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  • 嵌入式LCD接口分类基础知识,你值得一看

    嵌入式LCD接口分类基础知识,你值得一看

    你知道嵌入式LCD接口分类吗?LCD的接口有多种,分类很细。主要看 LCD 的驱动方式和控制方式,目前手机上的彩色 LCD 的连接方式一般有这么几种:MCU 模式,RGB 模式,SPI 模式,VSYNC 模式,MDDI 模式,DSI 模式。MCU 模式(也写成 MPU 模式的)。只有 TFT 模块才有 RGB 接口。 但应用比较多的就是 MUC 模式和 RGB 模式,区别有以下几点: 1.MCU 接口:会解码命令,由 timing generator 产生时序信号,驱动 COM 和 SEG 驱器。 RGB 接口:在写 LCD register setting 时,和 MCU 接口没有区别。区别只在于图像的写入方式。 2. 用 MCU 模式时由于数据可以先存到 IC 内部 GRAM 后再往屏上写,所以这种模式 LCD 可以直接接在 MEMORY 的总线上。 用 RGB 模式时就不同了,它没有内部 RAM,HSYNC,VSYNC,ENABLE,CS,RESET,RS 可以直接接在 MEMORY 的 GPIO 口上,用 GPIO 口来模拟波形 . 3.MPU 接口方式:显示数据写入 DDRAM,常用于静止图片显示。 RGB 接口方式:显示数据不写入 DDRAM,直接写屏,速度快,常用于显示视频或动画用。 MCU 接口和 RGB 接口主要的区别是: MCU 接口方式:显示数据写入 DDRAM,常用于静止图片显示。 RGB 接口方式:显示数据不写入 DDRAM,直接写屏,速度快,常用于显示视频或动画用。 MCU 模式 因为主要针对单片机的领域在使用,因此得名 . 后在中低端手机大量使用,其主要特点是价格便宜的。MCU-LCD 接口的标准术语是 Intel 提出的 8080 总线标准,因此在很多文档中用 I80 来指 MCU-LCD 屏。主要又可以分为 8080 模式和 6800 模式,这两者之间主要是时序的区别。数据位传输有 8 位,9 位,16 位,18 位,24 位。连线分为:CS/,RS(寄存器选择),RD/,WR/,再就是数据线了。优点是:控制简单方便,无需时钟和同步信号。缺点是:要耗费 GRAM,所以难以做到大屏(3.8 以上)。对于 MCU 接口的 LCM,其内部的芯片就叫 LCD 驱动器。主要功能是对主机发过的数据 / 命令,进行变换,变成每个象素的 RGB 数据,使之在屏上显示出来。这个过程不需要点、行、帧时钟。 MCU 接口的 LCD 的 DriverIC 都带 GRAM,Driver IC 作为 MCU 的一片协处理器,接受 MCU 发过来的 Command/Data,可以相对独立的工作。对于 MCU 接口的 LCM(LCD Module),其内部的芯片就叫 LCD 驱动器。主要功能是对主机发过的数据 / 命令,进行变换,变成每个象素的 RGB 数据,使之在屏上显示出来。这个过程不需要点、行、帧时钟。 M6800 模式 M6800 模式支持可选择的总线宽度 8/9/16/18-bit(默认为 8 位),其实际设计思想是与 I80 的思想是一样的,主要区别就是该模式的总线控制读写信号组合在一个引脚上(/WR),而增加了一个锁存信号(E)数据位传输有 8 位,9 位,16 位和 18 位。 I8080 模式 I80 模式连线分为:CS/,RS(寄存器选择),RD/,WR/,再就是数据线了。优点是:控制简单方便,无需时钟和同步信号。缺点是:要耗费 GRAM,所以难以做到大屏(QVGA 以上)。 MCU 接口标准名称是 I80,管脚的控制脚有 5 个: CS 片选信号 RS (置 1 为写数据,置 0 为写命令) /WR (为 0 表示写数据) 数据命令区分信号 /RD (为 0 表示读数据) RESET 复位 LCD( 用固定命令系列 0 1 0 来复位) VSYNC 模式 该模式其实就是就是在 MCU 模式上加了一个 VSYNC 信号,应用于运动画面更新,这样就与上述两个接口有很大的区别。该模式支持直接进行动画显示的功能,它提供了一个对 MCU 接口最小的改动,实现动画显示的解决方案。在这种模式下,内部的显示操作与外部 VSYNC 信号同步。可以实现比内部操作更高的速率的动画显示。但由于其操作方式的不同,该模式对速率有一个限制,那就是对内部 SRAM 的写速率一定要大于显示读内部 SRAM 的速率。 RGB 模式 大屏采用较多的模式,数据位传输也有 6 位,16 位和 18 位,24 位之分。连线一般有:VSYNC,HSYNC,DOTCLK,CS,RESET,有的也需要 RS,剩下就是数据线。它的优缺点正好和 MCU 模式相反。 MCU-LCD 屏它与 RGB-LCD 屏主要区别在于显存的位置。RGB-LCD 的显存是由系统内存充当的,因此其大小只受限于系统内存的大小,这样 RGB-LCD 可以做出较大尺寸,象现在 4.3\\\"只能算入门级,而 MID 中 7\\\",10\\\"的屏都开始大量使用。而 MCU-LCD 的设计之初只要考虑单片机的内存较小,因此都是把显存内置在 LCD 模块内部 . 然后软件通过专门显示命令来更新显存,因此 MCU 屏往往不能做得很大。同时显示更新速度也比 RGB-LCD 慢。显示数据传输模式也有差别。RGB 屏只需显存组织好数据。启动显示后,LCD-DMA 会自动把显存中的数据通过 RGB 接口送到 LCM。而 MCU 屏则需要发送画点的命令来修改 MCU 内部的 RAM(即不能直接写 MCU 屏的 RAM)。所以 RGB 显示速度明显比 MCU 快,而且播放视频方面,MCU-LCD 也比较慢。 对于 RGB 接口的 LCM,主机输出的直接是每个象素的 RGB 数据,不需要进行变换(GAMMA 校正等除外),对于这种接口,需要在主机部分有个 LCD 控制器,以产生 RGB 数据和点、行、帧同步信号。 彩色 TFT 液晶屏主要有 2 种接口:TTL 接口(RGB 颜色接口), LVDS 接口(将 RGB 颜色打包成差分信号传输)。TTL 接口主要用于 12.1 寸一下的小尺寸 TFT 屏,LVDS 接口主要用于 8 寸以上的大尺寸 TFT 屏。TTL 接口线多,传输距离短;LVDS 接口传输距离长,线的数量少。大屏采用较多的模式,控制脚是 VSYNC,HSYNC,VDEN,VCLK, S3C2440 最高支持 24 个数据脚,数据脚是 VD[23-0]。 CPU 或显卡发出的图像数据是 TTL 信号(0-5V、0-3.3V、0-2.5V、或 0-1.8V),LCD 本身接收的也是 TTL 信号,由于 TTL 信号在高速率的长距离传输时性能不佳,抗干扰能力比较差,后来又提出了多种传输模式,比如 LVDS、TDMS、GVIF、P&D、DVI 和 DFP 等。他们实际上只是将 CPU 或显卡发出的 TTL 信号编码成各种信号以传输,在 LCD 那边将接收到的信号进行解码得到 TTL 信号。 但是不管采用何种传输模式,本质的 TTL 信号是一样的。 注意:TTL/LVDS 分别是两种信号的传输模式,TTL 是高电平表示 1,低电平表示 0 的模式,LVDS 是正负两个对应波形,用两个波形的差值来表示当前是 1 还是 0 SPI 模式 采用较少,有 3 线和 4 线的,连线为 CS/,SLK,SDI,SDO 四根线,连线少但是软件控制比较复杂。 MDDI 模式(MobileDisplayDigitalInterface) 高通公司于 2004 年提出的接口 MDDI,通过减少连线可提高移动电话的可靠性并降低功耗,这将取代 SPI 模式而成为移动领域的高速串行接口。 连线主要是 host_data,host_strobe,client_data,client_strobe,power,GND 几根线。 DSI 模式 该模式串行的双向高速命令传输模式,连线有 D0P,D0N,D1P,D1N,CLKP,CLKN。以上就是嵌入式LCD接口分类解析,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-26 关键词: LCD 嵌入式 MCU

  • 通用汽车新型车载技术有什么

    通用汽车新型车载技术有什么

    据外媒报道,当地时间9月5日,作为一家在网联技术领域占据25年领导地位的汽车制造商,通用汽车(General Motors)宣布计划引入新型车载技术,以提升顾客体验,让顾客将数字生活带入至未来的网联汽车中。 通用汽车的研究显示,许多顾客都更喜欢汽车中嵌入技术,并且越来越希望能够将手中的技术与车上的技术无缝整合。听取顾客的反馈后,通用将与谷歌合作,从2021年开始,全球范围内的雪佛兰、别克、GMC和凯迪拉克品牌汽车都将兼容语音助手、嵌入式导航和车载应用,而且在未来几年内,通用汽车预计将在所有汽车品牌中广泛部署此类服务。 未来,通用汽车的信息娱乐系统将继续由安卓系统提供支持,从而让通用汽车能够将熟悉、增强型谷歌体验带到汽车: 谷歌语音助手:通用汽车内置谷歌语音助手之后,驾驶员可以充分利用车内时间,只用语音就可轻松完成任务。此外,驾驶员还可以用语音助手给朋友打电话或发短信、收听喜欢的电台或播客、关上车库门(需要兼容智能家居设备)、甚至调节车内温度,同时驾驶员还可以保持眼睛盯着路面而且双手紧握方向盘。 随着时间推移,集成的语音助手会不断进化,未来,驾驶员只需简单使用语音与汽车互动,可能可以利用语音更新安吉星(OnStar)或网联汽车(Connected Services)计划、检查胎压、安排服务等。 嵌入式导航:汽车中的谷歌地图保持更新,可以提供实时交通信息、自动变道和车道引导等,为驾驶员提供导航。有了语音助手,驾驶员可以利用语音导航回家、分享预计到达时间、找到最近的加油站和电动汽车充电站(根据可用性)、或者无需打电话就可询问商店的营业时间。 车载应用:谷歌Play商店可以让驾驶员找到最喜欢的应用以及专为车载应用而设计的服务,驾驶员可以像在家里一样,在车上收听同样的唱片、播客和有声读物,并通过通讯应用与重要的联系人保持联系。 在使用谷歌应用和服务时,驾驶员必须始终保持专注,可能还需要额外的数据和服务,在推出此类服务之时,有关该服务的细节也会公布。

    时间:2020-05-25 关键词: 汽车电子 嵌入式

  • 嵌入式物联网应该怎样设计硬件

    嵌入式物联网应该怎样设计硬件

    随着物联网的出现,由于连接设备的快速发展,嵌入式系统市场出现了大规模增长。由于物联网,嵌入式智能连接以惊人的速度持续增长。 嵌入式系统在物联网中的作用 物联网被定义为一个过程,其中对象配备有涉及硬件板设计和开发的传感器,执行器和处理器,软件系统,Web API和协议,它们共同创建了嵌入式系统的连接环境。这种连接环境允许技术跨多个设备,平台和网络连接,创建一个通信网络,彻底改变我们与世界进行数字交互的方式。这种连接的嵌入式系统正在改变与我们的环境,社区和家庭的互动和行为,甚至与我们自己的身体。 我们周围的嵌入式系统采用商业系统的形式,如自动售货机,智能信息亭,AC控制器,联网汽车,酒店票据打印机等,它们能够执行独特的各种操作。因此,在设计这些嵌入式物联网系统时,需要针对特定功能进行设计,具有良好的产品设计质量,如低功耗,安全架构,可靠的处理器等。但是,设计嵌入式物联网硬件系统不简单。 设计嵌入式物联网硬件系统的挑战 为物联网生态系统中的嵌入式设备设计硬件需要深思熟虑的规划。原因是,嵌入式设计人员在为物联网设备设计硬件系统时面临一些挑战。下面列出了设计嵌入式物联网硬件系统的一些挑战: 在嵌入式系统上运行应用程序缺乏必要的灵活性: 随着对连接设备的需求不断增长,嵌入式系统需要与异构设备协同工作,并适应不同的网络架构,以应对实时环境中的新功能和性能。由于这种不断增加的技术采用和新应用程序部署的情况,嵌入式系统设计人员在开发嵌入式物联网系统时面临着几个灵活性方面的问题,例如:确保新服务顺利整合的问题;难以适应新环境;硬件和软件设施经常变化;小尺寸芯片的封装和集成问题,重量轻,功耗低;开展能源意识操作等。 来源:搜狐

    时间:2020-05-23 关键词: 物联网 嵌入式

  • 物联网设备如何工作?将会面临的挑战和机遇

    物联网设备如何工作?将会面临的挑战和机遇

    所有通过网络连接或使用某种形式无线通信的设备或小工具都被称为物联网。如果仔细观察,我们周围充满了无数的物联网设备。由于嵌入式硬件设计、高速和小规模微处理器等技术的兴起,机器学习算法和人工智能物联网开始遍布全球。 物联网为整个人类文明创造了巨大的价值,并且目前正处于快速发展阶段。机器人技术、自动化、信息技术、电子和通信等所有现代工程领域都致力于构建更好的物联网设备。 物联网的一个最好的例子是多用途无人机,目前正在全球范围内用于执行各种重要任务,如安全、监控、灾害管理、应急响应、勘探、国防和商业用途等。 物联网设备如何工作? 每一个物联网生态系统都是由嵌入式硬件设备组成,这些设备包括处理器和传感器,它们共同执行三项重要任务,即收集、发送和处理从周围环境中获取的数据。物联网设备依赖于将所有设备连接到互联网的应用程序接口,以及大数据管理工具、人工智能、机器学习、预测分析、云计算和射频识别(RFID)等技术。 收集和发送数据的设备 大多数传感器,如运动传感器、温度传感器、气候传感器、光传感器和质量传感器都属于这一类别。这些设备收集的数据和见解有助于组织制定明智的决策。 接收数据并根据数据采取行动的设备 所有这些执行操作的设备,如打印机、无人机、机器人和智能机器都属于这一类别。这些物联网设备帮助我们执行日常重要任务。 物联网有什么好处? ▲监控企业的关键运营 ▲消费者体验的极大改善 ▲节省宝贵的金钱和时间 ▲员工生产力的显著提高 ▲商业模式的整合与适应 ▲实施更好的业务决策 ▲创造更多收入 ▲新的商业模式和收入 ▲运营效率的提高 ▲劳动力、生产力的显著增长 下一代消费者和企业物联网应用 智能家居概念已经浮出水面。智能家居是最令人期待的惊喜之一,它配备了许多智能物联网设备,例如智能恒温器、智能电器和许多可以通过智能手机和智能终端轻松控制的电子设备。 可穿戴设备也逐渐成为热潮。这类物联网设备通常配备智能软件和智能传感器,确保人们的生活更加轻松和安全。 物联网在医疗保健领域的应用创造了奇迹。最近,人们目睹了物联网设备和机器正在进行复杂的心脏和大脑手术。物联网设备已经对许多致命疾病进行了分析和检测,医生们承诺还会有更多的创新应用陆续推出。 全球正在规划的智慧城市是积极采用物联网工具和技术的最佳回应。智能交通信号、监控设备和智能仪表将带来了更好的城市体验,同时保证子孙后代过上美好而安全的生活。 物联网应用面临的挑战和机遇 物联网将数十亿普通设备直接连接到互联网,从而使其容易受到网络攻击和非法入侵。因此,随着物联网设备的全球使用,隐私和安全成了人们共同关注的话题。 物联网在全球应用过程中面临的一些挑战和机遇: ▲政策法规不健全 ▲尽管有明确的价值主张,但商业模式不够清晰 ▲公共部门和私营部门之间的执行情况和能力差距明显 ▲数据管理和评估缺乏一致性 ▲所需的基础设施是主要障碍 ▲必须在地方和全球范围内建立合作伙伴关系 物联网的未来是什么? 许多市场专家声称,物联网是所有创新巨头最大的投资项目。 由于物联网的高可用性和适用性,它有望成为创新与技术竞赛的领跑者。 ▲贝恩公司(Bain)预计,到2020年,提供硬件、软件和综合解决方案的物联网供应商,年收益将超过4,700亿美元。 ▲麦肯锡公司估计,到2025年,物联网将产生11.1万亿美元的经济影响。 ▲IHS Markit宣称,到2030年,物联网连网设备的数量将每年增长12%,达到1250亿台的惊人数字。 ▲Gartner预计,到2020年,将有近208亿台物联网设备投入使用,而运行年度的总支出将达到4万亿美元。

