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uC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统内核移植研究及其实现

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uC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统内核移植研究及其实现

作者：郝玉胜兰州交通大学

学位级别：硕士

对于嵌入式系统而言，uC/OS-II内核是一款性能优异且应用广泛的实时操作系统内核。随着32位MCU的出现，让uC/OS-II这样的实时内核集中管理外设资源、统一进行多任务调度才能够使开发人员更加专注于具体业务。本文在分析uC/OS-II内核和Co... 详细信息

对于嵌入式系统而言，uC/OS-II内核是一款性能优异且应用广泛的实时操作系统内核。随着32位MCU的出现，让uC/OS-II这样的实时内核集中管理外设资源、统一进行多任务调度才能够使开发人员更加专注于具体业务。本文在分析uC/OS-II内核和Cortex-M3内核的基础上，阐述了将uC/OS-II内核移植到基于Cortex-M3内核的STM32系列芯片上的方法并构建了基于以太网控制器ENC28J60和开源TCP/IP协议栈uIP的嵌入式网络通讯模块，拓展了uC/OS-II的内核功能。按照内核移植方案，论文从内核结构、任务管理，文件系统结构等方面剖析了uC/OS-II内核，从寄存器配置、NVIC中断机制、存储器映射以及外设控制等多个方面详述了Cortex-M3内核以及STM32系列芯片，采用RealView MDK开发套件，在STM32固件函数库的支持下，建立了内核移植工程，开发了移植uC/OS-II内核所必须的板级支持包。在内核移植过程中，结合STM32F103VET6芯片的特点，修改了OSPU.H、OSPU.C以及***这三个uC/OS-II内核文件，使用PendSV中断机制实现了uC/OS-II内核任务切换功能，结合Cortex-M3内核专为多任务调度而设计的新型指令“CLZ”提出了一种uC/OS-II内核任务调度机制的改进思路，分析了STM32F103VET6芯片启动代码，详述了uC/OS-II内核启动过程。针对uC/OS-II内核本身没有集成TCP/IP网络协议栈的问题，详述了以太网控制器ENC28J60的配置方法并编写其驱动程序，选用开源的TCP/IP网络协议栈uIP，构建了基于ENC28J60和uIP的网络通信模块并修复了uIP协议栈在UDP协议中的bug，完成了对uC/OS-II内核功能的扩展。论文对移植后的uC/OS-II内核进行了测试，设计了相关测试用例以验证移植后的uC/OS-II内核能否正常运行、多任务调度机制是否能够进行。测试结果显示移植后的uC/OS-II内核中OSCtxSwCtr的值能够不断自增，说明uC/OS-II内核能够正常启动并运行。用于控制各个LED灯闪烁的任务也能够依次得到调度，说明uC/OS-II内核多任务调度能够正常进行。针对基于ENC28J60和uIP的嵌入式网络通信模块，设计了ICMP、TCP和UDP等基础通信测试用例，测试结果表明，评估板能够正常反馈ICMP数据包请求，能够和PC机上的测试软件建立TCP连接，uIP协议中的UDP通信bug也得到修复，UDP通信能够正常进行。

关键词： uC/OS-II Cortex-M3 STM32 内核移植 uIP

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藏汉双语场景图像数据集合成及文本检测方法

计算机辅助设计与图形学学报 2022年第4期34卷 592-604页

作者：郝玉胜王维兰李金成林强西北民族大学数学与计算机科学学院兰州730030 中国民族语言文字信息技术教育部重点实验室兰州730030 西北民族大学流数据计算与应用重点实验室兰州730030

为满足大量藏汉双语场景图像中的文字检测和识别的需求,合成数据集并训练深度学习模型,提出场景图像藏汉双语文本检测方法.首先,针对缺乏藏汉双语场景图像数据集的问题,提出基于轮廓检测和泊松图像编辑的合成方法,采用人工标注和自动化... 详细信息

为满足大量藏汉双语场景图像中的文字检测和识别的需求,合成数据集并训练深度学习模型,提出场景图像藏汉双语文本检测方法.首先,针对缺乏藏汉双语场景图像数据集的问题,提出基于轮廓检测和泊松图像编辑的合成方法,采用人工标注和自动化合成方式生成了具有相当规模的藏汉双语场景图像数据集BiTCSD,其中包含合成图像87680幅、人工标注图像5550幅;其次,验证了使用合成数据集训练模型的有效性;最后,在不同数据集上训练了深度文本框连接网络CTPN,并在测试集上针对不同语种评价了模型的文本检测性能.实验结果表明:通过合成样本训练CTPN模型,能够使模型的文本检测指标大幅提升;训练后的CTPN能够以较高的准确率和召回率检测场景图像中的藏汉双语文本区域,针对藏语文本的检测准确率P、召回率R和F值分别为0.91,0.85和0.88;针对汉语文本的检测准确率P、召回率R和F值分别为0.89,0.83和0.86.

