为人们关注的重点，尤其井下粉尘浓度高，对井下工作人员的身心健康造成了极大的威胁。
随着时间的推移，金属矿山挖掘的深度越来越深，开采和运输的距离越来越远，导致了运输过程粉尘的污染严重，带来了一系列的职业健康问题。
同时，国家出台了一系列的政策，推动治理金属矿山的井下粉尘污染问题。
本项目研制的嵌入式智能降尘检测系统具有灵敏度高、响应速度快、分辨力高，抗电磁干扰、适用于金属非金属矿山主巷道、支巷道、卸矿斗和作业面等多种复杂区域，从而具有重大的研究意义。
目前矽肺病是金属矿山职业卫生健康危害最大的病因之一，其导致的原因也是井下作业人员长期暴露在有大量粉尘的地方，因此防治粉尘在金属矿山十分必要，它关系到矿工的身心健康和矿井的安全生产。
该装置的研制可大大提高金属矿山粉尘防治的可靠性和精确性，同时可进一步降低矿工的职业病危害，最大限度地保障矿井的安全生产。
1装置原理本装置安装在金属矿山井下粉尘较大的位置，需要接水管和220V 交流电压，如水压不够，需要安装增压泵，电压不匹配，则需要安装转220V 变压器。
首先，两个或两个以上带粉尘监测的传感器（取平均值，不容易误判断）会实时监测安装位置的粉尘浓度，并且通过模数转换装置传输给主机，主机根据事先设置好的参数判断粉尘是否超过阈值，如果比较的粉尘浓度小于设定参数值，则继续实时监测，如果得到的比较平均值大于设定参数值，主机发出一个信号给水路开关，降尘装置的开关将打开。
随着雾化装置的进行，该位置的粉尘浓度会不断降低，当监测粉尘传感器监测到空气中的粉尘浓度低于参数设置值时，主机给出新信号关闭降尘装置。
粉尘浓度传感器主要用于矿山粉尘作业场所总粉尘浓度的连续监测。
能够在自然风流状态下实时的、就地、连续不间断地监测显示井下粉尘浓度、当前温度值、湿度值以及输出与洒水喷雾的降尘装置开关量信号，实现了测尘降尘、监测环境的最佳效果。
光电工程学院学生嵌入式实验报告
Workspace。
jpeg工程，并打开。
④编译链接工程，选择菜单Project->Rebuild All。
⑤选择窗口中右上角的“Download and Debug”绿色按钮，下载目标文件。
○6选择Debug->go或点击按钮全速运行程序。
○7观察LM3S9B96 实验评估板上液晶屏，若液晶无显示，则需要按一下下开发板上的“RESET”复位键，液晶上便会出现图像，可用手指拖动移动图像。
双击打开ResultActivity.java，在public class ResultActivity extends Activity。
输入以下代码：<EditTextandroid:id="@+id/factorOne"）为symbol和calculate设置显示的值，接着上面的位置输入代码：symbol.setText(R.string.symbol);calculate.setText(R.string.calculate);）最后几行选中的代码和大括号可以删除，也可不删。
对按钮设置监听器，在activity01中输入以下代码：Class CalculateListener implements OnClickListener{ }鼠标放在报错处，点击第一个Import，如下图：鼠标放在另一个报错处CalculateListener点击第一个Add后，得到如下图。
对按钮绑定监听器。
在Activity01.java中输入：calculate.setOnClickListener(new CalculateListener());Activity01.this.startActivity(intent);报错后点击Import‘Intent’(android.content)。
）打开ResultActivity.java，在public class下面一行点击鼠标右键选择source—Override/ImplementMethods。
基于ARM的嵌入式YAG自动调光控制系统设计
基于ARM的嵌入式YAG自动调光控制系统设计作者：李九六肖功利来源：《山东工业技术》2017年第10期摘要：在激光加工领域，以YAG固体激光器作为主要激光发射源的激光切割机在进行金属处理中，会因为镜片、机械形变导致光束不稳定，从而导致被加工对象切割质量不稳定。
本研究运用以四象限探测器的跟踪定位算法为核心算法，同时运用嵌入式和自动控制理论，搭建了一套固体激光器的光路自动稳定系统。
本系统对固体激光器的光路优化验证，证明能提高固体激光器稳定输出的性能。
关键词：YAG激光器；嵌入式；光路自动稳定；跟踪定位算法DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.10.0501 引言固体激光器在金属加工领域有着很大的应用基础，其高功率，大能量，高可靠，维护方便等特性使其成为工业、国防、医疗、科研等领域的常见加工激光器。
但是激光切割机在进行金属处理中，会因为镜片、机械形变导致光束不稳定，从而导致被加工对象切割质量不稳定。
本系统基于ARM的嵌入式系统，通过采集四象限探测器的数据，得到光路目前的偏移量，通过四象限探测器的跟踪定位算法为核心算法对分别对半反，全反以及激光准直模块的进行控制，固体激光器的光路优化，同时保证YAG光路的正常使用，提高了效率。