    时间:2020-05-22 关键词: 物联网 嵌入式 无人机

  • 机器人是怎样制造的

    机器人是怎样制造的

    机器人编程 机器人编程【robotprogramming】为使机器人完成某种任务而设置的动作顺序描述。机器人运动和作业的指令都是由程序进行控制,常见的编制方法有两种,示教编程方法和离线编程方法。其中示教编程方法包括示教、编辑和轨迹再现,可以通过示教盒示教和导引式示教两种途径实现。由于示教方式实用性强,操作简便,因此大部分机器人都采用这种方式。离线编程方法是利用计算机图形学成果,借助图形处理工具建立几何模型,通过一些规划算法来获取作业规划轨迹。与示教编程不同,离线编程不与机器人发生关系,在编程过程中机器人可以照常工作。 (1)示教编程 示教编程是指操作人员通过人工手动的方式,利用示教板移动机器人末端焊枪跟踪焊缝,适时记录焊件焊缝轨迹和焊接工艺参数,机器人根据记录信息采用逐点示教的方式再现焊接过程。这种逐点记录焊枪姿态再重现的方法需要操作人员充当外部传感的角色,机器人自身缺乏外部信息传感,灵活性较差,而且对于结构复杂的焊件,需要操作人员花费大量的时间进行示教,编程效率低。当焊接环境参数发生变化时,需要重新示教焊接过程,不能适应焊接对象和任务变化的场合,焊接精度差 (2)离线编程 离线编程采用部分传感技术,主要依靠计算机图形学技术,建立机器人工作模型,对编程结果进行三维图形学动画仿真以检测编程可靠性,最后将生成的代码传递给机器人控制柜控制机器人运行。与示教编程相比,离线编程可以减少机器人工作时间,结合CAD技术,简化编程。国外机器人离线编程技术研究成熟,各工业机器人产商都配有各自机器人专用的离线编程软件系统。比如ABB的Robotstudio仿真编程软件,既可以做仿真分析又可以离线编程。离线编程能够构造模拟的焊接环境,依据工况条件,应用CAD技术构造相应的夹具、零件和工具的几何模型。但缺乏真实焊接环境的传感数据,所构造的几何模型对真实焊接目标也只是部分的描述,在焊接过程中必须做出偏差调节,因此离线编程难以描述真实的三维运动,不是特别可靠,在焊接过程中必须进行实时的偏差控制以满足焊接工艺的要求 (3)自主编程 自主编程技术是实现机器人智能化的基础。自主编程技术应用各种外部传感器使得机器人能够全方位感知真实焊接环境,识别焊接工作台信息,确定工艺参数。 自主编程技术无需繁重的示教,减少了机器人的工作时间和工人的劳动时间,也无需根据工作台信息实时对焊接过程中的偏差进行纠正,大大提高了机器人的自主性和适应性而成为未来机器人发展的趋势。 目前,常用的传感器有视觉传感器、超声波传感器、电弧传感器、接触式传感器等使机器人具备视觉、听觉和触觉等。 机器人的视觉传感器主要应用电荷藕合器件(CCD一一ChargedCoupledDevice)摄像机模拟人眼获取外部信息,具备与工件无接触、抗电磁干扰、检测精度高、获取信息丰富等优点。超声波传感器价格低廉、测距方向性好,但是超声波易受焊接噪声、保护气流因素的干扰而衰减,影响测量精度。电弧传感器则充分利用焊接过程的电弧参数对焊缝进行测量,不需要附加其他传感器就可以计算出焊枪与工件之间的距离,广泛应用于对称坡口焊缝如V型焊缝的焊接,对于复杂焊缝无良好检测能力。接触式传感器依靠探针沿焊缝运动,检测探针的偏移得到焊枪与焊缝之间的偏差,传感器价格低廉、原理简单、方便实现。但是随着探针磨损和变形的加剧,检测精度逐步降低,对于复杂焊缝以及高速焊接场合检测能力一般。 对比而言,视觉传感器采集自然光焊缝图像、激光结构光图像和电弧光图像,激光传感器单色性好、亮度高,对焊接过程的视觉采集起到很好的辅助作用,对复杂焊缝检测能力良好。因此,具有视觉检测能力的焊接机器人更能适应环境变化,实现机器人智能化。 来源:互联网

    时间:2020-05-20 关键词: 传感器 嵌入式

  • 嵌入式技术的发展将带动工控机产业的改革

    嵌入式技术的发展将带动工控机产业的改革

    (文章来源:OFweek工控网) 近年来,嵌入式工控机在工控机的应用中日趋成熟,开始在一些领域取代传统工控机,比如从工业流水线,到智能电视、智能冰箱、智能音箱,再到智慧医疗设备,多媒体设备等等。 随着计算机网络技术的推广,以及工业互联网的兴起,工业控制系统开始向智能化、网络化、数字化方向发展。作为智能制造的核心设备,要求工控机产品与技术也要具备智能化、网络化、数字化等特点。 嵌入式技术的不断发展,不断进步,基于嵌入式系统的工控机产品也成为了近年来在工控行业的一大发展趋势,对于小型化工控机、低功耗工控机、无风扇工控机等这些都行适应恶劣的工作环境再加上种种的优势,使得这些工控机也在市场上受到人们的喜爱,如今客户已经不仅仅只是光满足于单一的产品,而是更加的倾向于厂商能够提供以工控机为核心的整体的解决方案,这种形式能改变整个工控机的产业服务模式。 嵌入式工控机的结构可分为5种:1、无源底板:无源底板是以总线结构形式(如STD、ISA、PCI总线等),设计成多插槽的底板,在底板插槽中可插入各种功能模板,如CPU主板、CRT显示器接口板等。底板的结构是基于模块化的设计思想,即可根据不同的控制,以板块结构形式设计成不同的功能模板,组成不同控制对象的控制系统。而个人pc的底板是总线和功能模块的集成体,扩展功能差(插槽少),但节省空间。 2、CPU卡:IPC的CPU卡有多种,根据尺寸可分为长卡和半长卡,根据处理器可分为386、486、586、PII、PIII主板,用户可视自己的需要任意选配。其主要特点是:工作温度0-60℃;装有“看门狗”计时器;低功耗,最大时为5V/2.5A。 3、工业电源:工业用电一般都是3相380伏特。工业电源可以启动电动机,而且可以改变转动方向,除此之外还能在使用高功率电器时避免电流过大而发热。 4、全钢机箱:全钢机箱是按标准设计的,抗冲击、抗振动、抗电磁干扰,内部可安装同PC-bus兼容的无源底板。 5、其他配件:IPC的其他配件基本上都与PC机兼容,主要有CPU、内存、显卡、硬盘、软驱、键盘、鼠标、光驱、显示器等。嵌入式工控机很好的解决了传统工控机存在的体积大、机箱难以拆卸、维护不便、不能黑模式运行、不能完全满足嵌入式环境的要求等限制问题。 目前,全球经济与科技发展进入了新的阶段,据专业报告分析,国内工控机市场年平均增速在15%以上,工控机在各行各业的潜力正不断被挖掘,市场需求日益旺盛,工控机所扮演的角色也越来越重要。在此背景下,工控机、工业主板、数据采集板、应用系统等产业链相关厂家将迎来重要发展契机,工控机未来的市场前景十分可观。

    时间:2020-05-19 关键词: 嵌入式 工控机

  • 你听说了LED行业的新技术产品吗

    你听说了LED行业的新技术产品吗

    随着LED显示成本的不断下降和小间距显示等解决方案的逐步成熟发展,LED显示市场正迎来快速增长的阶段,产业转型升级加速,屏企更加注重技术和产品的深耕,尤其是Mini LED/Micro LED的出现和日趋成熟,正催生着广阔的市场空间。 近来,行业技术在各个领域不断出现新突破,新技术、新产品、新应用层出不穷,具体在哪些精彩呢?下面和小编一起来围观: 点间距P0.49mm Mini/Micro LED显示模组 瑞丰光电早前公布新一代μLED显示技术乔戈里K2系列新进展,该产品是一款全μLED晶片封装,模组像素点间距为0.49mm,实现当前全球点间距密度的μLED显示模组技术又一创新突破。而且该显示模组为RGB LED晶片自主发光和混色,具有广色域、高色纯度、色彩还原真实等特点。 “可卷曲”与“透明”AM Mini LED显示器 近日,群创抢先发表世界较早的可卷曲(Rollable)AM Mini LED显示器,高亮度、灰阶表现佳、高色彩饱和度、高清晰动态画质、因具有简易收纳与安装的优势,不只可取代传统投影显示器,且可卷曲的优点,可同时应用于各式曲面显示器,目前同步与品牌客户接洽可卷曲显示器的应用,商机无限。 另外,看好百货公司橱窗、家电、自动贩卖机、展示柜、车窗等透明显示应用带动消费商机,群创与品牌客户合作开发超高亮度、高色彩饱和度、高穿透度的AM Mini LED透明显示器。相较于OLED透明显示器,AM Mini LED透明显示器于亮度与环境可靠度都大幅超越OLED,AM Mini LED将在半户外或户外透明显示应用,取得优势。 硅基氮化镓高清单片 Micro LED显示技术 日前,Plessey外延片业务主管Wei Sin Tan博士表示,已经在单片Micro LED显示技术发展进程实现了一个重要里程碑——Plessey已成功将其硅基氮化镓单晶Micro LED晶圆与JDC的eSP70硅背板技术进行了晶圆级键合,从而实现了包含可寻址LED的Micro LED显示技术。 多年来,Plessey一直将单片多像素LED Micro显示器视为户外可视增强现实显示器眼镜的未来,大力推动该技术的发展。据悉,该可寻址Micro LED阵列是一个尺寸为1,920*1,080(全高清)的单色电流驱动像素阵列,间距为8μm。每个显示器需要超过两百万个单独的电子键合,以便将该Micro LED像素连接到控制背板。 3D LED封装新技术 早前,国星光电发布车灯LED新技术——新型三维封装LED,是国星白光事业部在车灯LED领域的新“高精尖”技术成果,其采用立体柱状集成三维结构,光热耦合设计立体6面出光,设有蒸发区、绝热区、冷凝区三区散热结构,完美解决了传统平面LED光源芯片封装密度低、相邻芯片吸收严重、无法实现大于180°的出光角度等技术难点和痛点。 国星新型三维封装LED具有发光角度大、集成度高、亮度高、可靠性高、散热性能优异等突出优势,其亮度比平面封装光源高45%,集成度是平面封装光源的10.7倍,流明密度是平面封装光源的18倍,其突出优势已经通过某品牌前大灯总成系统测试验证,引领了车灯高可靠性新趋势。 LED嵌入式绷带 可通过蓝光治愈慢性创面 据报道,科学家证明了蓝光的抗菌和抗炎作用,并将蓝光嵌入到弹力绷带中,用于治愈伤口。MEDILIGHT是一个欧洲研究项目,旨在研发智能和可穿戴医疗设备,已展示了用于治疗慢性创面的LED嵌入式照明解决方案的原型。 MEDILIGHT项目显示,除了抗菌效果,蓝光的抗增殖作用也已获得明确证实,证明了蓝光可防止过早愈合阶段的过度差向异化。合作团队进一步表明,蓝光能够通过另一种合适的光剂量有效激活关键的皮肤细胞,从而加快最终的伤口愈合过程。研究团队相信,这个基于LED的智能可穿戴系统的原型将进一步为未来潜在的基于光疗法监测伤口愈合的设备实现商业化铺路。 正如业内人士所说,“未来是5G时代,而5G时代是屏的世界,作为物联交互端口的屏幕将不断增加,这将给LED显示打开新的增长空间……”,当然前提是准备好真正的硬核技术和产品。 来源: LED显示渠道

    时间:2020-05-19 关键词: 嵌入式 LED

  • 嵌入式工控机在产品性能方面有什么优势

    嵌入式工控机在产品性能方面有什么优势

    (文章来源:OFweek) 嵌入式工控机,英文全称Embedded Industrial Computer,是专门为工业现场而设计的机构紧凑的计算机,是一种加固的增强型工业计算机,它可以作为一个工业控制器在工业环境中可靠运行。常见的嵌入式工控机有盒式工控机、无风扇工控机等。嵌入式工控机的性能可靠、无风扇结构、体积小巧、价格低廉,而在工控机应用中日趋广泛。尤其是在近几年,随着嵌入式技术的发展,嵌入式工控机也是发展迅速,很快应用到了各个领域,并占据越来越重要的位置。 那么与普通工控机相比,嵌入式工控机区别在哪里?优势在哪里呢? 一、嵌入式工控机在产品性能方面的优点; 1、产品功能适配性好,与被测被控对象功能几乎完全匹配,具有一定的扩展性但不以扩展为主要目的,因而产品性价比很高; 2、装置小型化是主要体现之一,体现为紧凑型设计,结构设计没有标准可参考,要充分考虑对外接口及安装空间合理利用; 3、可靠性要求高,在电气功能满足可靠性设计基础上,要仔细考虑散热设计、电磁兼容设计、防尘防水设计、抗震动设计等可靠性设计内容; 4、超低功耗无风扇设计为主流。由于装置小型化后,散热能力有限,且嵌入式系统MTBF(平均无故障工作时间)要求也很高,特别在无人值守类应用,超低功耗无风扇设计成为必须。 二、嵌入式工控机与普通工控机的区别: 首先,嵌入式工控机在整个测控系统中所处的位置,往往在前端,嵌入式工控机向上的连接往往是普通工控机,普通工控机的运算能力、软件资源、数据库支持等方面都是嵌入式工控机难以企及的;其次,在大型系统构建中,普通工控机的系统扩展能力、网络通讯能力也是嵌入式工控机难以替代的; 还有,在可视化设计、流程监控、数据统计、科学计算、原型仿真设计、在环仿真等领域,普通工控机具有先天的优势。