关键词：场景文本检测藏汉双语合成数据集深度学习

基于Wi-Fi无线感知技术的奶牛爬跨行为识别

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农业工程学报 2020年第19期36卷 168-176页

作者：郝玉胜林强王维兰郭敏逯玉兰西北民族大学数学与计算机科学学院兰州730030 西北民族大学中国民族信息技术研究院兰州730030 甘肃农业大学信息科学技术学院兰州730070

奶牛发情和爬跨行为之间存在着密切的联系,及时发现奶牛的爬跨行为是检测奶牛发情、提高养殖收益需要考虑的重要问题。为了在自然环境下可靠地检测奶牛的爬跨行为,同时避免引起应激反应,研究并提出基于Wi-Fi信号的奶牛爬跨行为检测与识... 详细信息

奶牛发情和爬跨行为之间存在着密切的联系,及时发现奶牛的爬跨行为是检测奶牛发情、提高养殖收益需要考虑的重要问题。为了在自然环境下可靠地检测奶牛的爬跨行为,同时避免引起应激反应,研究并提出基于Wi-Fi信号的奶牛爬跨行为检测与识别方法。首先,应用部署在日常生活环境中通用的Wi-Fi设备捕获奶牛的运动状态数据;其次,通过载波聚集、移动加权平均滤波对数据进行预处理;第三,基于局部离群因子LOF算法,实现信号跳变检测并以此为基础获取包含奶牛动作的信道状态信息(Channel State Information,CSI)序列片段;第四,设计并提取CSI序列片段的特征,构建了包含3类奶牛动作,共计8127个样本的数据集;最后,基于长短时记忆网络(Long Short Term Memory,LSTM)构建奶牛行为识别模型。通过使用数据集中2497个样本作为测试集检验提出的网络模型,检验结果表明,系统能够可靠地捕获包含奶牛动作的CSI序列片段,并以较高的准确率识别奶牛的爬跨行为。模型在测试集上对3类样本的总体分类准确率为96.67%,其Kappa系数为0.9431,获得了较高的性能。研究结果将基于Wi-Fi信号的无线感知技术引入农业信息化领域,扩展了动物行为监控的技术手段,为无线传感技术在农业智能化方面的应用提供参考。

关键词：畜牧业奶牛算法爬跨行为 Wi-Fi无线感知信道状态信息

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一种磁盘历史数据库模型研究

计算机工程 2014年第5期40卷 26-30页

作者：令晓明郝玉胜兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室兰州730070 国家绿色镀膜技术与装备工程技术研究中心兰州730070

为解决流程工业中过程历史数据的存储以及大量数据的快速查询问题,提出一种基于关系数据库的磁盘历史数据库模型。在数据存储方案设计中,将关于位号和数据采集接口的静态信息存储在关系数据库中,历史数据以文件形式存放,采用三重二级缓... 详细信息

为解决流程工业中过程历史数据的存储以及大量数据的快速查询问题,提出一种基于关系数据库的磁盘历史数据库模型。在数据存储方案设计中,将关于位号和数据采集接口的静态信息存储在关系数据库中,历史数据以文件形式存放,采用三重二级缓存机制避免频繁访问磁盘,并使用经典的SDT算法对实时数据进行压缩存储,降低存储成本。数据查询方案采用三级索引文件结构,即总索引文件、二级索引文件和位号索引文件,提高查询效率。该磁盘历史数据库的第一版已经成功实现,应用结果表明,数据存储方案和查询方案的设计是合理的,100个位号的查询时间约为500 ms。

关键词：实时数据库内存数据库过程历史数据位号数据三重二级缓存机制 SDT算法

闪电河流域“三水”氢氧同位素特征及水体转换分析

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环境科学 2023年第7期44卷 3855-3863页

作者：杨丽娜贾德彬高瑞忠苏文旭卢方园郝玉胜内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010010 内蒙古水资源保护与利用重点实验室呼和浩特010010

