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基于STM32的智能图像监控系统的设计

软件 2022年第11期43卷 123-125,163页

作者：马文杰华北电力大学北京100096

基于STM32F429微控制器为主控单元,搭载实时性高、启动速度快、内核精简的实时操作系统μc/os-iii,采用FatFS文件系统实现对大容量数据存取管理。采用cOMS数字摄像头OV2640采集图像,视觉处理算法OpencV移植并改进,对采集到的图像进行分... 详细信息

基于STM32F429微控制器为主控单元,搭载实时性高、启动速度快、内核精简的实时操作系统μc/os-iii,采用FatFS文件系统实现对大容量数据存取管理。采用cOMS数字摄像头OV2640采集图像,视觉处理算法OpencV移植并改进,对采集到的图像进行分析,判断画面是否出现入侵物体。发现入侵物体立即蜂鸣器报警,并将入侵画面保存到SD卡中。系统根据RTc时间为基准,保证系统长期工作正常。

关键词： STM32 μc/os-iii 智能监控入侵检测视觉分析

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基于实时多任务操作系统的动力翼伞系统设计

计算机工程与应用 2019年第16期55卷 227-234页

作者：郭林孙青林陈赛陈增强贾洪琛南开大学计算机与控制工程学院

为了确保动力翼伞控制器的多功能实现及其系统稳定运行,设计了一种基于实时操作系统μc/os-iii的动力翼伞控制系统。系统基于cortex-M4内核的微控制器STM32F407IGT6和cortex-M3内核的微控制器STM32F103VcT6硬件平台,采用μc/os-iii系统... 详细信息

为了确保动力翼伞控制器的多功能实现及其系统稳定运行,设计了一种基于实时操作系统μc/os-iii的动力翼伞控制系统。系统基于cortex-M4内核的微控制器STM32F407IGT6和cortex-M3内核的微控制器STM32F103VcT6硬件平台,采用μc/os-iii系统实现了飞行模式选择、GPS采集、控制量计算、地面站交互、舵机位置采集、横向控制、纵向控制和系统信息读写等任务。详细介绍了系统总体构成以及软硬件实现方法。实验表明,采用μc/os-iii对动力翼伞系统进行实时多任务管理,可以最大化利用cPU资源,提高系统的运行效率,增强系统的稳定性和实时性。

关键词：动力翼伞系统轨迹跟踪控制实时多任务 μc/os-iii 嵌入式系统

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基于互动操作的认知功能评估训练系统

基于互动操作的认知功能评估训练系统

作者：邢东亮天津大学

学位级别：硕士

老年痴呆症（Alzheimer’s Disease，AD）是一种高发性老年疾病，随着全球人口老龄化的日益严重，成为了一个越来越严重的社会问题。轻度认知损伤（Mildcognition Impairment，McI）被认为是正常衰老向AD转化的过渡阶段，因此对McI群体... 详细信息

老年痴呆症（Alzheimer’s Disease，AD）是一种高发性老年疾病，随着全球人口老龄化的日益严重，成为了一个越来越严重的社会问题。轻度认知损伤（Mildcognition Impairment，McI）被认为是正常衰老向AD转化的过渡阶段，因此对McI群体的研究对于AD的早期预测具有重要的意义。传统的McI检测依靠记忆力与认知能力的国际标准量表的测试，需由专业医护人员进行，无法在社会上广泛推广。目前由于我国老年人健康保健体系不够完善，再加上对老年痴呆症认识上的不足，导致我国痴呆症的就诊率底下。轻度痴呆症患者的就诊率不足20%，大量McI、轻度AD患者病情遭到延误，发展成中度甚至重度痴呆，给家庭和社会都带来了沉重的负担。本文结合临床上McI检测量表和McI非药物治疗中的认知互动方法，实现了一种基于互动操作的认知功能评估训练系统，面向老年人群体，期望能够帮助老年人增加脑力锻炼，延缓认知衰退，同时具有一定的认知评估能力，对认知功能异常的老人发出预警，提醒老人到医疗机构进行进一步的诊断。互动装置提供系统互动的能力，是本系统的重要组成部分，参与者通过操作互动装置来完成评估和训练内容。操作具体包括按压、摇晃互动装置，对多个互动装置进行配对、排序等。评估训练系统围绕互动操作进行设计，期望通过互动的方式，增加系统的趣味性和娱乐性。评估训练系统初始时使用现有的互动游戏平台，实验后发现针对老年人群体该平台有诸多问题，因此重新制作了专用的互动装置。本文描述了互动装置的制作，包括硬件设计和系统软件开发。