    时间:2020-05-19 关键词: 嵌入式 工控机

  • 嵌入式工业控制网络怎样来实现

    随着Internet的飞速发展,网络应用越来越广泛,对各种工业控制设备的网络功能要求也越来越高。当前的要求是希望工业控制设备能够支持TCP/IP以及其它Internet协议,从而能够通过用户熟悉的浏览器查看设备状态、设置设备参数,或者将设备采集到的数据通过网络传送到Windows或Unix/Linux服务器上的数据库中。这就要求工控系统必须具备两方面的功能:一是要在现场完成复杂的测控任务,因为通常一些任务都具有一定的实时性要求;二是要求测控系统能够与某一类型的控制网相连,以实现远程监控。在目前应用的大多数测控系统中,嵌入式系统的硬件采用的是8/16位单片机;软件多采用汇编语言编程,由于这些程序仅包含一些简单的循环处理控制流程。因此,单片机与单片机或上位机之间的通信通常通过RS232、RS485来组网。这些网络存在通信速度慢、联网功能差、开发困难等问题。工业以太网已逐步完善,在工业控制领域获得越来越多的应用。工业以太网使用的是TCP/IP协议,因而便于联网,并具有高速控制网络的优点。 现在,32位嵌入式CPU价格的下降和性能指标的提高,为嵌入式系统的广泛应用提供了可能。那么,限制嵌入式系统发展的瓶颈就突出地表现在软件方面。尽管从上世纪八十年代末开始,已经陆续出现了一些嵌入式操作系统(比较著名的有Vxworks、pSOS、Neculeus和Windows CE等),但这些专用操作系统都是商业化产品,其高昂的价格使许多生产低端产品的小公司望而却步;而且,源代码的封闭性也大大限制了开发者的积极性。嵌入式系统需要的是一套高度简练、界面友善、质量可靠、应用广泛、易开发、多任务,并且价格低廉的操作系统。如今,业界已经达成共识:即嵌入式Linux是大势所趋。 嵌入式Linux操作系统以价格低廉、功能强大、易于移植等特点而正在被广泛采用,并已成为一种新兴力量。 嵌入式Linux技术 嵌入式Linux是按照嵌入式操作系统的要求而设计的一种小型操作系统,它由一个Kernel(内核)及一些根据需要进行定制的系统模块组成。Kernel一般只有几百kB左右,即使加上其它必须的模块和应用程序,所需的存储空间也很小。它具有多任务、多进程的系统特征,有些还具有实时性。一个小型的嵌入式Linux系统只需要引导程序、Linux微内核、初始化进程3个基本元素。运行嵌入式Linux的CPU可以是X86、Alpha、Sparc、MIPS、PPC等。与这些芯片搭配的主板都很小,通常只有一张PCI卡大小,有的甚至更小。嵌入式Linux所需的存储器不是软磁盘、硬盘、Zip盘、CD-ROM、DVD这些众所周知的常规存储器,它主要使用Rom、CompactFlash、M-Systems的Disk On Chip、Sony的Memory Stick、IBM的MicroDrive等体积极小(与主板上的BIOS大小相近),且存储容量不太大的存储器。它的内存可以使用普通的内存,也可以使用专用的RAM。 与其它嵌入式操作系统相比,Linux的源代码是开放的,不存在黑箱技术。Linux作为一种可裁剪的软件平台系统,很可能发展成为未来嵌入式设备产品的绝佳资源。Linux与生俱来的优秀网络血统更为今后的发展铺平了一条宽广平坦的大路。因此,在保持Linux内核系统更小、更稳定、更具价格竞争力等优势的同时,对系统内核进行实时性优化,更加使之能够适应对工业控制领域高实时性的要求。这也正是嵌入式Linux操作系统在嵌入式工控系统中的发展所在。同时也使Linux成为嵌入式操作系统中的新贵。 标准的Linux内核通常驻留在内存中,每一个应用程序都是从磁盘运到内存上执行。当程序结束后,它所占用的内存就被释放,程序就被下载了。而在一个嵌入式系统里,可能没有磁盘。有两种途径可以消除对磁盘的依赖,一是在一个简单的系统里,当系统启动后,内核和所有的应用程序都存在内存里。这是大多数传统的嵌入式系统的工作模式,同样Linux。第二种就是Linux所特有的功能,因为Linux已经有能力“加载”和“卸载”程序,因此,一个嵌入式系统就可以利用它来节省内存。一个比较典型的系统有大约8MB到16MB的闪存和8MB RAM,而闪存可以被用作文件系统。用闪存驱动程序作为从闪存到文件系统的界面就是一种选择。当然,也可以用一个闪存磁盘。用闪存来摆脱系统对一个磁盘的需求(依赖)具有Disk On Chip技术以及CompactFlash卡等方式。 用来连接Flash Memory和文件系统的程序都以文件形式存储在Flash文件中,需要时可以装入内存,这种动态的、根据需要加载的能力是支持其它一系列功能的重要特征。它能使初始化代码在系统引导后被释放。实际上,Linux同样还有很多内核外运行的公用程序,这些程序通常在初始化时运行一次,以后就不再运行。而且,这些公用程序可以用它们相互共有的方式一个接一个地按顺序运行。这样,相同内存空间可以被反复使用以“召入”每一个程序,就象系统引导一样。这样可以节省内存,特别是那些配置一次以后就不再更改的网络堆栈。如果将Linux可加载模块的功能包括在内核里,驱动程序和应用程序就都可以被加载。由于它可以检查硬件环境并且为硬件装上相应的软件,从而消除了用一个程序占用许多Flash Memory来处理多种硬件的复杂性。另外,软件的升级更加模块化,可以在系统运行时在Flashh上升级应用程序和加载驱动程序,其配置信息和运行时间参数可以作为数据文件储存在Flash中。 嵌入式工业控制网络的实现方案 基于嵌入式Linux的工控系统以嵌入式微处理器为核心来运行嵌入式Linux操作系统。应用程序可通过网络进行更新,并可通过键盘进行人机对话,数据可通过LCD现场显示,重要数据可用文件形式保存在Flash等闪存存储器中;数据和报警信息可通过串口向上位机传输,也可以通过以太网向工业以太网或Internet发布,用户还可通过网络实现远程监控和远程维护。更为关键的是,可充分利用Internet上已有的软件和协议(如:ftp,http以及Apache PHP MySQL等应用程序)迅速搭建前台数据采集系统,以实现测控系统和后台管理系统的通讯。这种方式的优点有: (1)不需专用的通信线路即可用现成的Inter-net网络将数据传送到任何地方。 (2)不仅能够传递数据信号,也可以传递音频和图像信号。 (3) 由于目前的Internet协议是现成和公开的,因此,利用大到几十兆的 Microsoft IE浏览器,或小到只有600 KB的Mosaic浏览器都可以对网络数据进行读取。 系统设计 1 硬件设计 嵌入式系统的硬件运行平台是开发应用程序的基础,整个开发板可基于IntelRSA-1110 微处理器架构。 嵌入式系统的硬件结构框图。该硬件针对网络服务的应用选择了Intel系列中的Strong ARM MCU。Strong ARM SA-1110是一款高性能、低价位、高集成度微处理器。SA-1110芯片内部集成有能以206MHz运行的32-bit Intel Stron-ggARM RISC处理器,以及速度可达100MHz的存储器总线和灵活的存储器控制器,可支持SDRAM、SMROM以及variable-latency I/O 设备,并可为系统设计提供较高的存储带宽。由于SA-1110可以适应较大流量的网络应用,因而可为运行Linux提供硬件上的支持。此外,SA-1110还在开发板上集成有32MB的SDRAM、8MB的Flash、10 base T以太网接口、RS232/RS485串口、I/O接口以及扩展Flash卡存储器等。有关SA-1110更详细的资料可参考有关资料。 2 软件设计 嵌入式操作系统是整个嵌入式系统的核心。如前面所述,嵌入式系统在内存容量和存储容量不足的情况下,必须对Linux进行裁减设计。在裁剪过程中,所涉及的主要技术有下面几种。 (1)内核的精简 标准Linux是面向PC的,它集成了许多PC所需要而嵌入式系统并不需要的功能。因此,对一些可独立加上或卸下的功能块,可在编译内核时,仅保留嵌入式系统所需的功能模块,而删除不需要的功能块。这样,重新编译过的内核就会显著减小。 (2)虚拟内存机制的屏蔽 经过分析发现,虚拟内存是导致Linux实时性不强的原因之一。在工业控制中,一些任务要满足一定的实时性要求,屏蔽内核的虚拟内存管理机制可以增强Linux的实时性。当要更改内核的某项机制时,一般不必大规模地写代码,可采用条件编译的方法。同时由于Linux系统对应用进程采用的是公平的时间分配调度算法,但这一算法也不能保证系统的实时性要求,因此要求对其进行更改。更改途径有两种:一是通过POSIX,二是通过底层编程。笔者是通过Linux的实时有名管道(FIFO)的特殊队列来处理实时任务的先后顺序。实际上,实时有名管道就象实时任务一样从不换页,因而可以大大减少由于内存翻页而造成的不确定延时。 (3)设备驱动程序的编写 确定了内核的基本功能后,就要为特定的设备编写驱动程序,可按照在Linux下编写驱动程序的规则进行编写。编写的设备驱动程序应当具有以下功能: ●对设备进行初始化和释放; ●完成数据从内核到硬件设备的传送和从硬件读取数据两项功能; ●读取应用程序传递给设备文件的数据以及回送应用程序请求的数据; ●检测和处理设备出现的错误。 (4)开发基于闪存的文件系统JFFS 应用程序和重要数据通常以文件的形式被存放在闪存文件系统中。JFFS2 文件系统是日志结构化的,这意味着它基本上是一长列节点。每个节点包含着有关文件的部分信息。JFFS2是专门为象闪存芯片那样的嵌入式设备创建的,所以它的整个设计提供了更好的闪存管理,因而具有其它文件系统不可比拟的优点。具体如下: ●JFFS2 在扇区级别上执行闪存擦除/写/读操作要比 Ext2文件系统好。 ●JFFS2 提供了比 Ext2fs 更好的崩溃/掉电安全保护。当需要更改少量数据时,Ext2文件系统会将整个扇区复制到内存(DRAM)中,并在内存中合并成新数据再写回整个扇区。而JFFS2 则可以随时更改需要的(不是重写)整个扇区,同时还具有崩溃/掉电安全保护功能。 实现上述几个步骤后,一个小型的Linux操作系统就构造完成了。构造后的Linux包括进程管理、内存管理和文件管理等三部分。它支持多任务并行,有完整的TCP/IP协议,同时Linux内建有对以太网控制器的支持,可以通过以太网口连到以太网上,以实现远程配置与监控。 将裁剪好的内核移植到所用的目标板上时,首先应将内核编译成针对该处理器的目标代码。由于不同硬件体系的移植启动代码会有所不同,因此,一些内核程序可能要改写。涉及到编写Linux的引导代码和修改与体系结构相关部分代码主要是启动引导、内存管理和中断处理部分。将M-System公司的DOC 2000作为系统的启动设备时,引导代码可以放在DOC上。这样?3系统加电后,引导代码即可进行基本的硬件初始化,然后把内核映象装入内存并运行,最后,再将调试好的内核和应用程序烧录到闪存中。由于此时裁剪后的Linux已成功移植到目标平台上,因此,在启动可运行的开发系统时,就可以根据具体的应用来开发应用程序。如数据采集模块、数据处理模块、通信和数据发布模块等等。 结束语 如今,互联网应用正在转到以嵌入式设备为中心,因此,用工控系统与Internet相结合来实现网络化已是一种必然的趋势。而把嵌入式Linux微处理器内核嵌入到基于StrongARM SA1110 的32位MCU系统中,然后通过构造TCP/IP多种网络协议和基本网络通信协议,再利用嵌入式操作系统对底层硬件和网络协议的支持,以及对工控系统实时性要求的Linux内核和虚拟内存机制进行改造,即可保证测控任务完成的实时性和可靠性。可以预见,这种方案在工业控制领域具有很好的应用前景,而且具有开发周期短、系统性能稳定可靠、适应性强等特点。

