应用DMA原理优化嵌入式系统数据交换效率

DMA是当今个人计算机系统中应用非常普遍的工作原理,其核心思想是将数据访问和业务运算分离,降低读写开销,提升CPU处理的效率。基于DSP嵌入式系统架构改造的实例,应用DMA原理,解决原有系统中采用中断方式进行数据传输的瓶颈,使整个系统的数据交换效率大幅度改善,并进一步提出采用双口RAM来提升系统的可维护性和性能。这种设计思路还可以应用在其他类型的嵌入式系统(如ARM)中。     

基于双口RAM的智能429总线接口卡设计

利用89C52单片机和双口RAM IDT7132设计了智能ARINC429总线接口卡。采用单片机使接口卡具有了自动数据处理能力,实现了智能化;采取双口RAM作为单片机和ISA总线数据交互媒介,提高了传输速率。讨论了双口RAM的地址空间分配和数据共享冲突仲裁问题,对接口卡的软件设计做了介绍。应用表明,所设计的接口卡具有传输速率高、可靠性好等优点。     

三维景深数据采集和图像重构系统研究

针对基于激光测距的移动机器人三维数据采集和重构技术,提出了DSP与ARM双CPU的系统设计.首先对激光测距的移动机器人三维重构技术的国内外研究现状与趋势进行了阐述,然后提出了一种基于DSP数据获取模块、ARM主控制与图形重构模块的多模块嵌入式系统,叙述了主控制系统的硬件设计,2个模块之间用双口RAM进行通信,并针对2个模块的不同特点提出了软件设计方法,最后提出了一种根据法向量对三维图形着色和归类的方法.实验表明这种方法是可行的.     

双口RAM在声信号处理数据接口模块中的应用

介绍了双口RAM器件在数据接口模块的软硬件设计中的应用实例。该模块选用了VME总线方式,主要器件选用了具有强大运算能力的DSP芯片和存储能力极其方便的双口RAM器件,还有差分接口模块和DC/DC电压转换器等。重点介绍了双口RAM CY7C026-25AI的结构特点及其有趣的＂乒乓＂工作方式,分析了双口RAM与FIFO以及普通存储器的性能差异,对以往SHARC处理器和FIFO芯片的配合方式提出新的观点,即SHARC处理器和双口RAM的组合方式,展示了双口RAM器件在现代数据采集设备中使用的绝对优势。     

一种嵌入式移动机器人控制系统

为克服传统移动机器人控制系统的性能与功耗的矛盾,提出了一种高性能、低功耗的嵌入式控制系统.该系统以微处理器ARM9作为上位机处理器,配上基于数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列((FPGA)的视觉模块、传感器模块和伺服模块,构成一种主从分布式、多CPU的控制系统,实现了基于实时Linux的机器人控制软件体系结构.整个系统具有处理能力强,实时性高,稳定性好等特点.通过对比实验证实,该移动机器人控制系统真正具有高性能、低功耗以及软件实时性高等优点.     

ARM嵌入式系统在大型设备远程监控中的应用

工业领域不断的发展,机械设备对系统提出了更高的需求,远程监控成为了一种必须的技术。基于RAM嵌入式系统是一种高效、高性能的系统,可以满足大型设备远程监控的功能需求。本文介绍RAM嵌入系统及其在大型设备远程监控中的运用。     

基于双CPU结构的数据监控系统设计

针对通信系统中，对所有客户线路的电压、电流、温度等数据进行实时多路采集监控，提出了一种基于双CPU结构的数据监控系统的设计方法以及硬件组成。讨论了系统主要芯片之间的连线方法以及软件流程。该系统已经成功应用在邮电系统48V通信线路监控。实践证明，双CPU设计方案不仅满足了系统高运算量、高实时性、抗干扰性要求，而且优化了软硬件设计。     

一种面向复杂嵌入式系统的互连网络研究

提出了一种结构简单,具有分形特征的基三分层互连网络.讨论了适合于基三分层网络的节点编码方案,给出了网络中任意两个节点之间最短路径的求解算法和网络平均最短距离的估计值.针对复杂嵌入式系统的特点,分析了基三分层网络的成本、可靠性和实时性.将基三分层网络与常见的嵌入式实时互连拓扑结构进行了比较,结果表明基三分层网络可靠性较高,具有较高的性价比,适合作为通信局部性较高的嵌入式实时互连网络.     

基于ARM的车载信息采集及大容量存储

针对车载系统多传感器信息采集处理与大容量存储的需求,采用高性能处理器ARM和高密度的闪存构建车载数据采集系统;就闪存编程慢的特点,使用流水线和并行技术,配以双口的RAM作为高速缓存的方式取代直接对闪存进行编程的传统方法,提高闪存写入数据的速率。在试验中,系统实时处理能力强和256Gbit大容量等特点。     

嵌入式Linux中的关键技术研究

随着嵌入式技术的不断发展,将开源的Linux操作系统和嵌入式技术结合起来,无疑具有广泛的应用前景。从嵌入式Linux系统开发中的实时性问题和裁剪技术问题入手,对嵌入式Linux系统的关键技术进行研究,并提出对应的改进方案。     

Performance modeling in critical engineering systems using RAM analysis

Reliability, availability and maintainability (RAM) analysis of system is helpful in carrying out design modifications, if any, required to achieve minimum failures or to increase mean time between failures (MTBF) and thus to plan maintainability requirements, optimize reliability and maximize equipment availability. To this effect, the paper presents the application of RAM analysis in a process industry. Markovian approach is used to model the system behavior. For carrying out analysis, transition diagrams for various subsystems are drawn and differential equations associated with them are formulated. After obtaining the steady state solution the corresponding values of reliability and maintainability are estimated at different mission times. The computed results are presented to plant personnel for their active consideration. The results proved helpful to them for analyzing the system behavior and thereby to improve the system performance considerably by adopting and practicing suitable maintenance policies/strategies.     