通过采集闪电河流域2020年2月至2022年2月的降水与2021年的丰(8月)和枯(10月)水期的地表水和地下水,运用稳定同位素技术,对流域“三水”的氢氧稳定同位素进行时空变化分析,探讨水体同位素与环境因子的关系,结合HYSPLIT模型追踪大气水汽... 详细信息

通过采集闪电河流域2020年2月至2022年2月的降水与2021年的丰(8月)和枯(10月)水期的地表水和地下水,运用稳定同位素技术,对流域“三水”的氢氧稳定同位素进行时空变化分析,探讨水体同位素与环境因子的关系,结合HYSPLIT模型追踪大气水汽来源,利用端元混合模型揭示水体转换关系.结果发现,当地降水线的斜率和截距均小于当地大气降水线,水汽主要来自西风水汽、极地气团和东亚季风环流,降水同位素有显著的温度效应;时间上,地表水与地下水同位素在季节变化上均表现出枯水期较丰水期更富集,地表水与地下水d-excess值均低于全球平均值,显现出当地强烈的蒸发作用;空间上,地表水δ^(18)O值丰枯季节在空间上具有相同的变化特征,呈现上游至下游逐渐富集,地下水δ^(18)O高值区空间分布不均,地下水δ^(18)O值随埋深的增加更加贫化;地下水水线斜率最高在丰水期为7.87,与当地大气降水线和地表水水线斜率十分接近,表明丰水期“三水”存在复杂的水力联系.研究区在丰水期地表水主要接受降水的补给,其次是接受地下水的径流补给.研究结果有助于明确闪电河流域同位素变化特征反映的水文信息,为揭示干旱半干旱区水文循环提供理论依据.

关键词：闪电河流域降水氢氧同位素地下水与地表水水体转换

面向文本检测的藏文古籍文档图像超分辨率重建

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中文信息学报 2024年第10期38卷 54-63页

作者：郝玉胜李健伟王维兰王筱娟林强西北民族大学数学与计算机科学学院甘肃兰州730070 西北民族大学计算核医学实验室甘肃兰州730070

针对藏文古籍文档图像普遍因低质、视觉效果不佳严重影响图像中文本区域的检测和识别问题,该文构建了一个藏文古籍文档图像超分辨率数据集TAMSRD,同时提出了一种基于卷积神经网络的超分辨率重建方法,为领域内藏文古籍文档图像的超分辨... 详细信息

针对藏文古籍文档图像普遍因低质、视觉效果不佳严重影响图像中文本区域的检测和识别问题,该文构建了一个藏文古籍文档图像超分辨率数据集TAMSRD,同时提出了一种基于卷积神经网络的超分辨率重建方法,为领域内藏文古籍文档图像的超分辨率重建问题提供了有意义的参考。该文所提模型在ICDAR 2013/2015/2017,MSRA_TD500和TAMSRD共5个数据集上的实验结果表明:①该文所设计的超分辨率网络模型能够有效提高低质藏文古籍文档图像的视觉质量,重建图像的峰值信噪比(PSNR)、结果相似性指标(SSIM)以及自然图像质量评估指标(NIQE)都有明显的改善;②超分辨率网络模型对低质藏文古籍文档图像的重建,能够大幅改善各类场景图像文本检测模型的性能。在各个数据集上,MSER方法的召回率和F值提升区间为[16.3%,32.5%]和[13.3%,41.9%],CTPN方法的召回率和F值提升区间为[4.1%,39.8%]和[2.1%,32.7%],DB方法的召回率和F值提升区间为[8.4%,56.5%]和[7.7%,58.7%]。

关键词：超分辨率藏文古籍文档图像图像质量评价

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基于uC/OS-II的嵌入式网络通信模块

计算机与现代化 2014年第2期 142-146,153页

作者：郝玉胜逯玉兰兰州交通大学光电技术与智能控制教育部重点实验室甘肃兰州730070 甘肃农业大学信息科学技术学院甘肃兰州730070

为了给嵌入式系统提供一个节省资源且体积微小的网络通信模块,在移植了uC/OS-II实时操作系统的基础上,设计并实现基于嵌入式以太网控制器ENC28J60和uIP协议栈的嵌入式TCP/IP协议通信模块,详述ENC28J60寄存器配置方法,提供芯片初始化代码... 详细信息