    时间:2020-05-19 关键词: 互联网 工业控制 嵌入式

  • 嵌入式在物联网中的应用有哪一些

    嵌入式在物联网中的应用有哪一些

    随着IT技术飞速发展,互联网已经进入了“物联网”时代。物联网中需要的大量设备不在依赖人与人之间的交互产生联系,更多通过协议、通信、程序设计等方式连接到一处。即 “物联网”的目的则是让所有的物品都具有计算机的智能但并不以通用计算机的形式出现,并把这些“聪明”了的物品与网络连接在一起,这就需要嵌入式技术的支持。嵌入式技术是计算机技术的一种应用,该技术主要针对具体的应用特点设计专用的计算机系统——嵌入式系统。 嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础的,并且软硬件可量身订做,它适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统通常嵌入在更大的物理设备当中而不被人们所察觉,如手机、PDA、甚至空调、微波炉、冰箱中的控制部件都属于嵌入式系统, 如下面联接在互联网上的设备中就都有一个嵌入式计算机系统,但平时我们可能根本没有注意到这些计算机系统的存在。 嵌入式技术和通用计算机技术有所不同,我们知道通用计算机多用来和人进行交互并根据人发出的指令进行工作;而嵌入式系统大多数情况下可能根据自己“感知”到的事件自主地进行处理,所以它对时间性,可靠性要求更高。 一般来说,嵌入式系统应该具有以下一些特征:专用性、可封装性、实时性、可靠性。 专用性是指嵌入式系统用于特定设备完成特定任务,而不像通用计算机系统可以完成各种不同任务。 可封装性指嵌入式系统一般隐藏于目标系统内部而不被操作者察觉。实时性指与外部实际事件的发生频率相比,嵌入式系统能够在可预知的时间内对事件或用户的干预做出响应。 可靠性是指嵌入式系统隐藏在系统或设备中,一旦开始工作,可能长时间没有操作人员的监测和维护,因此要求它能够可靠运行。像通用计算机系统一样,嵌入式系统也包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器/微处理器(就是我们平时所说的CPU)、存储器及外设器件和输入输出端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件和专门解决某类问题的应用软件,有时设计人员把这两种软件组合在一起,应用程序控制着系统的运作和行为,而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。 嵌入式计算机系统同通用计算机系统相比具有以下特点: 1、嵌入式系统通常是面向特定应用的,嵌入式CPU与通用型的最大不同就是嵌入式CPU大多工作在为特定用户群设计的系统中,它通常都具有功耗低、体积小、集成度高等特点,能够把通用CPU中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统设计小型化,移动能力大大增强,跟网络的耦合也越来越紧密。 2、嵌入式系统是将先进的计算机技术、半导体技术和电子技术与各个行业的具体应用相结合的产物。这一点就决定了它必然是一个技术密集、资金密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。 3、嵌入式系统的硬件和软件都必须高效率地设计,量体裁衣、去除不需要的多余功能,力争在更小的硅片面积上实现同样的性能,这样才能在具体应用中更具有竞争力。 4、嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期。 5、为了提高执行速度和系统可靠性,嵌入式系统中的软件一般都固化在存储器芯片或单片机本身中,而不是存储于磁盘等载体中。 6、嵌入式系统本身不具备自主开发能力,即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套与通用计算机系统连接的开发工具和环境才能进行开发。 信息时代、数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机,为嵌入式市场展现了美好的前景,同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战,从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势: 1、嵌入式开发是一项系统工程,因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身,同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持,以方便用户以最低的成本、最短的时间推出自己的产品。 目前很多厂商已经充分考虑到这一点,在主推系统的同时,将开发环境也作为重点推广。比如三星在推广Arm7,Arm9芯片的同时还提供开发板和板级支持包(BSP),而WindowCE在主推系统时也提供Embedded VC++作为开发工具,还有Vxworks的Tonado开发环境,DeltaOS的Limda编译环境等等都是这一趋势的典型体现。当然,这也是市场竞争的结果。 2、网络化、信息化的要求随着互联网技术的成熟、带宽的提高日益提高,使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一,结构更加复杂。 这就要求芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能,为了满足应用功能的升级,设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位芯片或信号处理器DSP增强处理能力,同时增加功能接口,如USB,扩展总线类型,如CAN总线,加强对多媒体、图形等的处理,逐步实施片上系统(SOC,就是把所需功能都集中在一个芯片上)的概念。软件方面采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性,简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。 3、网络互联成为必然趋势。未来的嵌入式设备为了适应网络互联的要求,必然要求硬件上提供各种网络通信接口。传统的单片机对于网络支持不足, 而新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口,除了支持TCP/IP协议,还有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth、RFID或IrDA通信接口中的一种或者几种,同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。软件方面,系统内核支持网络模块,以实现嵌入式设备随时随地以各种方式联入互联网。 4、精简系统内核、算法,降低功耗和软硬件成本。未来的嵌入式产品是软硬件紧密结合的设备,为了减低功耗和成本,需要设计者尽量精简系统内核, 只保留和系统功能紧密相关的软硬件,利用最低的资源实现最适当的功能,这就要求设计者选用最佳的编程模型和不断改进算法,优化编译器性能。因此,既要软件人员有丰富的硬件知识,又需要发展先进嵌入式软件技术,如Java、Web和WAP等。 5、提供友好的多媒体人机界面嵌入式设备要能与用户亲密接触,最重要的因素就是它能提供非常友好的用户界面。图形界面、灵活的控制方式,使得人们感觉嵌入式设备就象是一个熟悉的老朋友。 这方面的要求使得嵌入式软件设计者要在图形界面,语音交互、以及其他多媒体技术上痛下苦功。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像都会使使用者获得自由的感受。 总之,如果说其他技术涉及到的是物联网的某个特定方面,如感知、计算、通信等,嵌入式技术则是物联网中各种物品的表现形式,在这些嵌入式设备中综合运用了其他各项技术。

    时间:2020-05-18 关键词: 互联网 物联网 嵌入式

  • 嵌入式开发汽车电子OSEK配置器怎样来设计

    嵌入式开发汽车电子OSEK配置器怎样来设计

    随着汽车工业的快速发展,汽车对控制、通信、网络管理等方面的要求越来越高,基于32位微控制器的硬件平台、基于嵌入式实时操作系统的软件平台和基于CAN总线的网络通信平台逐渐成为当今汽车电子业的主流。 1 OSEK/VDX规范简介 在嵌入式实时操作系统方面,为了满足日益庞大、复杂的汽车电子控制软件的开发需要,实现应用软件的可移植性和不同厂商控制模块间的可兼容性,1993年德国汽车工业界联合推出了汽车电子的开放式系统及接口——OSEK/VDX规范(以下简称“OSEK规范”),旨在为汽车上的分布控制单元提供一个开放结构的工业标准。OSEK规范从实时操作系统(RTOS)、软件接口、通信和网络管理等方面对汽车电子控制软件开发平台作了较为全面的定义与规定。尽管该规范还处在不断完善中,但它所提出的一整套解决方案将是未来汽车电子软件开发的发展方向。   为了达到OSEK软件可移植的目标,OSEK规范中定义了配置使用OSEK应用程序的方法——通用实现语言OIL。OSEK配置器就是使用图形化的用户接口,根据用户需求配置OIL文件,并最终生成OSEK实时操作系统初始化代码的工具。它是开发符合OSEK规范的实时操作系统的重要组成部分。 2 OSEK配置器的主要功能 OSEK应用程序的开发流程如图1所示。用户通过OSEK配置器根据软硬件的需求,对操作系统的属性和所有系统对象进行静态配置。配置完成后,OSEK配置器生成符合OSEK规范的OIL配置文件,并进一步生成与操作系统相关的C代码和头文件,以提供OSEK实时操作系统初始化时必备的系统参数。为保证软件的兼容性,OSEK配置器还能够从外部直接读取符合OSEK规范的OIL文件,完成生成OS静态系统文件的过程。     用户完成应用程序代码编写和OIL文件配置后,OSEK配置器所产生的代码、操作系统的部分内核和应用程序一起交叉编译,而其他操作系统内核代码作为一个库,被链接器整合在一起。本文主要研究通过OSEK配置器生成符合OSEK规范的OIL配置文件及静态系统文件的过程(如图1中虚线部分所示)。   3 OSEK配置器的实现 3.1 图形用户接口GUI的实现   OSEK应用程序的OIL语言描述包含一组OIL对象描述,分别是CPU、OS(操作系统)、APPMODE(应用程序模式)、ISR(中断服务)、RESOURCE(资源)、TASK(任务)、COUNTER(计数器)、EVENT(事件)、ALarm(警报)、COM(通信子系统)、MESSAGE(消息)、IPDU(外部通信)和NM(网络管理)。其中,CPU是其余OIL对象的容器。OIL为它的对象定义了标准类型,每一个对象都可以用一些属性和参数来描述。   对于不同的OSEK实现,生成OIL配置文件的方法是不同的。由于用户自己编写OIL文件具有一定的复杂性,因此,在集成开发环境中带有一个上下文相关帮助的、可视的图形用户接口GUI是非常必要的。在集成开发环境中,一个包含GUI的OSEK配置器需要包含以下组件:   ◇一张遵循Windows Explorer格式的OSEK对象清单,用户可以根据需要添加和删除DIL对象;   ◇一个图表,用于显示每个对象的属性(包括标准属性和与实现有关的属性),用户可更改对象的属性并且实时更新OIL文件;   ◇一个用于记录和显示的窗口。   集成开发环境的OSEK配置器工作界面如图2所示,其数据的管理和显示采用XML技术来实现。   XML以一种开放的自我描述方式定义了数据结构,在描述数据内容的同时能突出对结构的描述,从而体现出数据之间的关系。它相当于一个容器,可用来存储OSEK规范中OIL定义的各个对象。对每个OIL对象来说,其属性和子属性都包含不同的数据结构,可以通过XML树型结构方便地表示出来;而对于同一类对象又包含相同的属性和子属性,可用相同的XML模板来表示。   由于XML技术可以很方便地存储、描述和管理结构化的数据,并且有效地将数据和数据的显示相分离,因此,在OSEK配置器中采用XML技术来实现OIL文件图形用户接口的配置,是非常方便和高效的。 3.2 利用XML技术配置OIL对象   基于XML的OSEK配置器,将OIL文件定义的属性存放在初始化的XML模板文件中,并指定其默认值。当用户添加、删除OIL对象或者修改对象的属性和参数时,可通过KML解析器实现用户配置界面与XML文件的同步。其过程如图3中虚线部分所示。   例如,用户在配置一个OIL对象ALarm时,需要指定其3个属性,分别是警报依附计时器COUNTER、警报动作ACTION以及是否自动启动AU-TOSTART。其中,ACTION和AU-TOSTART又包含各自的子属性,使用XML技术可以很方便地管理和修改这些数据。   通过GUI配置一个报警器的属性如下:警报依附计时器counterA,采用自动启动方式,且其初次响应时间和周期响应时间分别为30ms和20 ms。OS-EK配置器通过XML解析器将这些属性值读取出来,并保存在XML源文件alarm.xml中。以下是此XML文件的源代码;   3.3 利用XSLT技术生成OIL文件   用户配置的OIL信息通过GUI保存为XML文件后,利用XSLT技术生成符合OSEK规范的OIL配置文件。XSLT文档本身是一个良掏的XML文档,它被链接到需要转换的XML文档上,通过XSLT处理器实现对XML文档的解析和转换过程。XSLT转换的过程如图4中虚线部分所示。 例如3.2节中保存ALARM配置信息的文件alarm.xml,通过定义XSL样式表文件xml20il.xsl将其转换为标准的OIL文件。为了保证XSL文件的通用性,对输入XML文档每个层次的节点都设计一个框架模板tem-plate,即为OIL对象的每个属性和部分子属性定义框架模板。这样,当OIL对象增加和删除时,XSL文件都可以快速地完成转换而不需要做任何修改。使用Microsoftmsxml 4.o作为:XSLT处理器,定义转换的输出方式为文本格式。   转换3.2节中。KML文件的部分关键源代码如下:   3.4 读取OIL配置文件和生成代码   为了实现OIL文件的可移植性和可重用性,OSEK配置器还需要实现从外部直接读取OIL文件(可由用户手动编写或其他OSEK实现生成),并通过GUI显示和修改属性配置的功能。这个过程需要一个OIL语言解析器,通过解析器将OIL文件转换成XML文件提供给GUI,并且生成与操作系统相关的C代码和头文件。本组件通过LEX和YACC语言开发OIL语言解析器。 3.4.1 利用ALEX和AYAGO构造解析器   Parser Generator是Windows环境下使用LEX和YACC语言开发编译器的集成开发工具,包含了编译程序构造工具ALEX和AYACC。ALEX和AYACC不仅可将LEX和YACC源程序转换成C语言词法和语法分析程序,还可以根据用户需要产生C++和Java代码的词法和语法分析程序。   OIL语言解析器的解析过程包括词法分析、语法分析、错误处理和目标代码的生成。首先根据OIL文件规范中的对象和属性值、语法规则编写LEX和YACC源文件,通过ALEX和AYACC自动生成以C++语言为代码的词法分析类OilLexer和语法分析类OilParser,并且重载和添加一砦类成员函数;然后将这两个类加入到VC工程中,实现程序的错误处理和自动代码生成部分,从而开发出OIL语言解析器。整个解析器设计原理如图5所示。     3.4.2 词法分析类和语法分析类的设计   在词法分析阶段,扫描程序将OIL文件中的字符序列分解,去掉空格、换行等自字符,并把识别出来的各个单词符号收集到记号(token)单元中。若在分析过程中发现词法错误,则转入错误处理程序。ALEX的输入规则文档Lexer.l包括以下3部分:   声明部分。包含所需的头文件及词法分析类的定义。 ◆规则部分。定义正则表达式和OIL对象的关键字,然后添加对相应模式处理的C++语言源代码,最后将token送给语法分析类OiiParser。例如:   ◆程序部分。设计OIL扫描器时无需其他额外功能,因此为空。   在语法分析阶段,语法分析程序从词法分析类中获取记号形式的源代码,并完成定义OIL语言结构的语法分析。AYACC输入规格文档Parser.y也包括3部分:声明部分、规则部分和程序部分。在声明部分,包含OilParser类所需的头文件以及声明从词法分析器返回的token记号。规则部分分析OIL文件的语法规则。OIL文件的语法遵循Backus-Naur范式(BNF),对于每个OIL对象属性的定义,其OIL实现类似于一个C结构定义。一个OIL文件由3个模块组成:版本、执行定义和应用程序定义。用BNF范式可表示为:   执行定义包含了一个OSEK实现的所有属性,这些属性的数据类型和取值范围可能是受限制的。因此在语义规则部分设置错误处理语句,对OIL对象属性的数据类型和取值范围进行检查。ALEX和AYACC的特性,可使错误检测简单、直观地实现,并且很容易和错误处理类集成,这对于从外部读取OIL文件时进行语义判断,保证OSEK配置器的兼容性有着重要的意义。   应用程序定义包含了一系列对象以及这些对象属性的赋值,除了OS、COM和NM对象外,应用程序可以定义多个同一类型的对象。根据应用程序定义规则,完成形式文法规则以及对每条规则进行语义处理的C++语句。在处理语句中,根据GUI部分定义的XMI.模板格式(如图4中的MPC.xml),将得到的对象及其属性值一一对应到XML的树型结构中,从而完成OIL文件转换为XML文件的过程。同样,在处理语句中,根据操作系统中定义的接口将OIL对象及其属性值提取出来,生成符合OSEK实时操作系统的API函数和数据结构,放在C代码和头文件中,从而完成整个代码生成的过程。 4 结论   OSEK配置器的开发是OSEK实时操作系统中的重要组成部分。在开发过程中,利用XML技术方便管理和存储数据的功能,实现了从可视化的GUI生成OIL文件的过程;利用OIL语言解析器的高教性和强大的出错处理功能,实现了GUI从外部读取OIL文件及代码生成的过程,从而保证了OIL文件的可移植性、可扩展性和可重用性。此组件在集成开发环境中运行稳定,这在开发具有自主知识产权的OSEK实时操作系统中具有重要的意义。    

