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《嵌入式技术与智能系统》

所属频道 嵌入式
  • 人工智能发展下的嵌入式系统教学与人才培养探索

    人工智能飞速发展必然带动嵌入式系统的发展。人工智能与嵌入式系统的融合的人才有哪些特点,该如何培养是当前高校所面临的问题。本文分析了人工智能与嵌入式系统的融合人才的特点:系统优化思想、具备神经网络新知识、交叉学科创新、跨学科自学等。再针对这些特点,提出了建议的新课程体系和一些可行的培养方法。

  • RusT-Thread:基于Rust面向资源受限嵌入式设备的操作系统的实践

    随着物联网和嵌入式系统的发展,实时操作系统(RTOS)的安全性和性能需求日益提高。传统基于C语言的RTOS在内存安全和并发控制方面存在局限,容易导致缓冲区溢出、数据竞争等问题。本项目以RT-Thread为基础,使用Rust语言重构其内核,形成了全新的RusT-Thread系统。系统采用模块化架构,涵盖内核服务、进程调度、内存管理、线程通信与时钟控制等核心功能,并充分利用Rust的所有权模型与类型系统,实现内存安全与并发安全保障。项目创新性地引入改进的多级反馈队列调度算法、中断安全数据容器(RTIntrFreeCell)、内联汇编与动态–静态数据分离等技术,在保证功能兼容性的同时优化了代码简洁性与可维护性。通过单元测试、集成测试和性能基准测试,RusT-Thread在中断延时、上下文切换和线程创建时间等关键指标上表现出与RT-Thread相当甚至更优的实时性能。该工作不仅展示了Rust在系统软件开发中的可行性与优势,也为未来安全可靠的嵌入式RTOS设计提供了参考。

  • 嵌入式虚拟化技术探索及实践

    本文介绍了关于嵌入式虚拟化技术的主要类型和特点。针对虚拟化技术在嵌入式领域中应用的主要问题,提出了降低虚拟化损耗和提升系统实时性的方法。并针对嵌入式设备的需求,给出虚拟化下动态调频的技术方案,用于提升系统性能的同时,降低设备功耗。最后列举了两个关于不同虚拟化类型在工业场景下的实际应用。

  • CherryUSB原理性分析和应用实践

    CherryUSB是一个轻量级、高性能的开源USB主从协议栈,由国内开发者维护,专为资源受限的带USB外设的嵌入式系统设计。近年来,随着带USB外设的嵌入式设备逐渐增多,CherryUSB成为了一个可靠稳定的选择。相比其他USB协议栈,CherryUSB更注重用户阅读体验、驱动全面性、稳定性和高性能,降低了开发者入门的门槛,发挥出了嵌入式设备中USB的优势。本文对CherryUSB主机和从机代码进行原理性的分析,并基于rt-thread artpi2开源硬件平台,进行CherryUSB主从机的应用实践,为嵌入式USB开发提供参考和借鉴。

  • 基于数据驱动的图像分辨率提升理论和技术综述

    在大数据与深度学习浪潮的推动下,数据驱动模型已全面取代传统规则式算法,成为提升图像分辨率的核心引擎。本文综述了数据驱动模型在图像分辨率提升方面的应用,涵盖了三维重建、压缩感知、单像素成像和超分辨率技术,并进一步探讨数据驱动模型在视觉成像、工业无损评估和医学影像处理等实际场景中的落地实践,以及未来的发展趋势。

  • 基于SCDAYU800A开发板的OpenHarmony移植与适配研究

    文章详细介绍了针对润开鸿鸿锐开发板SCDAYU800A的OpenHarmony操作系统的移植适配过程。润开鸿鸿锐开发板SCDAYU800A基于平头哥高性能RISC-V架构曳影TH1520芯片,具备强大的AI算力和丰富的功能接口。通过对OpenHarmony的适配,实现了从产品定义、工具链适配到内核移植、驱动适配等关键环节的完整流程。并重点探讨了RISC-V架构下针对标准系统Linux内核的移植以及触摸屏驱动的开发,为基于RISC-V架构的嵌入式系统研究提供了实践参考。

  • 构建面向AGI时代的开源IoT AI智能体架构与实践

    随着大语言模型(LLM)及边缘计算技术的发展,AI智能体(AI Agent)正逐步成为物联网(IoT)系统中的核心调度与控制单元。文章设计并实现了一套以AI智能体为核心的人工智能物联网(AIoT)系统架构,融合传感器/执行模块、边缘终端、本地/云端LLM推理引擎、云计算中心与n8n自动化平台。系统采用模块化设计,支持MCP调度架构与OPC UA、MQTT等协议通信,具备低延迟、高可扩展性和良好的工程可移植性。并重点介绍了系统构成、核心模块设计,以智能家具为典型应用实例及部署实验,展示其在各种AIoT行业应用场景下的实用性和开放性。

  • 基于FPGA和OV6946的微型3D内窥镜的实现

    内窥镜泛指经自然腔道或人工孔道进入体内,并对体内器官或结构进行直接观察和对疾病进行诊断的医疗设备,一般由光学镜头、冷光源、光导纤维、图像传感器以及机械装置等构成。文章介绍了一款基于两片图像传感器和FPGA组成的微型3D内窥镜方案,其可以三维成像,提供更好的空间显示效果,已广泛应用于外科微创手术中。

