基于ARM-Linux/Qt便携式智能γ能谱仪软硬件设计与实现

针对核辐射区域γ射线在线监测需求,设计了一款易操作、小体积、便携带、低功耗的智能γ能谱仪。该能谱仪在硬件上选用NaI(TI)闪烁体探测器,使用ADC+FIFO+ARM架构实现ARM高速采集接口,采用NXPARM(imx6ull)微控制器实现了数字多道脉冲幅度分析器及能谱显示与处理;软件运用ARM-Linux4.1.15内核的嵌入式系统完成了驱动开发、任务调度及资源管理,利用跨平台QT编程完成了梯形成型、幅值提取、能谱寻峰、本底扣除等多种核信号与能谱处理算法。测试表明：谱仪能量分辨率为7.50%(@662 keV),且能量响应积分非线性为9.5%,能量刻度平均偏差小于1%,仪器工作稳定,人机交互友好,能谱仪性能良好,满足现场需求,适用于多种场合下的γ能谱测量及核素识别。     

基于达芬奇的运动目标检测系统

针对视频监控领域,利用达芬奇双核(ARM+DSP)处理芯片DM6446的高处理性能,设计了运动目标检测系统。在系统硬件上围绕DM6446进行了设计和实现;在用户软件上实现了视频的录制、存储、回放和运动目标检测等功能。ARM核应用程序采用多线程设计,DSP核运行目标检测算法。算法采用改进的颜色直方图方法,利用高斯模型计算颜色的背景概率,通过比较背景和前景的概率,达到了运动目标检测的目的。测试结果表明,算法简单可行,具有实时性,且软硬件工作良好,能够满足实时采集与图像处理的要求。     

基于嵌入式工控机的高精度便携式γ能谱仪

γ射线对人体的伤害是不易觉察的，在建材使用之前对建材进行放射性水平检测是减少放射性污染的重要手段。便携式γ能谱仪以嵌入式工控机PC／104为开发平台，采用PKD-01峰值保持器和PC／104配套的12位100kA／D采集卡实现能谱数据的智能获取，采用数字滤波的数据处理技术研制成软硬件相接合的高精度便携式γ能谱仪。介绍了该仪器的软硬件结构、特点、高精度的实现和仪器的整体性能指标及特点，系统还可用于Windows98／2000的操作系统中。     

基于ARM的便携式图像采集系统的设计

为满足现代制造工业中微细零件表面形貌测量的便携化、自动化需求,文章设计了一种以LPC2478为核心的嵌入式图像采集系统。系统选用功耗低、可输出多种数字格式的CMOS图像传感器实现图像的光电转换和数字信号输出,及具有多种功能模块的SMART2400开发板完成对CMOS的控制、数据的采集处理,并采用外部晶振同步ARM和CMOS时钟进而以软件定时的方式完成对高频像素同步信号PCLK的捕获,提高了低功耗微控制器图像采集的效率,一定程度上将图像采集系统对硬件的依赖转化为设计人员的软件设计工作,相对于传统的PC机+CCD的方案,具有更好的柔性,而且维护方便,成本低。     

X荧光能谱法快速分析钛合金中锡元素

分析研究了钛合金的能量色散X射线荧光光谱,使用XRF-6型X射线荧光能谱仪对钛合金中锡元素进行了测定分析,结果表明X射线荧光能谱可有效的解决钛合金中锡元素的快速分析问题。锡元素的Kα特征射线能量值为25.193KeV,Kβ特征射线能量值为28.601KeV,通过与基体钛元素特征射线能量值的对比可以实现钛合金中锡元素的快速定性及定量分析。     

基于QT/Embedded的γ能谱仪数据处理软件设计

γ能谱仪器的数据处理软件在整个仪器设计中起着重要的作用。本文介绍了用于便携式γ能谱仪的数据处理软件设计。本设计是基于嵌入式Linux操作系统和QT/Embedded GUI平台库上实现的。使得该软件有着良好的界面和数据处理能力。     

工业CT用数据采集与传输系统设计及实现

为了满足工业CT对数据采集系统的采集实时性、传输准确性、结构小型化及功能模块化等要求,设计并完成了一种基于FPGA+ARM架构的嵌入式数据采集与传输系统.该系统利用FPGA实现了多通道并行数据的实时采集、格式转换与一级缓存,同时利用ARM完成了数据的二级缓存以及基于TCP协议的以太网数据传输.该系统已被应用到多个大型工业CT机中,结果表明该系统能够满足射线能量达9 MeV、探测器通道数达960的工业CT系统运行在各种扫描方式下的数据采集与传输要求.     