    时间:2020-05-18 关键词: 汽车电子 嵌入式

  • 基于ARM9嵌入式系统的智能灭火机器人怎样设计

    基于ARM9嵌入式系统的智能灭火机器人怎样设计

    0 引 言 控制器是智能机器人处理和控制信息的主体,它直接决定了机器人的行为和性能。近几年来随着高性能微控制器和嵌入式系统技术的不断进步,为各类实时控制应用提供了解决方案。 嵌入式系统(ES)是计算机技术、通信技术、半导体技术、微电子技术、语音图像数据传输技术,甚至传感器等先进技术和具体应用对象相结合后的系统,其是硬件和软件紧密捆绑在一起的系统。将嵌入式系统应用于灭火机器人的设计中,对机器人的性能智能化、网络化、小型化都有了明显提高。 比赛用灭火机器人需要机器人有智能较高的自动控制性能与可靠的机械控制性能的同时保证,才能在短时间内准确寻找到火源并灭火回家。在此以ARM9处理器为核心,对基于嵌入式系统的智能灭火机器人进行了设计。本文将从硬件和软件方面讲述智能灭火机器人控制器的实现方法,并且给出了机器人灭火的具体实验,验证了方案的可行性,为智能灭火机器人的进一步研究提供了平台。 1 灭火机器人的描述 灭火机器人的外形结构如图1所示,它的主要构件有:红外发射传感器(6个),红外接收传感器(6个),声音传感器(1个),灭火风扇(前后各1个),远红外火焰传感器等(前后各7个)。其中红外发射和接受传感器的配合使用可以使机器人自动避障行走。远红外火焰传感器可以检测光的强弱,用于判断房间是否有火以及趋光灭火。声音传感器用于启动。基于实践,风扇灭火更为可靠,所以选用风扇灭火。 2 灭火机器人的总体设计 在智能灭火机器人系统中,首先要解决的是定位问题,故需要一个好的定位方案。所以,控制核心需要给传感器留足够的输入接口,同时也要有足够的输出接口用于控制外设。而速度对灭火机器人至关重要,在高速运动的情况下,需要CPU具有比较强的浮点数运算能力。基于上述考虑,选择ARM9为灭火机器人的控制核心,该控制器硬件功能齐全、功耗小、周边设备集成度高,是先进的智能机器人计算平台。它与其他的主要部件如表1所示,系统总体框架如图2所示。 3 灭火机器人嵌入式系统硬件设计 3.1 控制器系统设计 由于嵌入式微处理器对实时任务具有很强的支持能力,可以完成多任务并且具有较短的中断响应。因此在设计过程中,采用嵌入式ARM9为核心的控制器(ST公司的STR911FAM44),实现了以极少的周边芯片获得齐全的功能。ARM9处理器具有体积小,功耗低,性能高的特点。它集成了28路模拟信号采集通道,可以兼容数字信号和模拟信号,每路精度为10位,因此可以分辨3 mV特的输入电压变化。8路高速数据采集通道每秒可采集50万次信号。该处理器内部采用哈佛结构,每秒可执行1.1亿条机器指令,这样的强大功能可以实现机器人高速精确地按照规定路径行走,并且机器人的CPU能够实时迅速地读取多个传感器端口数值,在较短的时间内完成对各端口数值的存储、运算和输出等多种任务。在主控制器核心CPU的基础上,将各种功能模块、执行机构等连接到CPU的引脚上。控制器总共有28路模拟采样接口。ARM9控制器的系统图如图3所示。 在此选用Atmel公司生产的AVR ATmega 8微处理器作为辅助单片机。ATmega 8是基于增强的AVR RISC结构的低功耗8位CMOS微控制器。由于它先进的指令集以及单时钟周期指令执行时间,ATmega 8的数据吞吐率高达1 MIPS/MHz,从而可以缓减系统在功耗和处理速度之间的矛盾。AVR内核具有丰富的指令集和32个通用工作寄存器。同时ATmega 8具有一整套的编程与系统开发工具,包括:C语言编译器、宏汇编、程序调试器/软件仿真器、仿真器及评估板。这样就大大方便了在硬件基础上进行软件设计。 ARM9处理器含有20路标准数据采集通道通过Atmega816-PC辅助单片机连接到主芯片上,用以读取远红外传感器组及检测端口的数值,每秒可采集1 000次。这种设计提高了端口数值读取速度,使机器人能对周围环境信息做出迅速判断。ARM9微处理器与辅助单片机如图4所示。 为了保证灭火机器人灵活行走和低功耗,需要一个体积小,超薄轻巧,功耗低的显示器。Uniohm公司生产的LCD满足设计要求,通过与单片机连接、编程、下载、完成显示功能。 3.2 控制器电源供电设计 电源直接影响机器人运行特性。考虑到电动机启动瞬间电流很大,会造成电源电压不稳,影响单片机和输入电路工作的稳定性和可靠性,因此这里采用双电源供电方案。电机电源采用容量为2 500 mAh高放电倍率聚合物锂电池,工作电压为24 V,能提供40 A的稳定供电电流,是普通电池的10倍;控制器电源采用8.4 V锂电池,并提供电压采样端口,以供电池检测,控制器电源供电电路图如图5所示。 为获得CPU各端口电路所需要的不同等级的电压,该设计采用1个LM317T三端稳压器和2个AMS1117低压差线性电压调整器,并通过其附属电路,得到精确稳定的5 V,3.3 V,1.8 V三种电压;用1个发光二极管LD1和限流电阻R5作为电源指示灯,以显示电源开关的状态;为实时采样电源电压,防止锂电池过放或过充,通过R1,R2分压,引出AD19端口作为电源采样端口。 4 灭火机器人嵌入式系统软件设计 机器人控制器是一个多任务并行执行的实时控制器。在软件实现上,灭火机器人除了要协调控制各个不同功用的电机,还需要对红外、灰度、声音等多种传感器接收的数据进行传输、处理等。采用c语言可以方便快捷的编写程序。这里对灭火机器人的每种功能进行模块化处理。总体的思路是:寻找火源.确定火源方位,接近火源,趋光灭火,回家。主程序设计流程图如图6所示。实现起来最基本的就是使机器人能够顺利的直线行走和拐弯,这一模块称为沿墙走(沿左墙前,沿左墙后,沿右墙前。沿右墙后),沿右墙前如图7所示。具体为: (1)若正前距离很大,同时右前的距离稍小时,太靠近右墙,执行左转微调; (2)若正前距离很大,同时右前的距离稍大时,太靠近左墙,执行右转微调; (3)若正前距离很大,右前距离适中,就直行; (4)若正前距离特别小,同时右前距离特别小时,使机器人稍后退可以防碰撞; (5)若正前距离比较小,右前距离也比较小时,机器人左转; (6)右前距离很大时,机器人执行右转弯。 其中:(1)~(3)保证了在走直线时可以走直,通过不断调整,使机器人始终运行在距离墙10~15 cm的位置。(4)~(6)保证了机器人顺利拐弯和进房间。沿左墙行走及反方向沿墙行进同理,具体的参数必须在不断试验中反复调节。几种沿墙走配合使用就可以实现全部房间的遍历和回家,再加上趋光和灭火的模块就完成了整个灭火任务。 5 灭火实验 在硬件的设计和实现的基础上,用C语言编写了让器人智能搜索房间,发现火源并灭火回家的程序。在不断对各种参数的调节后,该机器人可以在8 s内完成任意房间灭火,灭完火后,机器人自动回家。统计了30组数据,如表2所示。灭火照片如图8所示。 6 结语 实际测试证明该设计的灭火机器人能够较好完成灭火任务,具有一定参考和使用价值。该设计的创新之处为:以AM09为核心的嵌入式系统的控制器运行速度高,能够高速采集和处理传感器系统信号,并发出相应的控制信号,实现8 s内完成任意房间灭火;该设计采用了嵌入式系统内核,大大提高了机器人处理信号的能力;STR911FAM46和AVR-ATMEGA8-16PC的选用在实现了功能强大的同时,保证了良好的扩展性,并且成本较低,有利于智能机器人早日实现市场化;双电源供电系统的引入,使机器人的运行更加稳定可靠;通过沿墙行进规则的设计,机器人的灵敏度和适应外界变化的特性明显提高,且程序简捷,有利于模块化编程。

    时间:2020-05-18 关键词: 机器人 嵌入式

  • 基于ARM的嵌入式服务机器人是怎样的情况

    基于ARM的嵌入式服务机器人是怎样的情况

    1 引言 随着人口老龄化进程的加快,更多老年人,尤其是地震和疾病致残的残疾人,都需要照顾。基于此,这里提出一种基于ARM的嵌入式服务机器人控制系统设计。该服务机器人的控制系统是机器人的神经中枢,因而其设计是机器人研究的核心。该控制系统通常以MCU、 DSP等为核心,采用上、下位机二级分布式结构。其中上位机一般为PC机,下位机为单片机或DSP等微控制器。但随着移动机器人的智能化,控制方法的发展,所需计算量增大,一般的单片机等处理器很难完成控制要求。而基于ARM的嵌入式服务机器人的控制器采用分层与模块化结构,充分体现可扩展性、可移植性的设计原则.同时具有低成本、低功耗、体积小巧、可靠性高、智能化高以及通用性等特点。 2 系统整体结构设计 图1为嵌入式控制系统的软硬件层次结构。 嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,软、硬件可剪裁,适用于应用系统,对功能、可靠性、成本、体积,功耗要求严格的专用计算机系统。嵌入式系统总体可划分为硬件和软件两部分。硬件由微处理器和外围的接口电路组成,同时还包括传感器及驱动器接口和被控对象(机械装置);而软件一般由实时操作系统及其运行的应用软件构成。其应用软件的功能层由基于RTOS的应用程序组成,用来控制被控对象。 3 系统硬件设计 服务机器人控制系统的硬件平台设计至关重要。首先它是用户控制逻辑的具体执行者,服务机器人的各种控制功能必须通过硬件实现;其次它也是实时控制系统软件移植和运行的硬件环境。这里采用部件模块化,接口标准化,互换性、扩展性好,可靠性高的硬件设计原则。 服务机器人控制系统主要用于实现控制服务机器人的导航、启动、停车、运行控制、路径规划、安全监控、远程控制计算机通讯及语音识别等功能。该控制系统主要由主控、导引、驱动、通讯、安全与辅助、语音识别、液晶触摸屏以及电源管理等单元组成。图2为其功能结构框图。 嵌入式处理器是整个硬件系统的核心元件,其性能好坏直接决定整个系统的运行效果,所提供功能的强弱直接决定嵌入式应用的适应范围和开发复杂度。嵌入式处理器一般具备以下特点:支持实时多任务操作系统;具有强存储区保护功能;处理器结构可扩展;功耗低。图3为基于ARM9的嵌入式系统的服务机器从主控制器模块结构。 选用三星公司ARM9系列的S3C2410处理器作为服务机器人的控制CPU,在嵌入式系统μC/OS-II下实现机器人控制。S3C2410处理器采用 ARM920T内核,5级流水线指令结构,片内锁相环,内部时钟可达200 MHz,因此可用来进行复杂控制算法,提高控制精度。S3C2410有117个I/O口和24个外部中断源,内部具有丰富的接口控制器,如:USB控制器、DMA控制器、UART控制器、I2C控制器等,这样可简化外围电路,同时其内部时钟可达200 MHz,高性能指令集及可与C语言交叉汇编使其能完成复杂运算,提高服务机器人控制的实时性。 ARM处理器模块通过两个RS-232串口分别与传感器模块、伺服控制模块连接,RS-232串口均丁作在中断模式下,以保证系统的实时性。伺服控制模块与传感器模块均基于TI公司的TMS320LF2407型DSP,伺服模块可同时控制4路直流伺服电机,传感器模块可接24路超声传感器和24路红外传感器,模块在设计时充分考虑到降低成本和功耗,同时注重其实时性和可靠性。 人机交互模块采用液晶(LCD)触摸屏及语音交互接口。S3C2410内置有液晶控制器,可以支持最大256 K色的TFT彩色液晶屏、最大4 K色的STN彩色液晶屏,这里选用LQ080V3DG01型8英寸640x480 TFT液晶屏,该液晶屏上配有4线电阻式触摸屏,用于检测屏幕触摸输入信息,有利于提高人机交互的友好性;而语音识别南凌阳公司的SPCE061A完成,该器件是一个16位结构的高集成的微控制器,内部集成有MCU、A/D转换器、D/A转换器、RAM、ROM。具有较高运算速度的16x16位的乘法语音和内积运算指令,CPU时钟最高可达49 MHz。系统支持10个中断向量及14个中断源,具有较强的中断处理能力,适合实时语音处理。具有双通道10位A/D转换器方式的音频输出功能,配置带自动增益控制功能(AGC)的麦克风输入方式,为语音处理带来极大便利。图4为语音识别模块硬件结构。 4 系统软件设计 软件设计的基本原则是:软件结构化、驱动标准化、系统可定制。服务机器人的控制器关键要保证系统的实时性。采用μC/OS-II实时操作系统,其具有结构简单、容易移植、源代码公开等优点。使用μC/OS-II实时操作系统开发服务机器人控制软件就是将整个控制软件的功能划分为若干任务,分别加以实现,并以任务问通信方式实现各个任务间的逻辑关系。整个软件控制体系结构如图5所示。 5 实验研究 在搭建机器人软硬件平台及编写与硬件相关的底层函数后,在该实时内核上编写接口驱动程序及机器人应用程序。通过软硬件整体测试后,将该机器人控制器安装在智能轮椅上进行实验。在实验过程中。智能轮椅移动稳定,转向灵活,变速平稳;能及时识别并躲避障碍物;机器人视频传输画面流畅;语音人机交互功能,由麦克风将声音传给语音处理器,通过硬件处理识别语音信号,然后再经南喇叭播放机器人的对答声音。实现人机对话。同时该服务机器人控制系统结构简单,电路体积小,有利于安装与维护。 6 结束语 服务机器人控制系统是机器人的神经中枢,决定着机器人能否按照用户要求顺利地完成相应工作任务。基于 ARM和嵌入式μC/OS-Ⅱ的服务机器人控制系统可广泛应用于服务型机器人。这必将开发出低成本、低功耗、体积小巧、实时性强、可靠性高、接口丰富、维护方便、智能化程度高的机器人,也将促进机器人运用的普及和推广,从而推进我国机器人行业向产业化方向发展。

    时间:2020-05-17 关键词: 机器人 嵌入式

  • 人工智能和嵌入式两者有怎样的联系

    人工智能和嵌入式两者有怎样的联系

    人工智能和嵌入式之间什么关系?5G时代,嵌入式和人工智能都是热门话题,二者时长放在一起谈论。那么他们之间到底有着什么样的关系呢? 人工智能时代背景下,「嵌入式人工智能」已是大势所驱,「嵌入式人工智能」也正成为当前热门的AI商业化途径之一。人工智能与嵌入式什么关系呢?人工智能不可能没有嵌入式!要实现人工智能的行为,必须使用嵌入式系统。 人工智能的领域庞大涵盖学科众多,应用范围也很多。长期以来,形形色色的人工智能应用就在我们周围,可以说嵌入式开启了人工智能的进程,人工智能的终极目的是实现人类智力的替代,现在的人工智能像siri、aphago是典型代表。要实现人工智能的行为,必须使用嵌入式系统,这就是现在所说的强人工智能与弱人工智能。具有行为能力的“弱人工智能”就是智能化工具,即MCU(微处理器)基础上的嵌入式应用系统,已有40多年历史。可以说,人工智能是基础的技术资源,它有着改变人们的思维与生活方式、变革社会的巨大潜力。在万物智联时代,未来将从“以设备为中心”进步为“以用户为中心”、“以数据为中心”。在人工智能时代,强大的算法也不会拘泥于PC机实现,需要落地的话,就要依赖嵌入式承载。 可以说,单片机、嵌入式系统开启了人工智能的历史进程。万物互联、万物智能的新时代,嵌入式人工智能技术的发展也将使设备端具有更高的智能。5G物联网核心技术的发展,将全面释放人工智能潜能,带动智能设备的爆发。 身处这样的时代,我们应该认识到嵌入式人工智能将是IT技术发展的主流,学习并掌握时代所需要的最新技术和应用,对于每个即将进入IT行业的新人或想转行的在职人员来讲把握这样的历史机遇非常重要。