2 YAG激光器以及改进结构固体激光器的光路优化，改进固体激光器结构，结构如图2-1所示。
（1）准直激光模组。
红色定位模组由红色激光器、4维微调架构成，在调节光路过程中起到投射直线定位作用，本模块4维微调架内置2套微型伺服系统。
（2）2轴伺服全反镜模组。
全反镜模组由全反HR镜片以及2维微调架构成。
本模块2维微调架内置2套微型伺服系统。
（3）半反镜模组。
半反镜模组由全反HR镜片以及2维微调架构成，本模块2维微调架内置2套微型伺服系统。
其模块和全反进镜模组结构一致，只是安装方向相反。
（4）四象限光电传感器。
3 基于ARM的调光控制系统本方案控制系统采用ARM为核心的嵌入式集成电路，驱动系统采用专用驱动功能芯片为核心的6轴微型伺服系统，通过模拟量整形接口电路对四象限光电传感器进行数据采集，经核心算法计算，同时对6路微伺服电机进行控制，达到自动调节光路的目的。
用嵌入式技术实现初晶温度实时在线检测
用嵌入式技术实现初晶温度实时在线检测吴磊【摘要】文中通过描述热电偶测温原理,设计了数据采集系统,其包括一级放大电路、滤波电路和二级放大电路.通过零漂电压调节电路和冷端温度补偿电路,实现了铝电解质初晶温度的测量.嵌入式实时在线铝电解质初晶温度检测系统基于ARM9( EP9315)和FPGA.该系统即便在高温和强磁场下,仍然具有系统稳定,测量实时准确等优点.%This paper introduced the measuring principle of thermocouple and presentd a capture system for temperature signal of aluminum electrolyte. The capture system includes front amplify, filter and the second amplify circuit. By zero drift regulator and compensation circuit of the cool end,the true temperature of aluminum electrolyte can be achieved on-line. The system was based on powerful embedded processor of ARM9( EP9315) and on FPGA for on-line detection initial crystallization temperature of the a-luminum electrolyte,and also has high stable even under environment of high temperature and powerful electromagnetic can accuracy measure on-line.【期刊名称】《仪表技术与传感器》【年(卷),期】2012(000)007【总页数】3页(P50-52)【关键词】初晶温度;FPGA;ARM;铝电解质;实时测量【作者】吴磊【作者单位】北方工业大学信息工程学院,北京100144【正文语种】中文【中图分类】TF068.2;TF8210 引言在铝电解工业中，初晶温度是一个重要的参数。
嵌入式系统在自动化仪表中的应用分析
嵌入式系统在自动化仪表中的应用分析发表时间：2020-12-07T15:40:16.943Z 来源：《中国电业》2020年7月20期作者：吴刚[导读] 自动化仪表是计算机技术向仪器仪表移植的产物,含有计算机或微处理器,拥有对数据的存储吴刚德州实华化工有限公司山东省德州市 253000【摘要】自动化仪表是计算机技术向仪器仪表移植的产物,含有计算机或微处理器,拥有对数据的存储、运算、逻辑判断及自动化操作等功能.首先,对工业自动化仪表展开了分析,其后具体介绍了嵌入式系统,并分析了其在自动化仪表中的应用要求,最后围绕实例探讨了基于ARM 的自动化仪表设计,分析了仪器仪表的发展趋势和技术需求，展望了嵌入式系统的进展及其对仪器仪表的技术支持和应用前景。
【关键词】嵌入式系统；自动化仪表；应用；系统方案；模块设计；展望前言：随着计算机技术、微电子技术和网络化技术的迅速发展，仪器仪表将向智能化、网络化、虚拟化的方向发展，以嵌入式系统为主要控制器或处理器，替代传统仪器仪表中的常规电子线路，成为新一代具有智能算法的自动化仪器仪表的发展主流，嵌入式技术提供了一种灵活、高效和高性价比的解决方案，加强此方面研究具有其重要意义。
一、自动化仪表简介现代工业生产过程中，自动化仪表是调整生产过程中的“神经枢纽”，属于核心设备，通过全面配置工业自动仪表，可实现对工业生产过程中的实时检测、优化控制，保证各项参数均处于最佳状态，有效控制生产成本和生产质量。
自动化仪器仪表的应用，可以有效带动传统产业技术升级，提高企业竞争力。
二、嵌入式系统与自动化仪器仪表2.1自动化仪器仪表与嵌入式系统高级嵌入式计算机系统和网络技术的应用，使仪器仪表将传感测量、补偿计算、工程量处理与故障诊断等功能集于一身，并能充分利用网络时代的优势，完成远程维护、远程控制、故障预报等以前无法实现的功能。
在这其中，芯片、总线、接口技术，成为仪器仪表的内核，嵌入式系统成为技术的代表，并由此形成了仪器仪表行业发展的趋势。