手持式多功能烟气测试仪

由于传统的烟气分析仪多采用红外气体分析方法,功耗大、稳定性差、造价高。而基于ARM的手持式多功能烟气测控仪,借助电化学传感器,以ARM为核心,以嵌入式uC/OS-II操作系统为软件平台,使用图形化编程语言UCGUI完成应用程序的设计,实现了人机交互、数据采集、数据分析与数据存储等功能。该测控仪满足了烟气分析仪对多种物理量信号采集分析的需求,经测试,烟气分析仪测量气体浓度的结果在2%精度之内,体现了嵌入式系统便携式、智能化、高精度、微型化的特点。     

基于ARM ＆ Linux的嵌入式远程监控系统

研究了基于ARM的嵌入式远程监控系统.将嵌入式系统与互联网技术、现场总线技术相结合,采用ARM 为主控芯片,并且移植了具有一定实时性、源代码公开的嵌入式系统Linux,并设计了必要的设备驱动程序及应用程序.完成信息处理、通讯及监控管理任务,以适应工业通信标准多样化的应用需求.实验表明了所提出系统及实现方法的正确性和可行性.     

基于SoC的多轴驱控一体化平台设计

随着FPGA技术和电力电机技术的发展,FPGA+ARM的集成方式已经成为FPGA的发展方向.针对一体化多轴运动控制与驱动的特点,选用了集成双核ARM CPU与FPGA结合的Xilinx Zynq-7020全可编程System-on-chip(SoC)作为硬件平台,一个ARM CPU完成多轴的位置环、速度环和电流环的算法以及多轴轨迹生成,能同时完成伺服高级算法如谐振等,另一个ARM CPU完成交互功能,发挥FPGA高速运算的功能,完成6轴电流环流水线控制以及双采样双更新电流环算法.提高了系统整体带宽,实现多轴ns级同步精度以实现更精确的位置轨迹,驱控一体内部数据通过共享内存以及高速内部总线的方式进行交换,其传输速度更快、传输信息更加丰富.     

能量输出幅度对冷焊修复层组织性能的影响

采用脉冲冷焊修复技术,对45#钢基体进行再制造修复,制备Q345改性层,并研究能量输出幅度对修复层质量的影响。使用金相显微镜、扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)、X射线衍射以及显微硬度计,研究基体与修复层结合区域的相组织、微观结构、元素扩散以及硬度分布情况。结果显示:修复后结合界面热影响区(HAZ)很小,基体与修复层结合面处出现明显的熔合区域,结合界面发生了元素扩散行为,并且存在γ(Ni,Cr,Fe)、Co3Fe7和C0.055Fe1.945等新相,基体与修复层为冶金结合;修复层硬度较基体要低,便于于后续机械加工;能量输出幅度为90%时,熔合区靠基体一侧出现孔洞以及微小裂纹缺陷,能量幅度为40%的修复层质量较90%的要好。     

基于ARM的图像处理和报警系统的设计

基于ARM体积小、低功耗、低成本、高性能的特点,设计了一种图像处理并带有报警功能的系统。该系统以Tiny6410核心板——一款以ARM11芯片(三星S3C6410)作为主处理器、CPU基于ARM1176JZF-S核设计的嵌入式核心板——为主控板,加上外围设备以及USB摄像头,实现了图像的采集与处理。在此基础上加入了蜂鸣器和LED灯,在出现异常情况时,实现报警功能。该系统采用Linux嵌入式操作系统,并设计了软件流程。实验结果表明:该系统能够很好的解决图像采集的实时问题及准确性,由于加入的报警系统,更是提高了系统的可靠性,能够及时发现问题。系统易于实现,成本比较低,功耗低,具有高的使用性。     

基于ARM+PMAC结构的数控系统设计

主要阐述ARM+PMAC的数控系统的硬件体系架构、ARM(μC/OS)与PMAC之间的通讯的实现、ARM与PMAC数控系统软件结构,这种结构思路能够开发出高速高精的数控系统。     

基于AMBA协议的SoC测试控制器设计

阐述一种实现SoC功能验证的测试控制器设计方法。该测试控制器的行为符合AMBA2.0标准协议,可以完成对AM-BA总线上其他IP(intellectual property)核的功能验证。给出了在SoC内部利用该测试控制器测试ARM的集成方法,同时详细给出了该硬件电路的实现方法和应用测试语言编写测试向量的具体流程。分析了控制器外部测试向量产生原理,通过对ARM7TDMI的测试应用实例,说明了利用该测试控制器可以高效地完成系统功能测试。     