    时间:2020-05-16 关键词: 嵌入式 人工智能 单片机

  • 嵌入式人脸识别门禁系统怎样设计一套方案

    嵌入式人脸识别门禁系统怎样设计一套方案

    引言 信息技术的迅猛发展给生活带来便利的同时,也给安全防范系统提出来越来越高的要求。传统的门锁、防盗门、监控报警系统等总是存在着携带不便、易遗失损坏、密码易被破解等问题。于是,运用生物特征识别技术的智能门禁系统就应运而生。其中,人脸识别作为生物特征识别技术中最为直观的一种识别方法,具有友好、隐蔽、简便、准确、经济及扩展性良好等其他识别技术不可比拟的优势。基于ARM技术的嵌入式系统以应用为中心,软硬件可裁剪,符合应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求, 对节约成本、提高稳定性有极大地作用。 1 开发方案与设计 1.1总体结构设计 根据嵌入式技术与人脸识别技术的特点及其在门禁系统的应用构思,本系统确定了嵌入式人脸识别门禁系统的人脸识别子系统的设计及实现,进行图像采集、嵌入式处理和识别响应三部分来研究。首先,通过摄像头采集图像信息;其次,从CPU处理速度、技术指标以及软件支持工具等方面进行选型,采用三星公司的基于ARM920T内核的$3C2440A芯片。开发方案中操作系统采用目前最新、最稳定的自由软件嵌入式Linux操作系统Ubuntu。前端的ARM板实现这两项功能。最后,将人脸图片传入后台数据库进行人脸识别,并反馈识别响应信息。人脸识别的核心部分,如从数据图片的检索、识别等均在后台完成。其开发方案的总体结构设计图如图1所示。 1.2 内核及操作系统选择 $3C2440A采用ARM920T内核,集成如下片上功能: 1)1.2V内核,1.8V/2.5V/3.3V储存器,3.3V扩展I/O,16KB~令Cache(I—Cache)/16KB数据Cache (D—Cache) 2)外部储存控制器(SDRAM控制盒片选逻辑) 3)集成LCD专用DMA的LCD控制器(支持最大4K色STN和256K色TFT) 4) 4路拥有外部请求引脚的DMA控制器 5)IIC总线接口(多主支持) 6) IIS音频编解码器接口 7)AC、97编解码器接口 8)1.0版SD主接口,兼容2.1l版MMC接口 9)2路USB主机控制/1路USB期间控制(ver1.1) 10)4路PWM定时器/1路内部定时器/看门狗定时器 11) 8路10位ADC和触摸屏接口 12)摄像头接口(支持最大4096x4096的输入,2048x2048缩放输入)作为一个基于GNU/Linux的平台,Ubuntu在Debian基础之上, 旨在创建一个可以为桌面和服务器提供一个最新且一贯的Linux系统。它囊括了大量从Debian发行版精挑细选的软件包, 同时保留了Debian强大的软件包管理系统,以便简易的安装或彻底的删除程序。注重安全性和实用性。本系统采用版本号为Ubuntu 8.10。它具有虚拟化、完整的Java堆栈、增强的邮件服务器能力、改进的RAID支持、Uncomplicated Firewall防火墙更加简单、捆绑Landscape客户端等优势。 1.3软件流程设计 ARM内核和Ubuntu系统的选择为系统功能的实现提供了基础,系统软件则完成系统功能的控制。系统软件的设计流程如下,首先摄像头进行监控,如果门前有移动物体,进行拍照,并依据图像的亮度, 判断是否需要调节光线,图像处理后进行自动人脸检测识别, 如果不是没有找到匹配图像,程序返回到摄像头监控状态, 如果找到,开启楼门; 如果没有移动物体,继续监控。若是来访者, 则可以通过系统的其他方式,提出访问申请,如果房中有人则由房内人员控制打开大门;如果无人应答,系统提示房中无人, 同时采集来人照片,通过邮件自动发送功能, 向指定邮箱发送邮件,并记下来访记录。 2 人脸识别模块设计及实现 本系统最关键的实现技术就是通过进行人脸识别, 完成门禁控制。首先从静态图片或动态图像中找到人脸, 然后确定各特征点的位置并进行特征提取,最后将人脸与数据库中所有的人脸进行比对,并按照fisherface决策规则对该人脸进行判别分类。 根据输入图像的性质,人脸检测识别方法分为静止图像的静态方法和图像序列的跟踪帧方法两大类。根据嵌入式门禁系统硬件性能等自身特点对人脸识别技术的要求,采用了第一大类的方法,从图像序列中选择几帧质量较好的图像,然后用静止图像的人脸识别方法进行匹配。静态方法简单、快捷、性价比高。 2.1图像采集及预处理 通过USB接口的摄像头采集过数据后,采用最基本的图像增强手段对图像进行处理。图像增强就是用一系列手段对取得的图像灰度作修正,或者对噪声作过滤,使得图像灰度与实际景物的灰度尽可能地匹配。不能损坏图像的轮廓及边缘等重要信息,并使得图像更清晰,视觉效果更好。为了减少光线、角度等因素的影响,采用中值滤波和直方图均衡化方法。 2.2人脸检测定位 人脸检测是指对于任意一幅给定的静态图像或视频序列图像,采用一定的策略和方法对其进行搜索以确定其中是否含有人脸, 如果有则返回人脸的位置、大小和姿态。从图像序列中, 自动、准确和快速地检测人脸区域是实现系统功能的一项关键任务。 目前,人脸检测有两大类方法:一类是基于知识的人脸检测方法,一类是基于统计学习的人脸检测方法。统计学习的方法是目前人脸检测的主流方法,通过大量的人脸和非人脸样本进行训练,得到人脸图像和非人脸图像之间一些细微的差异。对于门禁系统而言,人脸检测目标区域背景相对比较简单,人脸数量和大小可以控制,大大降低了人脸检测的难度。首先, 对人脸特征搜索定位;其次,对人脸区域几何归一化处理,再次,对检测到的人脸进行特征提取。 2.3人脸识别设计与实现 人脸识别是一种高维数、小样本数据的识别问题。对于该类问题,其难点在于训练样本的数量很少,而以训练样本的协方差矩阵作为模式协方差矩阵的估计时,会产生以下两方面问题, 一个是会造成较大的偏差,另一个是会使类内协方差矩阵奇异。 为了解决类内协方差矩阵奇异使得该矩阵不可逆的问题, 国内外专家们提出了许多经典算法。本系统采用.基于结构化fisherface的人脸识别方法。它应用了PCA与LDA的人脸识别过程,先由PCA对高维数据进行降维处理,获得原样本的最优特征表示,并使样本的类内协方差矩阵非奇异,然后作线性判别分析。在采用线性鉴别分析之前,通过事先给定的线性变换来达到降低图像向量的维数,从而消除了类内协方差矩阵的奇异性。在很大程度上解决了外部光照干扰、面部表情变化等因素的影响,优点是在人脸图像有光照和表情变化的情况下, 比特征脸方法的鲁棒性强。在本系统中的人员信息采用SQlite数据库技术统一管理。在人脸识别的过程中需要从人员数据库中提取相应卡号和人脸特征数据。人员数据库中存放人员的基本信息、人脸照片和人脸特征数据。其中人脸特征数据是进行人脸识别的依据,而人脸照片只是作为显示识别结果之用,并不参与识别过程。 3 系统功能测试 人脸识别功能利用国际上常用的ORL的人脸数据库进行测试。ORL数据库包括40个人每人的10幅共400幅图像,具有不同的光照、表情和视点。从其中选择8人进行训练,进行识别测试。统计结果如表1所示。 实验证明该算法是一种稳定高效的算法,可以实现人脸识别技术进行门禁控制的功能。 4 结束语 嵌入式人脸识别门禁系统因其非接触式的数据采集、隐蔽性好、方便快捷、便于事后追踪及可交互性强等优势,在当前科研及实际工程应用中成为最热门的研究主题之一。本系统就是作为鹤壁市科技局科研课题而开发实现的。基于ARM技术的嵌入式人脸识别门禁系统的实用性和应用前景非常广阔。

    时间:2020-05-15 关键词: 嵌入式 人脸识别

  • 物联网芯片技术之路该怎么走

    物联网芯片技术之路该怎么走

    技术专家对国内的底层芯片技术缺失而忧心忡忡。如果未来真的爆发一场没有硝烟的信息战,那么在这场战争的结局里,又有谁,因为什么会输得干净? 生态难难于技术 “中兴门”引起了全球的轰动,大家的目光聚集在服务器、计算机、存储底层芯片技术缺乏之上。紫光等国产计算供应商股票应声上涨,但是,中国真的没有芯片技术吗? 答案是否定的。毕竟在上一届全球超算大赛中,自研申威处理器夺得第一也算出尽风头。也就是说,单纯的计算速度,我们没有问题,问题在于两个字:生态。 曾几何时,龙芯代表了国内未来芯片的希望,尽管后来传出丑闻,但是龙芯确实在计算力上做出了一定的成绩,问题的关键在于,即便你有了芯片,即便你的CPU计算速度在实验室中比别人的还快。但是,第一这个CPU在应用场景中的算力如何?是不是大打折扣?第二,你有了芯片,有系统吗?有应用吗?有生态吗? 国产芯片技术易、生态难 问题回到笔者标题中提到的物联网。如果说PC时代和服务器研发中,中国起跑慢,导致输在了起跑线上,从发展的眼光来看,下一个五年内的芯片战场更值得我们的关心。 那么面对物联网市场,这个到2020年我国物联网潜在收入规模将达1.5万亿的超大市场,未来的技术路线该如何选择呢? 物联网芯片6虎出山 物联网市场有多火?据不完全统计,2018年4月物联网芯片市场就有6家以上企业发布了物联网、AI芯片新闻,新品数量超过7款。 从过去芯片架构选择上来讲,国内不仅尝试过X86、ARM、MIPS架构之外,还有更为小众的SPARC、Alpha、安腾架构。其中除了军用领域的申威、飞腾之外,大多一波三折。 RISC与CISC指令集对比 从指令集上来说,CISC与RISC两种指令集区别比较明显,CISC服务器目前以X86架构为其代表,但RISC服务器却并不是服务器市场剩余的全部。值得注意的是,现在以英特尔至强系为代表的x86架构已经不是标准的CISC了,它吸收了RISC和CISC双方的性能的有点,形成了独特的、自主的x86架构。 英特尔同样发力工业互联网、IOT、人工智能芯片技术 在物联网市场上,最需要什么特性的芯片呢?考虑到物联网应用特点和场景,高效、精简的指令集和低功耗的芯片是更好的选择。 ARM与RISC-V争锋 ARM是RISC微处理器的代表作之一,最大的特点在于节能,广泛的在嵌入式系统设计中被使用。现阶段市场上大部分企业仍然选择了基于竞价指令集的芯片架构,似乎物联网芯片大局已定。但真的是这样吗? RISC-V研讨会频次和人数越来越多 RISC-V是一款基于精简指令集袁泽创建的开源指令集架构(ISA),从2010年开始RISC-V架构出现到现在,它正在以开源(免费的)优势快速成长。基于RISC-V的芯片企业不断出现,面向物联网、 人工智能、嵌入式等市场开放,与封闭的商业ISA表现出极大活力。 RISC-V指令集的设计考虑了小型、快速、低功耗的现实世界实现,但没有对特定微架构风格的过度架构,因其开源特点,让它能够支持各种应用的新指令集。 据了解,目前特斯拉已加入RISC-V基金会,并考虑在新款芯片中使用RISC-V设计。西部数据和英伟达(NVIDIA)已宣布,计划在部分产品中引入这种新的芯片设计。 尽管以现在仅有8年历史的RISC-V架构挑战ARM还有一定难度,但是它提供了一种新的思路和方向。面对物联网平台快速成长,物联网应用大爆发的千载难逢的成长期,开源的RISC-V架构带来更低成本的芯片,必定会吸引一部分对成本敏感的IOT企业,其更好的灵活性也会带来定制化芯片的可能。 未来物联网芯片技术路线该怎么选,还没有明确答案。但是,笔者认为,无论选择哪一条,都要将生态建设放在重中之重的地位上。