基于嵌入式Android的LED智能玻璃显示设计
第３６卷㊀第２期２０２１年２月㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀液晶与显示㊀㊀㊀C h i n e s e J o u r n a l o fL i q u i dC r y s t a l s a n dD i s p l a ys ㊀㊀㊀㊀㊀V o l ．３６㊀N o ．２㊀F e b ．２０２１㊀㊀收稿日期:２０２０Ｇ０７Ｇ３０;修订日期:２０２０Ｇ０９Ｇ２６．㊀㊀基金项目:中央高校基本科研业务费专项基金(N o ．０１７７０３２７);中国海事局科技专项基金(N o ．０７１６Ｇ１３４００００３N ００８)S u p p o r t e db y S p e c i a lF u n df o rB a s i cS c i e n t i f i cR e s e a r c hB u s i n e s sE x pe n s e so fC e n t r a lU n i v e r s i t i e s (N o ．０１７７０３２７);S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y F u n d of C h i n a M a r i t i m e S a f e t y Ad m i n i s t r a t i o n (N o ．０７１６Ｇ１３４００００３N ００８)㊀㊀∗通信联系人,E Ｇm a i l :x i o n g m u d i ＠q q．c o m 文章编号:１００７Ｇ２７８０(２０２１)０２Ｇ０２８７Ｇ０６基于嵌入式A n d r o i d 的L E D 智能玻璃显示设计熊木地∗,郭俞君,张㊀坤,李㊀琎(大连海事大学信息科学技术学院,辽宁大连１１６０２６)摘要:本文提出将A n d r o i d 嵌入式技术和互联网技术相结合的L E D 智能玻璃显示设计,实现用户与显示屏之间实时互动.本系统采用搭载A n d r o i d 操作系统的C P U＋F P G A 双核架构,通过开发A n d r o i d 系统应用软件,使用无线网来实现L E D 智能玻璃显示屏与移动终端的网络通信.在A n d r o i d 系统源码的基础上,增加了采用 总线Ｇ设备Ｇ驱动 模型构建的L C D 显示驱动以及映射数据发送驱动,采用设备树描述设备信息,减少了大量代码冗余,并在A n d r o i d 系统中编写J N I 方法供A n d r o i d 应用程序调用.采用J a v a 语言进行A n d r o i d 系统应用软件开发.使用S o c k e t 网络编程来实现L E D 智能玻璃显示屏与移动终端的网络通信.此系统具有较好的易用性和可移植性,给产品应用带来了方便,提高了施工效率.关㊀键㊀词:L E D 智能玻璃显示;嵌入式A n d r o i d ;驱动移植;设备树;S o c k e t 网络编程中图分类号:T N ８７３㊀㊀文献标识码:A㊀㊀d o i :１０．３７１８８/C J L C D．２０２０Ｇ０２０１D e s i g no fLE Ds m a r t g l a s s d i s p l a y ba s e d o n e mb e d d e dA n d r o i d X I O N G M u Ｇd i ∗,G U O Y u Ｇju n ,Z H A N G K u n ,L I J i n (I n f o r m a t i o nS c i e n c e a n dT e c h n o l o g y C o l l e ge ,D a l i a nM a r i t i m eU n i v e r s i t y ,D a l i a n １１６０２６,C h i n a )A b s t r a c t :T h eLE Ds m a r t g l a s s d i s p l a y d e s i g n i s p r o po s e d ,w h i c hc o m b i n e sA n d r o i de m b e d d e d t e c h Ｇn o l o g y a n d I n t e r n e t t e c h n o l o g y ,r e a l i z e s t h e r e a l Ｇt i m e i n t e r a c t i o n b e t w e e n p e o p l e a n d s c r e e n ．T h i s s ys Ｇt e ma d o p t s C P U＋F P G Ad u a l Ｇc o r e a r c h i t e c t u r e e q u i p p e dw i t hA n d r o i d o p e r a t i n g s y s t e m．