  • 基于多模态情感交互的学生心理健康支持系统

    心理健康是社会普遍关注的问题,我国抑郁症患者群体人数持续扩大,发病群体呈现年轻化趋势,且高校学生群体占比持续升高,利用人工智能技术赋能高校心理健康工作刻不容缓。本文针对现有高校心理健康工作存在集中评测精度不足、隐患排查时效性差、传统面谈覆盖面窄等问题,提出了基于多模态情感交互的学生心理健康支持系统。该系统依托校园行为大数据,构建学生异常情绪及行为监测与预警机制;通过自主研发的大语言模型,实现学生情绪的动态识别与智能评估,并结合心理学理论,动态适配个性化疏导策略,支持多角色的情感陪伴与心理支持。系统在实际应用中表现出良好的效果,心理状态评测准确率超过85%,显著提升了心理服务的精准性与响应效率,为校园心理健康教育体系的智能化与科学化建设提供了有力的技术支撑。

  • 基于Zephyr RTOS的嵌入式软件开发实践

    Zephyr开源项目由Linux基金会维护,是一个针对资源受限的嵌入式设备优化的小型、可缩放、多体系结构实时操作系统(RTOS)。近年来,Zephyr RTOS在嵌入式开发中的采用度逐步增加,支持的开发板和传感器不断增加,其广泛的设备支持和高度的可扩展性吸引了开发者的关注。相比FreeRTOS等小型RTOS而言,教育生态不够成熟的Zephyr系统规模更大,结构更复杂,这提高了开发者入门和精通的门槛。文章对Zephyr硬件抽象层和设备驱动的架构与实现进行系统性分析,重点阐述了设备驱动模型和设备树的作用。为了展示基于Zephyr的嵌入式软件开发,文章在BBC micro:bit V2开源硬件上构建样例Zephyr设备驱动和应用程序,并做解释和验证。

  • 基于电解质倾角传感器模块的低功耗4G WiFi倾斜形变智能监测系统开发

    本文介绍了一种集成了自研电解质倾角传感器、无线模组(支持WiFi和4G)、温湿度、电池电压及振动监测模块的低功耗倾斜稳固性形变监测系统。该系统设计旨在通过高精度、低功耗的技术手段,实现对结构健康状态的实时监测与预警,特别适用于无法直接供电的远程或野外环境。本文详细阐述了系统的硬件构成、软件平台、核心优势以及在边缘计算领域的应用潜力,为结构健康监测领域提供了新的解决方案。

  • 嵌入式平台物体追踪应用实例:人脸追踪风扇

    本文聚焦基于MCU平台的物体检测算法的讨论,并提供了一套完整的工程实现示例:人脸追踪风扇。工程不仅提供了一个高效的物体检测算法,并且实现了一个自动追踪人体的控制系统,控制双路舵机转动底座,实现了风扇一直跟随人脸转动。本文所提供的检测控制系统也可以集成到监控设备,智能家居,工业自动化领域等等。

  • 基于高低频循环神经网络的电气火灾风险预测系统

    在当今电气系统和设备日益普及的背景下,电器故障和老化等因素引发的火灾事故频繁发生,严重威胁着人们的生命安全和财产。现有的火灾预警方案多数依赖于电气参数与固定阈值的比较,存在响应速度慢、准确性不足等问题,无法有效应对复杂的电气故障情况。为了解决这种问题,提出一种创新的电气火灾预警系统,基于长短期记忆网络(LSTM)技术,结合高频电气参数循环神经网络(HF-LSTM)和低频电气参数循环神经网络(LF-LSTM)进行研究。HF-LSTM深入挖掘线路的温升规律和超温故障特性,而LF-LSTM则用于探索线路温度变化的周期性模式。通过这两种模型的结合,使系统能够精确预测线路温度,实现对电气火灾风险的早期识别和预警。该系统突破了传统模式只依赖某几个参量的数据特征对电气火灾危险性进行计算和研判,忽略了参量间的物理关联,本文采用基于LSTM的动态阈值调整机制,增强了时间序列信息的连续性和相关性,从而提高了预警准确性和响应速度。系统还引入了预警分位的概念,实现了火灾风险的定量评估和分级管理。硬件电路实时采集电流、电压和温度信息,并与物联网平台结合,实现实时监控和自动响应。通过先进算法,系统提高了对微弱信号的识别能力,确保了早期风险感知和预防。实验数据表明,该电气火灾预警系统在预测准确性和响应速度上均显著优于现有方案,能够有效降低火灾发生率,为保障生命和财产安全提供了高效可靠的解决方案。

  • 基于人工蜂群算法优化BP神经网络的PID控制算法

    由于传统PID控制器面临参数调整繁琐、实时调适滞后、工况适应局限等挑战,本研究提出了一种以人工蜂群算法(Artificial Bee Colony, ABC)为核心的BP神经网络优化策略。研究表明,ABC算法对蜜蜂觅食行为的模拟机制,显著增强了BP神经网络在参数空间中的探索能力,有效维持了粒子群的多样性特征,构建起了高效的PID控制参数自适应调节框架,成功地克服了因参数失配而引发的控制效能递减难题,确保了控制系统在复杂工况下的稳定性与鲁棒性,为提升控制系统整体性能提供了坚实保障与有力支撑。ABC算法在提升BP神经网络性能上卓越可靠,为PID控制革新提供了依据与范式。

  • 矿热炉电极端部位置的差动式磁场阵列检测系统

    针对矿热炉电极端部位置检测精度低及开发过程中的复杂性问题,本文介绍了一种新型差动式磁场阵列检测系统。该系统通过布置磁场传感阵列,利用差动信号处理技术,有效消除了环境干扰和系统噪声,提高了电极端部位置检测的精度和可靠性。研究首先构建了矿热炉磁场检测模型,并基于毕奥–萨伐尔定律,分析了矿热炉的炉外磁场分布。仿真验证了差动式磁场阵列检测方法的有效性。测试结果表明,该系统能够在恶劣的工业环境中准确检测电极端部位置,为矿热炉的高效运行提供了有力支持。本研究为矿热炉的工业参数检测和控制提供了新的思路和技术支持。