动态减重康复机器人控制系统开发

面向下肢运动障碍患者的步态和平衡康复训练需求,以动态减重悬吊支撑为目标,设计了自主行走跟随和实时支撑的康复机器人平台及控制流程,基于"远程计算机+嵌入式控制器"架构设计了康复机器人控制系统;开发了基于ARM的嵌入式控制器,实现了双轴随动控制、多传感器数据采集、WIFI通信、安全防护等功能;研究动态减重核心算法并完成了控制系统上、下位机软件开发。康复训练实验结果表明:动态减重康复机器人控制系统动态响应快,吊绳动态支撑力稳态误差控制在±2.5 N范围内,多种康复训练模式可以满足患者在不同阶段的安全康复训练。     

基于SiPM的线阵式X射线背散射探测器设计与性能评估

为了实现现场快速安全检查过程中敏感物质的细分,探讨了一种通过X射线背散射信号求取物质密度的方法,并完成了实现该方法的核心部件——一种基于硅光电倍增管（SiPM）的的线阵式闪烁体探测器的设计和功能验证。该探测器具有能量分辨的能力,能够分析不同物质在不同能量下的散射衰减。在环境温度-10℃～50℃条件下,该探测器输出的脉冲幅值稳定,能量分辨率在221%～257%变化（室温条件时能量分辨率为236%@595 KeV）。其线阵的结构为实现散射与透视图像空间上的一一对应,进而实现散射信息与透视信息的融合打下了基础。不同材料的散射能谱测量结果表明,该探测器所探测的能量曲线能够反映物质的密度特性,验证了其用于散射能谱探测以实现物质分类的可行性,在现场查缉装备的智能识别方面极具应用前景。     

嵌入式网络视频监控系统

介绍了一款基于高性能DSP和ARM9控制器的嵌入式网络视频监控系统。该系统利用DSPADSP-BF533，完成模拟图像的实时采集与视频图像MPEG-4标准的实时压缩，采用ARM9处理器为核心芯片控制并完成数据的网络传输与本地存储等服务。主要介绍了监控终端的系统硬件框架结构与软件处理流程，并给出了采集模块与控制与接口模块的软硬件设计的具体实现及性能指标。     

基于ZYNQ的ICP-MS数据采集处理系统设计与实现

数据采集系统是电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)的重要组成部分。本研究针对ICP-MS需要同步采集脉冲和模拟信号,且信号信噪比低的问题,提出了一种基于ZYNQ芯片的数据采集处理解决方案。利用ZYNQ集处理器和可编程逻辑于一体的特性,在ARM端搭载了用于流程控制及以太网通讯的FreeRTOS实时操作系统,在FPGA端基于FIR compiler和MCDMA IP核实现了数据的采集、缓存、动态滤波及传输。脱机测试结果表明,脉冲计数误差率小于0.000 5%,模拟计数线性度高达0.999 98,数字滤波幅频特性曲线与理论基本一致。在本团队自行研制的ICP-MS仪器中,利用本系统测试标准调谐液TUNE D,数据采集满足仪器需求,配置64阶低通滤波后,模拟计数中¹¹⁵In谱峰信噪比提高了49.59%。该系统FPGA端各资源占用率均小于50%,片上总功耗仅为2.28 W,有利于推动质谱仪小型化、智能化发展。     

Linux中基于MCP2515的CAN总线驱动程序开发

MCP2515是一种新型的独立CAN通信控制器,支持V2.0A/B技术规范,SPI串行接口实现与ARM9的通信.文章使用Samsung公司32位ARM9核的S3C2410微处理器与Microchip公司的CAN控制器MCP2515实现CAN总线网络,成功实现Linux内核向ARM9平台的移植,完成了在Linux中CAN总线驱动程序的开发.并将其应用在嵌入式五轴数控磨削系统中,取得了良好的数据传输效果.     

以Linux为基的MCX314As驱动程序开发

研究基于Linux的嵌入式数控系统中MCX314As的驱动程序开发技术。该设计以S3C2410(ARM920T核)处理器为硬件核心,运动控制芯片MCX314As为从CPU,并采用实时的Linux操作系统,重点研究MCX314As驱动程序的实现和移植,给出详细实现方案,完成在Linux系统中MCX314As的驱动程序设计。