T h r o u gh t h e d e v e l o p m e n t o fA n d r o i d s y s t e ma p p l i c a t i o n s o f t w a r e ,t h ew i r e l e s s n e t w o r k i s u s e d t o r e a l i z e t h e c o m Ｇm u n i c a t i o nb e t w e e n t h eL E Ds m a r t g l a s s d i s p l a y a n d t h em o b i l e t e r m i n a l ．B a s e do n t h eA n d r o i ds ys Ｇt e ms o u r c e c o d e ,t h i s s y s t e ma d d s t h eL C Dd i s p l a y d r i v e r a n dm a p p i n g d a t a t r a n s m i s s i o nd r i v e r u s i n gt h e b u s Ｇd e v i c e Ｇd r i v e r m o d e l ．D e v i c e t r e e i s u s e d t od e s c r i b e d e v i c e i n f o r m a t i o n ,w h i c h r e d u c e s a l o t o f c o d e r e d u n d a n c y ．J N Im e t h o d i sw r i t t e n i nA n d r o i d s y s t e mf o rA n d r o i d a p p l i c a t i o n p r o gr a mt o c a l l ．J a v a l a n g u a g e i s u s e d f o rA n d r o i d s y s t e ma p p l i c a t i o n s o f t w a r e d e v e l o p m e n t ．S o c k e t n e t w o r k p r o g r a m Ｇm i n g i s u s e d t o r e a l i z e t h en e t w o r kc o mm u n i c a t i o nb e t w e e nL E Ds m a r t g l a s sd i s p l a y an dm o b i l e t e r Ｇ. All Rights Reserved.m i n a l．T h i s s y s t e mh a s g o o d e a s e o f u s e a n d p o r t a b i l i t y,w h i c hb r i n g s c o n v e n i e n c e t o p r o d u c t a p p l i c aＧt i o na n d i m p r o v e s c o n s t r u c t i o ne f f i c i e n c y．K e y w o r d s:L E Ds m a r t g l a s sd i s p l a y;e m b e d d e dA n d r o i d;d r i v e rm i g r a t i o n;d e v i c e t r e e;s o c k e tn e tＧw o r k p r o g r a mm i n g１㊀引㊀㊀言㊀㊀L E D智能玻璃显示屏是利用特殊工艺将单个L E D点光源以阵列形式封装在两片玻璃中间,形成安全夹层结构的L E D平板发光玻璃产品,其具有很强的光线通透性,能满足安装场所的特别光线需求,很好地与周围建筑环境相融合[１Ｇ３].国外有许多研究机构和高校都开展了对L E D智能玻璃的显示研究工作,并取得了实质性的成果,然而国内对于L E D智能玻璃显示技术的研究还处于初步阶段[４],没有很完善的技术研究成果,主要还处于对L E D智能玻璃显示屏制作创新的研究阶段,对于L E D智能玻璃显示控制系统的研究还比较少.与传统L E D显示屏相比,L E D智能玻璃其内部的L E D点阵采用蛇形连接形式,在不同应用场合下L E D智能玻璃其内部的L E D点阵数量和排列方式不同,所以需要将视频数据进行重新排序后再发送至后续驱动电路驱动L E D智能玻璃显示屏显示,大规格L E D智能玻璃显示通常采用多块小规格显示屏模块拼接实现.除此之外,当前L E D智能玻璃显示控制系统大多不能满足远程信息实时发布的需要,而且其显示信息输入大多通过D V I等数字通信接口与P C机连接,实时㊁点对点地显示P C机显示器显示的内容,这样的方法需要外接一个P C机,不够便利,因此本文提出基于A n d r o i d操作系统的L E D智能玻璃显示设计.L E D智能玻璃显示屏与移动终端的结合,不仅实现了人与屏之间实时互动,大为拓展了L E D 智能玻璃显示屏的应用领域,而且系统的集成化也大量地节省了人力资源㊁财务支出㊁降低了社会的资源浪费,具有良好的收益前景[５].２㊀系统硬件架构２．１㊀C P U＋F P G A双核架构由于不同规格L E D智能玻璃其内部的L E D 点阵排列方式不同,所以需要将视频数据进行重新排序再发送至后续驱动电路[６].