为了给嵌入式系统提供一个节省资源且体积微小的网络通信模块,在移植了uC/OS-II实时操作系统的基础上,设计并实现基于嵌入式以太网控制器ENC28J60和uIP协议栈的嵌入式TCP/IP协议通信模块,详述ENC28J60寄存器配置方法,提供芯片初始化代码,实现ENC28J60驱动程序并给出uIP协议的使用方法。另外,针对uIP在UDP通信过程中存在的问题提出一种解决思路并予以实现。测试结果显示,PC机和开发板之间能够建立TCP连接,可以进行UDP通信。

关键词： uC OS-Ⅱ 嵌入式网络通信模块 ENC28J60 uIP协议栈

闪电河流域正蓝旗段水化学和同位素特征及水体转换关系

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应用生态学报 2024年第11期35卷 3149-3156页

作者：纪明宇贾德彬郝玉胜刘婷杨丽娜李晓艳吕晨歌尚紫琴内蒙古农业大学水利与土木建筑工程学院呼和浩特010018 内蒙古自治区生态水文与水资源高效利用重点实验室呼和浩特010010 包头市水库管护中心内蒙古包头014017 呼和浩特水文水资源分中心呼和浩特010010

水资源是维持生命、推动经济发展和保护环境的重要元素。为查明闪电河流域内地表水和地下水的水化学演变规律、驱动因素和各水体间的转化关系,于2023年5—10月收集降水,8月(丰水期)和10月(枯水期)各采集一次地表水、地下水水样。运用Pi... 详细信息

水资源是维持生命、推动经济发展和保护环境的重要元素。为查明闪电河流域内地表水和地下水的水化学演变规律、驱动因素和各水体间的转化关系,于2023年5—10月收集降水,8月(丰水期)和10月(枯水期)各采集一次地表水、地下水水样。运用Piper三线图、Gibbs图、离子比值法、氢氧同位素分析法和MixSIAR混合模型等方法对采集的水样进行分析。结果表明:研究区地下水、地表水普遍呈现出弱碱性,地下水化学组成的主导类型为HCO_(3)^(-)-Ca^(2+)·Na^(+)型;地表水由丰水期过渡至枯水期的过程中,地表水主要水化学类型由HCO_(3)^(-)-Ca^(2+)·Na^(+)型转变为HCO_(3)^(-)-Na^(+)·Mg^(2+)型和HCO_(3)^(-)-Ca^(2+)·Na^(+)·Mg^(2+)型。不同水体类型的水化学特征受岩石风化作用、水分蒸发浓缩现象以及阳离子交换等多重因素的综合影响。在丰水期,地表水δD和δ^(18)O同位素值呈现显著富集现象;丰、枯水期地下水始终呈贫化状态。丰、枯水期,地表水线斜率低于降水线斜率;丰水期地下水线斜率近似于降水线和地表水线,表明丰水期各水体间转换关系的复杂性。降水是地表水的主要补给(70%),地下水是地表水的次要补给(30%),枯水期只有地下水补给地表水。本研究可为流域水资源管理与保护提供基础支撑。

关键词：闪电河正蓝旗段氢氧稳定同位素水化学特征水体转换 MixSIAR模型

新工科背景下高校实践创新教育的认识与思考——以西北民族大学计算机科学与技术专业为例

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文教资料 2020年第17期 106-108页

作者：林强满正行曹永春郝玉胜王维兰西北民族大学数学与计算机科学学院甘肃兰州730124 西北民族大学中国民族信息技术研究院甘肃兰州730030

开展创新创业教育,可培养学生的创新精神,提高实践能力,以此深化高等教育改革。通过机制体制改革、建立保障措施、进行实践改革等举措,我校在计算机类专业的创新创业教育方面进行了有益尝试,取得了一定的成绩。然而,我校计算机类实践创... 详细信息

开展创新创业教育,可培养学生的创新精神,提高实践能力,以此深化高等教育改革。通过机制体制改革、建立保障措施、进行实践改革等举措,我校在计算机类专业的创新创业教育方面进行了有益尝试,取得了一定的成绩。然而,我校计算机类实践创新教育仍有较大的改革空间。本文从树立正确的创新创业教育理念、注重创新创业教育的专业培养方案、构建创新创业教育贯穿始终的课程体系、打造“双师—双创”型师资队伍、面向创新创业教育的实践教学等方面,探究和分析我校计算机类创新创业教育改革可能的方向。

关键词：创新创业教育大创项目学科竞赛教育改革