一种改进的CORDIC实时生成加权系数方法

基于现场可编程门阵列实现多波束声呐频域波束形成算法时,通常需要使用坐标旋转数字计算(CoordinateRotation Digital Computer,CORDIC)方法实时生成加权系数,但波束数较多且为宽带信号时会消耗大量硬件资源。文章提出一种改进的基于CORDIC方法实时生成加权系数的方法。通过频点复用处理,多个波束组可共用同一个CORDIC IP核依次实时生成加权系数,降低了87.5%的CORDIC IP核资源消耗;通过引入二维乒乓、用后即抛思想,对存储加权系数的随机存取存储器(Random Access Memory,RAM)基于波束和频点复用进行乒乓处理,可降低97.9%的RAM系数存储空间占用。该改进方法通过多维度复用处理,占用少量RAM存储空间来节省大量CORDICIP核资源,均衡了RAM和CORDIC IP核资源的消耗,具有很好的工程应用价值。     

自适应光学系统SPGD控制算法的FPGA硬件实现

针对随机并行梯度下降(SPGD)算法实时性强,同时具有一定的灵活性的要求,本文提出了一种基于FPGA的SPGD算法硬件实现方法.该方法首先划分了各功能模块,然后对关键模块进行了实时化处理,并使用"流水线"和RAM技术设计了可升级和扩展的变形镜控制模块.最后将该算法实现并应用到6l单元自适应光学激光实验中,结果表明本文的设计可使用不同的性能指标实现变形镜的SPGD算法闭环控制,并能同时完成倾斜镜的控制,达到了实时性和灵活性的要求.     

实时数据库的应用研究

根据实时数据库, 内存数据库的基本理论,提出了将内存数据库思想溶于传统磁盘数据库中的内存数据访问技术。通过对应用程序与数据库系统之间接口的重新封装,实现了此技术在数据访问对象(DAO)中的应用,使数据库检索、存取等过程能在有限的内存中进行,避免了大量磁盘数据的 I/O,提高了应用系统的执行效率。     

GJB289A与ARINC429双总线通讯接口卡设计

一些测试系统中,需要将GJB289A总线信号发送给发射装置,并接收经发射装置转换后的AR-INC429总线信号.本文通过对两种总线信号及相关型号芯片进行分析,提出一种基于FPGA的总线测试接口卡的实现方法,接口卡采用专用接口芯片PCI9054实现PXI接口.结果表明该总线接口卡能很好地满足快速数据处理和稳定高效的数据传输要求.     

鸿蒙操作系统在智能测量仪器中的应用

嵌入式操作系统在仪器智能化过程中起着至关重要的作用。通过分析鸿蒙系统的技术架构和分布式及微内核特性，并与现有的国内外嵌入式操作系统进行对比，结合测量仪器数据采集的实际应用案例，得出了鸿蒙系统在自主可控、实时性和连接流畅方面具有优越性，满足测量仪器对操作系统的需求。     

Combined hardware and software aspects of reliability

This paper presents the similarities and differences between hardware, software and system reliability. Relative contributions to system failures are shown for software and hardware and failure and recovery propensities are also discussed. Reliability, availability and maintainability (RAM) concepts have been broadly developed for software reliability than hardware reliability. Extending these software concepts to hardware and system reliability helps in examining the reliability of complex systems. The paper concludes with assurance techniques for defending against faults. Most of the techniques discussed originate in software reliability but apply to all aspects of a system. Also, the effects of redundancy on overall system availability are shown.     

实时嵌入式操作系统uCOS-II在AT91上的移植

介绍了嵌入式实时操作系统uCOS-II的特点和内核结构,并通过对ATMEL公司AT91M55800A的体系结构的分析,讨论了移植的可能性,同时提出了移植过程中出现的问题及解决的方法,最终通过设计多任务的应用程序证实了移植的成功.     

CAN总线在现场检测系统中的应用研究

CAN总线是一种主要用于各种现场检测和控制的现场总线网络,由于可靠性高、实时性好、成本较低,近年来已经广泛应用于各种工程检测与控制领域。在此介绍一种CAN总线在现场检测系统中应用的设计方案,并重点论述系统软硬件设计及通信协议的制定等方面内容。实际应用表明,系统通信在具有可靠性和稳定性之外,还有一定的扩展功能。     

Operational reliability assessment of power systems considering condition-dependent failure rate

Failure rate of a system component is usually assumed to be constant in conventional reliability evaluation of power systems. It has been realised from the real-time operation that a component will experience more failures during heavy loading condition than those during light loading condition, which means that the failure rate of a component in real-time operation is not constant and varies with loading condition. In order to evaluate system operational reliability related to load condition, the factors affected condition-dependent failure rate (CDFR) are investigated and a basic CDFR model is proposed in this study. In predictive operational reliability study, equipment loading condition for a given load period is determined using AC power flow based on the corresponding load level with considering load uncertainty. A four-state model has been proposed to represent a system component. The equations for determining the probability of each state for the four-state model have been derived. A technique based on these equations and models has been developed to evaluate operational and annual reliability indices of components, load points and system. The IEEE-RTS has been analysed to illustrate the proposed models and technique.