系统硬件架构图如图１所示,本系统主要包括带有G P U(G r a p h i c s P r o c e s s i n g U n i t)的主控芯片R K３２８８㊁现场可编程门阵列(F P G A)数据处理单元以及驱动系统.图１㊀系统硬件架构图F i g．１㊀S y s t e mh a r d w a r e a r c h i t e c t u r e d i a g r a m㊀㊀R K３２８８主控芯片通过U S B(U n i v e r s a l S e r i a l B u s)接口完成对U盘中存储的视频数据和映射数据的读取,并发送给F P G A[７].F P G A 数据处理单元将视频数据缓存在外部存储器S SＧR AM１中,将映射数据缓存在外部存储器S S R AM２中,通过按地址递增方式读取S S R AM２的数据作为S S R AM１的地址读取S S R AM１中的视频数据,即实现视频数据的重新排序,然后对数据进行并转串处理传送给驱动系统.驱动系统采用专用的驱动芯片,将数据串行移位和并行输出,８８２㊀㊀㊀㊀液晶与显示㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３６卷㊀. All Rights Reserved.从而实现大规格L E D智能玻璃的显示.R K３２８８主控芯片通过S D I O接口与W i f i模块相连,实现L E D智能玻璃显示屏联网.在主控芯片和用户移动终端上分别安装．a p k,从而实现人与屏之间通信.此外,为保证A n d r o i d等操作系统和用户软件的流畅运行,采用２G B双通道D D R３的运行内存㊁１６G B容量的高速e MM C存储器,O T G接口用于方便系统调试和程序下载.２．２㊀R K３２８８与F P G A数据通信接口设计R K３２８８与F P G A硬件连接图如图２所示,本系统中R K３２８８主控芯片输出控制信号以及数据与F P G A相应的信号直接相连,实现数据通信.其中I_R G B[２３:０]为视频数据㊁I_D E㊁I_ V S Y N C㊁I_P C L K为视频控制信号,I_A D D R[１５:０]为映射地址数据㊁I_n W E㊁I_H C L K为映射数据发送控制信号.R K３２８８和F P G A之间通信是一种跨时钟域通信,所以为使数据稳定,需要添加F I F O或R AM,本系统选用F I F O,不需要关心读写地址,简化了操作.图２㊀R K３２８８与F P G A硬件连接图F i g．２㊀R K３２８８a n dF PG Ah a r d w a r e c o n n e c t i o nd i a g r a m ３㊀系统软件设计３．１㊀嵌入式操作系统定制A n d r o i d系统是基于L i n u x内核的操作系统,由内核㊁运行库㊁虚拟机等组成.其软件开发主要包括B o o t l o a d e r引导程序设计,L i n u x操作系统移植,根文件系统创建以及应用程序开发等[８].本系统在A n d r o i d系统源码的基础上增加L C D显示驱动以及映射数据发送驱动,并在A nＧd r o i d系统中编写J N I方法实现A n d r o i d应用程序调用.３．１．１㊀映射数据发送软件设计映射数据发送软件架构设计如图３所示,主要包括映射数据发送驱动软件设计,以及通过N D K工具链将驱动封装生成J N I接口供A n d r o i d应用程序调用.图３㊀映射数据发送软件架构设计F i g．３㊀D e s i g no fs o f t w a r ea r c h i t e c t u r ef o r m a p p i n gd a t a t r a n s m i s s i o n映射数据发送驱动软件架构设计,本着 高内聚㊁低耦合 原则,采用 总线Ｇ设备Ｇ驱动 模型构建[９],设备和驱动向总线进行注册,总线负责把设备和对应的驱动绑定起来.在早先L i n u x版本中,A R M架构的板级硬件细节大多被硬编码在a r c h/a r m/p l a tＧx x x和a r c h/a r m/m a c hＧx x x,造成大量代码冗余.而本系统中板级硬件信息描述使用d t s(d e v i c e t r e e)文件,d t s文件描述了C P U㊁总线㊁设备连接信息,B o o t l o a d e r会将d t s文件描述的连接信息直接传递给内核,然后内核进行识别并展开各个设备及设备用到的内存等资源.采用设备树后,许多硬件的细节可以直接透过它传递给L i n u x,而不再需要在K e r n e l中进行大量的冗余编码.３．１．２㊀L C D显示驱动设计R K３２８８内部集成的L C D C(L i q u i dC r y s t a l D i s p l a y C o n t r o l l e r)内部是分层的,有６层:b a c kＧg r o u n d㊁w i n０㊁w i n１㊁w i n２㊁w i n３㊁h w c(H a r d w a r e C u r s o r l a y e r),每一次叫做w i n,每一层可以在屏幕上任意位置显示支持范围内任意大小的图像,并且各层可以通过a l p h ab l e n d i n g或者c o l o rk e y９８２第２期㊀㊀㊀㊀㊀熊木地,等:基于嵌入式A n d r o i d的L E D智能玻璃显示设计. All Rights Reserved.