    时间:2020-05-15 关键词: 芯片 物联网 嵌入式

  • 物联网系统中怎样选择合适的linux

    物联网系统中怎样选择合适的linux

    在物联网的设备设计中,从低成本和低功耗的角度看,Android肯定比不过嵌入式Linux。但在选择用于部署Linux的发行版本时,却一直饱受困扰。 什么是 Linux 发行版? Linux 是一个操作系统,它是控制计算机的核心程序。 它决定如何在所有竞争使用的其他程序之间分配可用资源(CPU、内存、磁盘、网络)。 尽管操作系统非常重要,但它本身并不有用。 它的目的是为其他程序管理计算资源。 没有这些程序,操作系统就没有多大用处。 这就是为什么发行版会有的问题。 一个发行版提供了大量的其他程序,这些程序可以与 Linux 一起组装成用于大量目的的工作集。 这些程序的范围可以从基本的程序编写工具,如编译器和连接器的通信库,到电子表格和编辑器之间的几乎所有东西。 一种倾向于拥有一个超级集合,其中包含了每个单独的计算机或解决方案实际使用的内容。 它还为每一类软件组件提供了许多选择,用户或公司可以将这些组件组装成他们认为的运行集。 一个粗略的比喻是一个超市,在那里货架上有许多商品可供选择,每个用户选择他们认为有意义的商品。 基于二进制还是基于源代码的发行版? 发行版大体上可以分为两类: 二进制和基于源代码的发布。 基于二进制的发行版提供了所有已经预先编译并准备安装的软件组件。 这些组件使用"足够好"的构建选项进行编译,这些选项对大多数用户都有效。 它们还为需要或希望编制自己的组件的少数用户提供这些组件的来源。 按照我们超市的类比,这家超市包含所有预包装和预煮好的食物,但是有明确的说明如何获得配料和重复的过程,为那些想要调整一个或两个食谱。 这种发行版是 Debian、 Fedora Core、 OpenSUSE、 Ubuntu 和许多其他发行版的例子。 虽然它们提供相同类型的系统,但是它们都使用不同的方法,不幸的是,这些方法甚至是不兼容的。 它们是通用计算机,如服务器、台式机和笔记本电脑的主要配置。 另一方面,基于源代码的发行版侧重于提供一个框架,在这个框架中,最终用户可以从源代码构建所有组件本身。 这些发行版还提供了一些工具,可以轻松地选择一个合理的开始组件集合,并根据需要调整每个组件的构建。 这些调整可以简单到添加一个编译标志来使用不同版本的源代码,或者以某种方式修改源代码。 用户将收集他们想要构建的内容的菜单,然后开始构建。 在几分钟或几小时后,根据具体情况,将有一个结果镜像,可以使用在电脑中使用这一。 Gentoo、安卓和 Yocto 就是这种类型的例子。 在超市的类比中,这是一个更接近散装食品商店,在那里可以得到预先衡量的食物与详细的机器可读的烹饪说明,会有一个花哨的炊具,可以读取这些说明, 并处理一系列食谱的调整,如调整为糙米而不是白米。 这个类比稍微弱了一点。 这些基于源代码的发行版通常是基于 linux 的嵌入式设备和物联网设备的首选。 虽然很难建立和维护,但基于源代码的发行版有一个独特的优势,即能够根据确切的目标硬件裁剪已安装的镜像,以便最大限度地利用资源或最小化资源浪费。 而对于嵌入式设备,这往往是一个强大的约束。 此外,基于源代码的发行版更适合于跨平台构建(在这里构建平台的机器与运行平台的机器不同) ,而基于二进制的发行版更适合于自主构建(在同一台机器上构建和运行)。 鉴于目前英特尔(Intel)架构的流行程度,以及在物联网产品中使用的ARM 架构——交叉构建支持对物联网设备非常重要。 以容器为中心的发行版 传统的 Linux 方法是运行一个单个统一的用户空间,包含了内核之外的所有平台,这种方式正在发生变化。 这个新模型是关于拥有一个"容器"集合,使用户空间成为组件。 容器化模型将用户空间的一部分转换为每个组件之间高度独立性的组件集合。 容器化装载带来了许多好处,从而允许团队更加独立地实现粒状平台升级的可行性。 不利的一面是,它们比非容器化的解决方案有更大的资源占用。 然而,如果技术的发展展示了什么,那就是当一项新技术唯一的缺点是尺寸大小时,那它所拥有的资源往往会扩大。 下面将描述一些早期的选项,以便与现有的发行版进行比较。 物联网 Linux 发行版 浏览一下有争议的领域。 许多人都有自己喜欢的 Linux 发行版,即使他们的需求发生了巨大的变化(例如从服务器设置到嵌入式 IoT 设备) ,他们仍然坚持这种方式,就像把一个方形的钉子装进一个圆形的洞里。 下面是一些已经建立的 Linux 发行版和一些新兴的 Linux 发行版。 还有许多其他用例,可能更适合某些用例。 Yocto Yocto 是一个基于源代码的发行版,用于许多嵌入式和物联网设备。 它试图将基于二进制发行版的好处结合在一起,例如将包和它们的依赖关系清晰地分离出来,同时利用基于源代码的发行的好处,当做出较小的修改时,可以在很大程度上改变目标二进制文件。 Yocto 由一系列配方组成,每个配方都描述了如何构建系统的一个模块(例如库、守护程序、应用程序等)。 然后被分层收集,并配置它们应该如何一起使用的各个方面,从编译标记到功能特性,再到它们如何显示的详细信息。 每个目标构建将由几个这样的层组成,每个层从较低的层添加或删除包,或者修改它们的默认行为。 这允许多方调整自己的分层来影响最终的镜像。 因此,如果基本层使用一组编译器标志(通常是这样) ,芯片供应商可以添加有利于特定芯片模型的编译器标志,而电路板供应商可以删除他们的电路板可能不支持的芯片功能。 对于物联网产品而言,这实际意味着使用已经支持 Yocto 的板子来构建一个解决方案的努力将是添加或修改基本功能之上的附加值。 虽然在当今的容器世界中这并不太难做到,但还是需要建立一个允许为目标创建镜像的构建和组态管理 / 值基础设施设置。 同样值得一看的是,Yocto 在开发项目上的支持程度,进而考虑物联网的解决方案。 Debian Debian 是一个受人尊敬的基于二进制的开源发行版。 它既是发行版,也是其他知名衍生发行版(其中最著名的是 Ubuntu)的基线。 Debian 拥有大量已经预先为 ARM (物联网的选择架构)构建的软件包,但是这些软件包的 ARM 二进制文件的支持和维护水平往往远远低于英特尔的同类产品。 因此,"10,000 + 包"等度量标准并不是那么有意,需要了解那些对用户来说很重要的软件包以及它们的支持程度。 在自主安装使用的许多发行版(例如 Debian)中的一个缺点是,开发人员不理解或者不记得最终运行在机器上的包可能无法完成安装,因此他们不能依赖于目标机器的任何功能。 考虑到这种麻烦对于 docker 环境来说也是一个头疼的问题,发行版已经花费了很大的精力来清理这些依赖项,所以这个问题比以前要小。 为一小组软件集建立一个构建环境的努力是微不足道的,但是为系统构建所有软件包的基础结构可能会变得非常重要。 正因为如此,Debian 对 IoT 来说是一个不错的选择,在这种情况下,只需要添加或创建一些软件包来完成您的平台。 EdgeX Foundry 在严格意义上,EdgeX Foundry 并不是一个发行版,因为它对发行版中的 BSP组成部分没有任何关注。 BSP是包含 Linux 内核本身的部分,设备驱动程序和库使硬件平台成为可能。 它从一个层面开始,需要一个工作的 Linux 系统和 docker 的支持作为底层基础。 它提供了各种各样的容器,为物联网设备提供丰富的中间件和垂直设备,特别是边缘设备中(在 docker parlance 中,容器是一个独立的模块,通常提供一个垂直的功能,如数据库或 web 服务,几乎没有或根本不依赖主机操作系统、库等)。 Edgex 背后的概念为更大的物联网设备,特别是为边缘设备指明了前进的方向,但是还需要做的工作是定义一个更有约束的版本,提供一套良好的基线服务。 在这方面已经取得了进展,一些服务从 JVM 转移到了 golang 为基础的实现,但是基于 Linux 的中低端物联网在不久的将来仍然是遥不可及的。 Foundries.io Microplatform 这种方案使用基于 Yocto 的方法创建了一个 Linux 平台,创建了一个板级支持层,然后在上面叠加一套集装箱式的微服务。 他们的集装箱是一个比 EdgeX Foundry 方法更小、更适中的集合,足迹更小。 虽然可以通过订阅使用自动更新和管理的完全访问 Foundries.io 产品,底层平台是开源的。 结论 基于 linux 的物联网正在从传统的嵌入式模型向更加灵活的模型转变,从单一的团队 / 工具链 / 模型转变为更加灵活的固件、中间件和应用组件的分离。 然而,这种迁移不是没有成本的,并且对 CPU、内存和磁盘需求提出了更高的要求。 为了一个物联网项目选择一个 Linux 基准,需要考虑自己能承受的尺寸大小和产品规划的寿命。 更小、更快速的替换产品最好能够紧跟当今可靠的解决方案,比如 Yocto。 为了能够提供更多资源并且需要将新特性作为一种需求推广到已部署产品的产品,应该将更主流的 Linux 发行版和新的以容器为中心的解决方案作为前进的路径。

    时间:2020-05-14 关键词: 物联网 嵌入式

  • 物联网在医疗上有哪一些实际应用

    物联网在医疗上有哪一些实际应用

    在生活需求已得到基本满足的今天,人们对于医疗卫生服务的要求也越来越高,而物联网技术的出现,满足了人民群众关注自身健康的需要,推动了医疗卫生信息化产业的发展。 物联网技术在医疗领域的应用潜力巨大,能够帮助医院实现对人的智慧化医疗和对物的智慧化管理工作,能够满足医疗健康信息、医疗设备与用品、公共卫生安全的智能化管理与监控等方面的需求,从而解决医疗平台支撑薄弱、医疗服务水平整体较低、医疗安全生产隐患等问题。 如何利用先进技术实现患者与医务人员、医疗机构、医疗设备之间的互动,成为智慧医疗的关键 一、智慧医疗定义及基本内容 1.定义 物联网技术是未来智慧医疗的核心,其实质是通过将传感器技术、RFID技术、无线通信技术、数据处理技术、网络技术、视频检测识别技术、GPS技术等综合应用于整个医疗管理体系中进行信息交换和通讯,以实现智能化识别、定位、追踪、监控和管理的一种网络技术,从而建立起实时、准确、高效的医疗控制和管理系统。 2.基本内容 目前物联网技术在医疗行业中有多方面的用途,其基本内容包括: (1)人员管理智能化。实现对患者的监护跟踪安全系统,病人流动管理、出入控制与安全;婴儿安全管理系统、医护人员管理系统。加强出入婴儿室和产妇病房人士的管理,对控婴管理、母亲与护理人员身份的确认,在偷抱或误抱时及时发出报警,同时可对新生婴儿身体状况信息进行记录和查询,确认掌握新生婴儿安全。 (2)医疗过程智能化。依靠物联网技术通信和应用平台,实现包括实时付费以及网上诊断、网上病理切片分析、设备的互通等,以及挂号、诊疗、查验、住院、手术、护理、出院、结算等智能服务。 (3)供应链管理智能化。药品、耗材、器械设备等医疗相关产品在供应、分拣、配送等各个环节的供应链管理系统。依靠物联网技术,实现对医院资产、血液、医院消毒物品等的管理。产品物流过程涉及很多企业不同信息,企业需要掌握货物的具体地点等信息,从而做出及时反应。在药品生产上,通过物联网技术实施对生产流程、市场的流动以及病人用药的全方位的检测。 依靠物联网技术,可实现对药品的智能化管理 (4)医疗废弃物管理智能化。可追溯化是用户可以通过界面采集数据、提炼数据、获得管理功能,并进行分析、统计、报表,以做出管理决策,这也为企业提供了一个数据输入、导入、上载的平台。 (5)健康管理智能化。实行家庭安全监护,实时得到病人的全面医疗信息。而远程医疗和自助医疗,信息及时采集和高度共享,可缓解资源短缺、资源分配不均的窘境,降低公众医疗成本。 二、智慧物联网关键技术 1.传感器技术 传感器技术是实现智慧医疗的重要环节,借助传感器技术可实现对患者生命体征数据和治疗减产过程数据的采集,实现对医疗过程的监控,提高治疗效果,同时实现对药品从采购到最终患者者手中的全程管理。 2.射频识别(RFID)技术 RFID技术也是一种传感技术,可以快速读写、长期跟踪管理,是通过在物料、药品中植入芯片,并将芯片信号与物料产品信息相连接,医院通过计算机、自动识别系统,实现对物料、药品的全程监管。 3.嵌入式系统技术 嵌入式系统技术是综合了计算机软硬件、传感器技术、集成电路技术、电子应用技术为一体的复杂技术。嵌入式软件与传感器、RFID等,结合已有的网络、数据库、中间件技术,构筑起了一个由无数联网的阅读器和移动标签组成的,比Internet更为庞大的物联网。 4.GPS全球定位系统和GIS技术 医药供应链可以应用GIS收集、储存和处理空间信息,并且以GPS来测量任何时间和地点的即时位置信息,实现供应链各环节之间的实时数据传递。 三、技术架构 智慧医疗技术架构共分为三层,分别为应用层、网络层、终端及感知延伸层。 应用层根据医疗健康业务场景分为七个系统模块: 一是业务管理系统,包括医院收费和药品管理系统; 二是电子病历系统,包括病人信息、影像信息; 三是临床应用系统,包括计算机医生医嘱录入系统(CPOE)等; 四是慢性疾病管理系统; 五是区域医疗信息交换系统; 六是临床支持决策系统; 七是公共健康卫生系统。 网络层包括有线网络和无线网络,有线方式可支持以太网、串口通信和现场总线等方式,无线方式可支持WiFi、移动网、RFID、蓝牙。网关在网络层与感知延伸层之间进行数据存储和协议转换,并通过接入网发送,具有对业务终端的控制管理能力。 终端及感知延伸层指的是为医疗健康监测业务提供硬件保证的各类传感器终端。针对不同的应用,这些传感器终端可以组成相应的传感器网络,如心电监测传感器、呼吸传感器、血压传感器、血糖传感器、GPS和摄像头等设备。 四、技术运用实例 1.RFID技术实现输液防差错 输液是当前医疗活动的重要组成部分,工作量大,业务繁忙琐碎,一旦出现差错,就可能危及病人的安全。因此,应该在药品的调配与发放过程中,充分利用物联网技术减少不规范操作带来的安全隐患,以及纠正医疗差错等一系列问题。 输液防差错系统包括射频发射器、射频接收器、患者腕带、控制中心装置;射频发射器设置在患者的药物上,射频接收器通过唯一的射频信号与射频发射器无线对应连接。 每位患者入院时匹配一只患者腕带,并由控制中心装置自动编号并记录患者各种信息,且产生唯一的射频信号。在患者后续治疗过程中,每一项药物或治疗措施,以及患者各种检查采样标本均采用同一主编号。 配置中心配药或科室为患者增加药物时,每项药物均嵌入射频发射器。 当医护人员取出药物为患者治疗时,在射频信号的接收范围内,患者腕带上的射频接收器接收药物上的射频发射器发出的信号,自动核对识别相应患者信息,判断药物是否正确,防止错误治疗。 若射频接收器发现药物的射频信号匹配正确,则立刻发出声音提示医务人员正确;若射频接收器发现药物的射频信号不匹配,即非该患者的药物,则立刻发出警报声提示错误,并通知控制中心装置。医护人员可采取相应措施补救。 通过射频信号核对技术可从根本上解决配药—储存—治疗过程中的失误,从而减少医疗事故的发生,也减轻医护人员的压力及缓和医患矛盾;通过高度集成的信息化管理措施和先进的物联网技术,能够使整个医疗过错一目了然,条理分明,并且每一步都上传至控制中心,留下记录证据;通过控制中心进行数据联网,并形成大数据,通过大数据对患者自身信息和治疗过程的对比总结出相应的经验,用来辅助以后的治疗。 2.基于物联网技术的护士工作站 每个护士站病床多、护士少,在没有实现各护士站的集中监控管理情况下,护士站在处理效率、安全保障以及资源优化配置等方面存在诸多缺陷。 利用物联网技术,可以实现对住院病人和医护人员的自动身份识别、人员定位、电子导医、生命体征信息自动采集监视、电子化病房巡查、出入安全控制等新型医务服务和管理功能,包括以下五个子系统:病人身份匹配系统、病人安全管理系统、病人实时定位监视系统病人生命体征数据采集和监护系统和物联网病房管理系统。病人身份匹配系统在病人入院时即通过入院注册系统登记身份信息,佩戴唯一的电子标签腕带。对于有源物联网标签,病人通过佩戴的电子腕带标签发出的信息能够随时被覆盖的无线物联网探测网络侦测到,由医护工作人员通过工作台电脑随时识别到不同位置的病人身份信息。 病人安全管理系统利用物联网电子标签的在线侦测和远距离读取识别的特性,可以在病人腕带被非正常移除和脱落时提示监控台报警。病人在未经过许可授权而离开护理区域时,区域出入口的物联网探测器将验证许可身份并向工作控制台报警提示,防止病人在未经许可下离开监护区域。 病人实时定位监视系统在物联网探测网络的覆盖下,使佩戴物联网腕带的病人可以实时地处于医疗监护的状态下,为医院方能够更好的根据病人活动情况提供医护关怀。根据最近物联网探测点的位置和返回的探测到的物联网腕带信息,可以随时了解在此区域附近的病人信息,根据需要由医护人员随时提供医护服务。 病人生命体征数据采集和监护系统利用物联网的数据转储和传输特性结合微型病人体温测量探头,以及移动式体征监护设备,在物联网接收器网络覆盖下,可以进行在线的病人体征数据采集和监护管理,使病人在无人陪伴的场景下,也可以接受到监护关怀,随时为医护人员提供病人的体征活动状况,及时处理应急救护需求。 物联网病房管理系统利用无线网络覆盖和配置移动物联网护士工作站,护理人员可以脱离护士台的电脑工作站的羁绊,在日常的移动工作中,随时随地操作在线使用信息管理设备,进行病人身份核对、资料调阅、位置跟踪、医护工作记录等一系列现场任务操作,摆脱传统的纸质登记、核查操作方式,实现移动现场医护操作管理,提高工作质量和效率。 五、智慧医疗存在的难题 1.人才缺乏。尤其是擅长物联网技术又熟悉医疗行业的技术人才更加缺乏,使得我国智慧医疗应用很难形成从上到下全程智慧化的应用系统。 2.应用需求层次较低。虽然国内出现了不少基于物联网的智慧医疗应用,但是现有的应用量不足以带动产业发展,部分领域应用水平与系统性较低,难以实现规模化发展。 3.存在信息安全隐患。智慧医疗和其他物联网、互联网的安全问题一样,永远都会是一个被广泛关注的话题。由于物联网连接和处理的对象主要是机器或物以及相关的数据,导致物联网信息安全要求更高,对隐私权保护的要求也更高,由此有很多人呼吁要特别关注物联网的安全问题。 六、智慧医疗的未来展望 在物联网技术的推动下,智慧医疗正在走进寻常百姓的生活。将物联网技术用于医疗领域,借由数字化、可视化模式,可使有限医疗资源让更多人共享。随着智慧医疗在企业管理中重要地位的不断凸显,以及我国“互联网+”战略的进一步发展,针对智慧医疗的研究将形成物联网技术应用的新天地。