实现o v e r l a y合成输出.在f b中,每一层w i n对应一个f b标准的字符型设备,它们在L i n u x系统中对应的设备节点为/d e v/g r a p h i c s/f b x,其中w i n和f b的对应关系是可以通过程序设置的.L C D显示驱动设计采用帧缓冲(F r a m e b u f f e r,f b)技术,屏蔽底层硬件差异,为用户提供mm a p㊁i o c t l等标准接口来操作L C D显示设备[１０].通过调用mm a p可将内核中分配的f b地址映射到用户空间,便于读写;通过调用i o c t l可设置显示器分辨率等设备属性.L C D显示驱动架构设计如图４所示,主要包括f b框架相关部分以及与显示设备硬件相关的f b驱动层.图４㊀L C D显示驱动架构设计F i g．４L C Dd i s p l a y d r i v e a r c h i t e c t u r e d e s i g nf b框架相关部分主要包括f b m e m．c㊁r k f b_ s y s f s．c等公用源文件,用于向上提供和用户空间交互的接口;硬件设备驱动部分主要包括L C D C 控制器相关的r k３２８８_l c d c．c代码以及对屏幕进行参数配置的相关代码r k_s c r e e n．c,其通过p r o b e函数获取屏幕参数,屏幕参数通过d t s文件传递.３．２㊀应用软件开发本系统使用S o c k e t网络编程,采用C/S交互模式[１１],实现L E D智能玻璃显示屏与移动终端的网络通信.开发语言为J a v a,开发工具采用E c l i p s e I D E[１２].L E D智能玻璃显示屏端的应用程序主要包括获取本地I P,等待移动终端的连接,之后根据移动终端发送过来的指令执行不同的操作.移动终端的应用程序功能主要包括连接L E D智能玻璃显示屏端㊁获取L E D智能玻璃端视频信息㊁映射信息,获取和控制L E D智能玻璃端视频分辨率㊁播放进度信息等.４㊀设计实现系统硬件实物图如图５所示,其中F P G A 选用X i l i n x公司S p a r t a nＧ６系列的X C６S L X４５T 芯片,C P U选用可以搭载A n d r o i d操作系统的R K３２８８.R K３２８８将U盘中的视频数据与映射数据读取之后,通过专用G P I O引脚传送给F PＧG A,F P G A进行视频数据处理后,通过光纤传送给从控制器,从控制器通过网口将视频数据传送至驱动系统,实现L E D智能玻璃显示屏显示控制.图５㊀系统硬件实物图F i g．５㊀S y s t e mh a r d w a r e p h y s i c a lm a pF PG A接收到的L E D智能玻璃映射数据如图６所示,w r c l k㊁a r m_u p㊁A R M_C L K㊁A R M_E N 为控制信号,d i n为A R M向F P G A传送的映射数据,w r a d d r为暂存映射数据S S R AM２的写地址.图６㊀F P G A接收到的L E D智能玻璃映射数据F i g．６㊀L E Ds m a r t g l a s sm a p p i n g d a t a r e c e i v e db yF PG A移动终端应用程序界面如图７所示,主要包括I P地址连接,获取设置视频文件㊁映射数据文件以及设置视频分辨率㊁获取远端视频进度信息等.０９２㊀㊀㊀㊀液晶与显示㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３６卷㊀. All Rights Reserved.图７㊀移动终端应用程序具体实现F i g ．７㊀I m p l e m e n t a t i o no fm o b i l e t e r m i n a l a p pl i c a t i on 图８㊀L E D 智能玻璃显示F i g ．８㊀L E Ds m a r t g l a s s d i s p l a y㊀㊀L E D 智能玻璃显示屏显示如图８所示,由专用驱动芯片L D １５１２构成的驱动电路与F P C 相连接,从而实现L E D 智能玻璃显示屏的显示,同时可以通过移动终端控制视频播放.不同应用场合下L E D 智能玻璃显示屏大小㊁分辨率不同,此图中为６４ˑ６４分辨率的L E D 智能玻璃显示屏.５㊀结㊀㊀论将A n d r o i d 嵌入式技术和互联网技术相结合,在A n d r o i d 系统源码的基础上增加L C D 显示驱动以及映射数据发送驱动,并在A n d r o i d 系统中编写J N I 方法供A n d r o i d 应用程序调用.使用J a v a 语言进行A n d r o i d 系统应用软件开发.使用S o c k e t 网络编程来实现L E D 智能玻璃显示屏与移动终端的网络通信,使得系统具有较好的易用性和可移植性,给产品应用带来了方便,提高了施工效率.参㊀考㊀文㊀献:[１]㊀高敏．L E D 显示屏发展综述[J ]．电子制作,２０１５(８):１０７．G A O M．O v e r v i e wo f l e dd i s p l a y d e v e l o pm e n t [J ]．P r a c t i c a lE l e c t r o n i c s ,２０１５(８):１０７．(i nC h i n e s e )[２]㊀张芳,樊柯．L E D 显示屏集成控制技术的发展现状及趋势探讨[J ]．电子制作,２０１９(２):８８Ｇ８９．Z HA N GF ,F A N K．D e v e l o p m e n t s t a t u sa n dt r e n d so f i n t e g r a t e dd i s p l a y c o n t r o l t e c h n o l o g y f o r l e dd i s p l a y [J ]．P r a c t i c a lE l e c t r o n i c s ,２０１９(２):８８Ｇ８９．(i nC h i n e s e)[３]㊀冀刚．室外L E D 显示以及在交通领域的应用[J ]．电子技术与软件工程,２０１８(９):１０３．J IG．O u t d o o r l e d d i s p l a y a n d a p p l i c a t i o n i n t h e f i e l d o f t r a n s p o r t a t i o n [J ]．E l e c t r o n i cT e c h n o l o g y a n dS o ft w a r eE n Ｇg i n e e r i n g ,２０１８(９):１０３．(i nC h i n e s e )[４]㊀吴志诚．基于光纤传输的L E D 智能玻璃显示系统研究[D ]．大连:大连海事大学,２０１８．WUZC ．T h e r e s e a r c ho fL E Ds m a r t g l a s s d i s p l a y s y s t e mb a s e do no pt i c a l f i b e r t r a n s m i s s i o n [D ]．D a l i a n :D a l i a n M a r i t i m eU n i v e r s i t y,２０１８．(i nC h i n e s e )[５]㊀王海波．未来显示终端发展趋势探索[J ]．中国公共安全,２０１９(９):１０３Ｇ１０４．WA N G H B ．D e v e l o p m e n t t r e n do f d i s p l a y t e r m i n a l i n t h e f u t u r e [J ]．C h i n aP u b l i cS e c u r i t y ,２０１９(９):１０３Ｇ１０４．(i nC h i n e s e)[６]㊀隋志坤．基于A R M 和F P G A 的L E D 智能玻璃显示系统研究[D ]．大连:大连海事大学,２０１７．S U IZK．T h e r e s e a r c ho f L E Ds m a r t g l a s s d i s p l a y s ys t e mb a s e d o nA R Ma n dF P G A [D ]．D a l i a n :D a l i a nM a r i t i m e U n i v e r s i t y,２０１７．(i nC h i n e s e )[７]㊀熊木地,郭俞君,孙宇航．L E D 智能玻璃映射系统设计[J ]．液晶与显示,２０２０,３５(１０):１０１９Ｇ１０２５．X I O N G M D ,G U O YJ ,S U N Y H．D e s i g n o fm a p p i n g s o f t w a r e f o r L E Ds m a r t g l a s s d i s p l a y [J ]．C h i n e s e J o u r n a l o f L i q u i dC r y s t a l s a n dD i s p l a ys ,２０２０,３５(１０):１０１９Ｇ１０２５．(i nC h i n e s e )[８]㊀张丙旭,徐文涛,连鹏,等．基于嵌入式A n d r o i d 的光学实验实操评测系统[J ]．电子设计工程,２０１８,２６(２４):１８３Ｇ１８７．Z HA N GBX ,X U W T ,L I A NP ,e t a l ．A n o p t i c a l e x p e r i m e n t a l o p e r a t i o n a l e v a l u a t i o n s ys t e mb a s e d o n e m b e d d e d １９２第２期㊀㊀㊀㊀㊀熊木地,等:基于嵌入式A n d r o i d 的L E D 智能玻璃显示设计. All Rights Reserved.