    时间:2020-05-14 关键词: 物联网 传感器 嵌入式

  • BG22入门指南助您提升低功耗蓝牙设计水平

    BG22入门指南助您提升低功耗蓝牙设计水平

    Silicon Labs(亦称“芯科科技”)新型EFR32xG22无线SoC产品家族(xG22),可实现安全的物联网应用设备。该款超低功耗且安全的无线解决方案,是为广泛的电池供电或能源采集等物联网应用而特别优化的,xG22基于Arm Cortex M-33内核提供了一流的设备安全性、能源效率和射频性能,以支持下一代的大批量连接产品降低开发成本。 要获得开发大批量、可扩展的无线物联网应用程序所需的所有工具,请查看我们的xG22无线入门套件,可以完全满足蓝牙、Zigbee和专有无线协议的开发需求。另外,如果您对开发蓝牙应用程序感兴趣,我们还为您提供了额外的设计资源。来自Novel Bits的Mohammad Afaneh最近出版了一篇关于如何启用新的BG22开发工具包的指南。 Afaneh说:“随着具有无线连接能力的设备大量增加,嵌入式设备安全需求的也明显攀升,BG22可以为开发下一代BLE产品提供强而有力的开发平台。BG22与前几代相比,功耗显著降低(降低了60%),增强的安全特性包括硬件加速加密、真正的随机数生成器(TRNG)、安全启动与信任根和安全加载程序(RTSL)、安全调试与锁/解锁和ARM信任域。 对于希望学习更多BLE知识的开发人员来说,Novel Bits是一个相当有帮助的资源。除了技术应用相关的博文和教程之外,Novel Bits还提供了一个专属的蓝牙开发人员学院,帮助您将BLE的专业技能提升到全新的水平。 免责声明:本文内容由21ic获得授权后发布,版权归原作者所有,本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点,不代表本平台立场,如有问题,请联系我们,谢谢!

    时间:2020-05-14 关键词: 物联网 嵌入式

  • 嵌入式学习的嵌入式干货,你值得拥有

    嵌入式学习的嵌入式干货,你值得拥有

    你知道如何学好嵌入式系统吗?嵌入式系统是一个非常广泛的定义,从技术层面来说可以分为硬件层,驱动层,系统层和应用层。硬件层,就是原理图、PCB图、电路板那些。驱动层,主要工作是对MCU寄存器进行读写、总线的使用以及对传感器什么外设的操作等,简单说就是编写直接操作硬件的代码。 系统层,把前面的驱动层封装起来,并弄出个接口(驱动接口),同时加上进程控制、内存管理、文件系统、网络通信四样东西,再把这些东西再封装起来,最后提供接口给应用层。当然,由于嵌入式系统是专用设备,具有可裁剪的特性,所以上面五样东西不一定都有。 应用层,只要是涉及人机交互界面的都属于这里,其中一种就是手机移动开发。 在驱动和硬件这两个层次做出来的产品,我们现在称之为智能硬件。 比如无人机: 简单来看,无人机就是硬件层+驱动层,可能会有操作系统,还有应用层的人机界面。 智能插座也不过是一个单片机+继电器+手机APP组成。 嵌入式分为广义和狭义两种。广义的嵌入式就是片上系统(system on a chip),包括单片机、PSOC、NIOS、Microblaze等。而狭义的嵌入式就是ARM9、cortex A8等特定的跑操作系统的芯片。这里主要介绍狭义嵌入式的学习路线。 还是主流的方法,先学会使用它,再深入研究底层。 常用的嵌入式操作系统有Linux、WIN CE、安卓、Vxworks、QNX、OSE等,目前资料最多的是linux,所以下面以linux为例。 一、安装虚拟机和Linux系统 一般人用的电脑都会装Windows系统,要想在Windows上跑其它系统,得安装虚拟机。而目前主流的虚拟机有vmware、VirtualBox、hyperV等,你可以随便选一个安装。然后去官网下载个人版的Linux镜像(.iso文件)并把它安装在虚拟机里面即可,这里给出主流Linux系统的官网链接:ubuntu、fedora、centos、debian、suse。如果你没有用过linux的话,推荐使用ubuntu。因为RedHat要收费,并改名为RHEL,所以这里不作介绍。 二、学会使用Linux常用命令 这里,必须改改在Windows下点鼠标的习惯,在linux下做事得用命令行。此外,在Linux下载软件,不需要在百度下载,而是用linux自带的软件包管理工具(如:apt-get、dnf、rpm等)。如果你用ubuntu的话,得修改软件源(下载软件的网址),因为国外的源比较慢,百度上有详细说明。接下来,得学会最基本的命令,如:ls、cd、find、grep、ps、diff、fdisk、ifconfig等。跟着教材多操作几遍就会了,没有很深的理论知识,不需要掌握所有的命令,也不需要记住所有命令的选项,用到的时候会查就可以了。有空的话可以上ubuntu社区或者linux公社。 三、学会使用Linux常用工具 1、编辑器(写代码必备的)。有gedit,vim,emacs,sublime等,推荐学vim。 2、gcc和gdb。gcc是编译器,gdb就是代码调试器。 3、makefile、autoconf、automake。这里可不像VC++6.0这种工具,点个鼠标就给你编译好。在Linux下,你得用makefile和make工具,来编译代码。其中autoconf和automake可以自动生成makefile。 4、ssh、tftp。如果你在ARM开发板上弄了个Web服务器,那么,你就可以用这些工具去访问它。其中,ssh工具建议用SecureCRT或者MobaXterm。 5、samba。要想用Linux跟windows交换数据,还可以搭建samba服务器。 6、版本控制器。有svn,cvs,git等,推荐学git。有了git,你就不必手动备份代码了。 四、学会编写shell脚本 在实际工作中,复杂的系统管理操作,不会一行一行地敲命令,而是用脚本(命令是基础)。脚本也是一种编程语言,只不过是解释型语言。相比C/C++、C#、JAVA这类高级语言,脚本要易学很多(因为增加了语法糖)。在Linux下,shell也有很多种,如:bsh、bash、csh、tcsh、ksh、zsh等,一般是学bash,其它的遇到再学也不迟,因为都是大同小异的。此外,bash语法比较奇特,很多符号(如:$#,$0,$?等)比较难记,不过也没必要特意去死记它,有个印象就可以了,用到的话再查手册,这里重点掌握正则表达式。如果有时间的话,建议再学python脚本,python的语法要容易很多,用途也比bash广很多。 五、学会Linux下C编程 尽管学会bash已经能做很多事情了,但是驱动和内核开发还是用C语言,因为那时候系统还没起来,bash是用不了的。此外,C语言的执行效率比bash要高,网络编程的Socket也常常用C语言开发。在这里,得掌握基本的文件操作、进程/线程控制、Socket等。推荐《Linux环境C程序设计》、《UNIX环境高级编程》、《UNIX网络编程 卷1》、《UNIX网络编程 卷2》,或许这些教材有点难,但是,请不要钻牛角尖,不懂的暂时跳过,在学完下一阶段的理论之后,再来看,之前不懂的东西就变得容易。 六、增强理论知识 因为有的人打着嵌入式硬件工程师的名号装逼,其实嵌入式硬件就是普通硬件工程师做的工作。我们这里都是讨论软件方面的内容,而且嵌入式是以软件为主导的(工资上有较大差距)。 1、单片机。不想学单片机的话,可以学计算机组成原理。 2、数据结构。主要掌握表和树,其中链表会在操作系统的调度算法中用到。 3、操作系统。全部都是重点,必须深入研究,才会对Linux有个较全面的认识。 4、编译原理。有时间的话,最好多看看,没空的话,也得了解一下。对于提高编程能力,有一定的帮助。 5、数据库。除了基本的数据库理论之外,还得掌握SQLite或者Oracle。 6、ARM体系结构。介绍ARM的架构和指令集,在移植uboot和驱动中会用到,不做这两项工作的话,可以不学。 7、计算机网络基础。开发中用到的tcp、udp、ssh、tftp、http、rtp就会涉及到网络相关的知识,也就是socket套接字编程。 8、接口应用。如:串口、zmodem、IIC、SPI、1-wire、USB、HDMI、CAN、IIS、PCIE、蓝牙、陀螺仪等。 学完上面这些理论之后,得再复习一下linux下C编程,你会有更大的收获。 下面第七、八、九阶段,使用开发板自带的bootloader即可,暂时不必研究它。 七、文件系统 在学习操作系统原理的时候,已经有介绍文件系统了,而且不需要深入研究文件系统的具体算法,只需要了解其特性再学会使用它就可以了。如:NFS、FAT32、NTFS、yaffs2、ext4、ZFS等。 八、内核裁剪 一般初学,可以先掌握内核剪裁(具体工作就是填写若干个选项)。剪裁只是去掉内核部分不需要的功能,以减少代码体积。这里只要求你对内核的各个功能选项都很熟悉就可以了。如果剪裁还不能满足要求的话,得阅读内核源码,修改内核了。推荐《Understanding the Linux Kernel》和《Linux Kernel Development》。阅读内核源码,推荐windows下的source insight或者eclipse。 九、驱动开发 由于系统还没起来,所以驱动能用到的API(内核的部分API,如:kprintk、kmalloc等)并不多,很多函数还是得自己写的,其中,会经常访问临界资源,所以得掌握自旋锁、睡眠锁。此外,驱动程序出问题的话,整个系统就挂掉了,所以还要掌握各种调试驱动的方法,如:goto语句、日志系统、KDB等。接下来就要熟悉掌握字符设备和块设备的驱动程序了。推荐《小白的博客》和《Linux Device Drivers》(不建议看中文版)。 十、移植bootloader 单片机也有bootloader,在keil C下的startup.a51,主要是做一些初始化工作。那么,在ARM上面的bootloader也是一样的功能,同样,也没有那么重要所以把它排在后面。常用的bootloader有vivi和uboot,一般学习uboot,主要掌握uboot的启动流程和移植。在经过前面的学习,那么uboot对你来说已经非常容易的了,一般只需要学会使用uboot或者用已经移植好的uboot,不需要深入研究它。推荐看uboot自带的帮助文档以及《深入理解BootLoader》。阅读uboot源码,推荐windows下的source insight或者eclipse。 十一、图形界面开发 常用的GUI图形库有:GTK++、QT、JAVA、安卓等。有C++基础的,建议学习QT,不会C++的,建议学JAVA。在前期的GUI开发,可以不需要使用开发板,而2440下适合跑QT,如果要跑JAVA、安卓的话,建议换一块开发板,可以考虑Exynos4412开发板。此外,你还可以用python自带的TKinter来开发图形界面。 因为安卓系统是在Linux的基础上封装了一层API,所以,如果做安卓驱动,就得掌握Linux(上面前十个阶段)。如果只做安卓app,你只需要使用android studio或者eclipse配合安卓模拟器(最好用安卓手机),就可以了,不需要学习Linux,也不需要开发板。 在你做过几个GUI项目之后,再学习UML和设计模式,这会大大增强你的代码架构能力。 十二、Web开发 有的时候得在ARM板上搭个Web服务器,这里,得学习HTML、CSS、Javascript、XML、Ajax、PHP等。看起来内容很多,但其实并不多,因为这些语言都很容易上手。初学可以使用Adobe的Dreamweaver做开发,上手之后一个sublime text配合firefox浏览器就可以了(还要学习MVC模式)。此外,还得会用bash或者python编写CGI程序,这样才可以在网页上调用到底层的C语言接口。推荐《疯狂HTML 5/CSS3/JavaScript讲义》。 十三、最后 这里没有涉及流程图绘制软件、文档生成工具等(这两个东西在工作中会经常用到)。 由上文可知,嵌入式软件涉及很多计算机相关的知识,就算你掌握了上面所提及的知识,那也只是打开一扇小小的窗户而已,还有很多事情做不了的。比如:二维码识别、视频采集卡等。 嵌入式的工作也分成几个岗位,分别是系统工程师、驱动工程师、软件工程师、UI工程师。 系统工程师:熟悉操作系统的内核原理、熟读内核源码。主要职责为系统打补丁或者添加新功能,如:热升级、提高系统的容错性等。一般的公司是不做这种开发的。 驱动工程师:熟悉各种外设的驱动开发,为内核和GUI提供接口。由于很多IC厂商提供了相关芯片的驱动程序,而导致很多驱动工程师下岗(需求量减少)。 软件工程师:熟悉各种编程语言和GUI图形库、框架(不是会查文档就可以的,而是要求非常熟悉框架)。由于项目需求经常变更,开发效率跟不上变化,所以软件工程师的需求量大大增加。以上就是嵌入式系统的学习方法,希望能给大家帮助。

    时间:2020-05-14 关键词: 嵌入式 电路 电压

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