２９２㊀㊀㊀㊀液晶与显示㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３６卷㊀A n d r o i d[J]．E l e c t r o n i cD e s i g nE n g i n e e r i n g,２０１８,２６(２４):１８３Ｇ１８７．(i nC h i n e s e)[９]㊀张拓智,孔德岐,朱恩亮,等．嵌入式L i n u x系统下的H I３２１０驱动软件设计与实现[J]．航空计算技术,２０１９,４９(３):９９Ｇ１０２．Z HA N G TZ,K O N GD Q,Z HU EL,e t a l．H I３２１０d r i v e r s o f t w a r ed e s i g na n dr e a l i z eb a s e do ne m b e d e dL i n u xs y s t e m[J]．A e r o n a u t i c a lC o m p u t i n g T e c h n i q u e,２０１９,４９(３):９９Ｇ１０２．(i nC h i n e s e)[１０]㊀唐玉儒．C o r t e xＧA９嵌入式最小系统设计[D]．武汉:华中科技大学,２０１８．T A N G Y R．T h e d e s i g no fC o r t e xＧA９e m b e d d e dm i n i m u ms y s t e m[D]．W u h a n:H u a z h o n g U n i v e r s i t y o f S c i e n c ea n dT e c h n o l o g y,２０１８．(i nC h i n e s e)[１１]㊀严谦,阳泳．网络编程t c p/i p协议与s o c k e t论述[J]．电子世界,２０１６(８):６８,７０．Y A N Q,Y A N G Y．N e t w o r k p r o g r a mm i n g T C P/I P p r o t o c o l a n d s o c k e t d i s c u s s i o n[J]．E l e c t r o n i c sW o r l d,２０１６(８):６８,７０．(i nC h i n e s e)[１２]㊀岳传真．A n d r o i d系统移植和应用程序开发[D]．上海:复旦大学,２０１０．Y U ECZ．A n d r o i d s y s t e mt r a n s p l a n t a t i o na n da p p l i c a t i o nd e v e l o p m e n t[D]．S h a n g h a i:F u d a nU n i v e r s i t y,２０１０．(i nC h i n e s e)作者简介:㊀熊木地(１９７０－),男,四川巴中人,博士,教授,２０００年于中国科学院长春光学精密机械与物理研究所获得博士学位,主要从事光电检测方面的研究.EＧm a i l:x i o n g m u d i＠q q．c o m. All Rights Reserved.。
基于Linux 的嵌入式系统在测控系统中的设计与应用
基于 !"#$% 的嵌入式系统在测控系统中的设计与应用
张星烨， 须文波
（江南大学通信与控制工程学院， 江苏 无锡 &!)"%(） 摘 要： 针对当前工业控制领域对测控系统提出的将测控分散到现场、 实现远程监控的要求， 给出了一种应用于测控系统的基于 *+,-. 的嵌入式系统的设计方案， 能保证测控任务完成的 实时性、 可靠性， 可以连到工业以太网， 实现远程监控， 在工业控制领域有很好的应用前景。 关键词： 嵌入式系统； 测控系统； 网络控制； 工业以太网 *+,-.； 中图分类号： /0%!(12!； /0&3%1’； /0%#%1!! 文献标识码： 4
&
引
言
当前， 在工业控制领域， 网络控制技术快速发展。网络控制要求测控系统必须具备两方面的功能： 一方 面要在现场完成复杂的测控任务， 通常一些任务具有一定的实时性的要求； 另一方面要求测控系统能够与某 一类型的控制网相连， 实现远程监控。而在目前应用的大多数测控系统中， 嵌入式系统的硬件采用 2 5 !( 位 的单片机； 软件多采用汇编语言编程， 仅包含一个简单的循环处理的控制流程； 单片机与单片机或上位机之 间通信通过 67&%&、 联网功能差、 开发困难的问题。而工业以太网 67)2’ 来组网。这些网络存在通信速度慢、 已逐步完善， 在工业控制领域获得越来越多的应用。工业以太网使用了 /80 5 90 协议， 便于联网， 并具有高速 控制网络的优点。现在， 性能指标的提高， 为嵌入式系统的广泛应用提供了可 %& 位嵌入式 80: 价格的下降， 能性。基于上述情况， 我们将嵌入式系统应用于测控系统， 可大大提高测控系统的性能， 嵌入式系统一般应 用嵌入式操作系统来开发。在嵌入式操作系统的选择上， 由于 *+,-. 有完整开放的源代码， 可针对具体应用 修改和优化系统， 内核稳定， 适用于多种 80: 和多种硬件平台， 支持网络等特点， 因而选择 *+,-. 作为嵌入式 操作系统。