关键词：老年痴呆症轻度认知损伤 MSP430 μc/os-iii

基于μc/os-Ⅲ的开放式运动控制器软件系统研究与实现

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基于μC/OS-Ⅲ的开放式运动控制器软件系统研究与实现

作者：陈超彬华中科技大学

学位级别：硕士

目前，以RFID标签为载体的物联网技术在安防、物流、制造业等领域中获得了广泛的应用，有力地推动了我国的产业结构调整和信息化。而作为RFID标签封装设备的核心技术之一，运动控制器对系统的性能和生产效率有着重大的影响。本文围绕以... 详细信息

目前，以RFID标签为载体的物联网技术在安防、物流、制造业等领域中获得了广泛的应用，有力地推动了我国的产业结构调整和信息化。而作为RFID标签封装设备的核心技术之一，运动控制器对系统的性能和生产效率有着重大的影响。本文围绕以DSP为主控芯片的运动控制器，对其总体架构方案进行分析，并从开放式、实时性和可扩展性的角度出发设计其软件系统，进而对其嵌入式实时操作系统、运动控制算法和人机交互界面进行重点研究。全文主要包括以下内容： 1、在进行系统功能分析的基础上，设计“Pc+运动控制卡”的运动控制器架构，采用以DSP为核心处理器、FPGA为协处理器的硬件方案，并针对开放式和实时性的要求，提出了基于嵌入式实时操作系统μc/os-iii和跨平台图形库Qt的软件系统方案。 2、阐述了μc/os-iii的体系架构和特点，对其五种任务状态进行了分析，进而重点研究其基于优先级的任务调度算法，并针对运动控制系统的强实时性要求，分析了延迟提交的中断处理策略，完成了μc/os-iii在DSP上的移植和启动流程设计。 3、分析了常见的梯形速度规划算法，并针对传统S曲线速度规划中存在的加加速度突变问题，采用一种基于三角函数的改进算法，仿真结果表明其具有较好的规划效果;针对控制系统在实际应用中存在的干扰问题，采用一种基于低通滤波器的增量式PID改进算法，并以此搭建Simulink模型进行仿真，结果表明该算法具有较好的抗干扰性能。 4、在介绍跨平台图形库Qt特点的基础上，分析了运动控制器的人机交互界面需求，提出跨平台和开放式两大设计原则，在Windows操作系统中完成了主要功能模块的设计与实现，并对其通讯机制和数据帧封装进行了探讨。最后，综合本文研究内容并搭建实验平台，完成了μc/os-iii在运动控制器上的运行实验、实时性测试和直流电机控制实验，并测得系统平均每秒执行3026次任务切换，中断响应时间为1.361μs，表明本文设计的运动控制器及其软件系统具有较好的实时性和控制性能。

关键词：开放式运动控制器 TMS320F2812 μc/os-iii 速度规划 PID Qt

基于STM32F427的植保无人机的设计与实现

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基于STM32F427的植保无人机的设计与实现

作者：黄枭西南科技大学

学位级别：硕士

随着现代农业机械化的发展和精准农业的需求,对植保技术的要求也愈来愈高。传统的植保技术已经不能较好满足当前要求,开发适合现代农业的新型植保技术已经成为当前的趋势。本文针对精准作业需求,采用嵌入式技术和农业机械相结合的方式,... 详细信息

随着现代农业机械化的发展和精准农业的需求,对植保技术的要求也愈来愈高。传统的植保技术已经不能较好满足当前要求,开发适合现代农业的新型植保技术已经成为当前的趋势。本文针对精准作业需求,采用嵌入式技术和农业机械相结合的方式,设计了基于STM32F427的植保无人机,该植保无人机具有精准作业、操作简单、作业效率高和安全可靠等特点,基本满足了小面积精准化作业要求。论文首先阐述了四旋翼无人机基本飞行原理,给出了植保无人机的整体设计方案。其次根据系统工作实际要求,以STM32F427为核心设计了四旋翼植保无人机的飞行控制单元、喷洒管理单元和手持遥控器的硬件电路。然后采用四元数法对测量数据进行姿态解算,并对不同传感器数据进行了基于互补滤波算法的数据融合,利用串级PID对姿态和位置进行控制,选用μc/os-iii作为软件系统核心,使用MDK5.0完成了软件模块化实现。最后通过对植保无人机进行实验测试和分析,结果表明四旋翼植保无人机稳定可靠,能够实现小面积精准作业要求。同时对本文的研究需要进一步提升地方进行总结,提出了进一步研究工作的规划和展望。

关键词：植保无人机互补滤波算法姿态解算 STM32F427 μc/os-iii

基于EthercAT的工业机器人通信技术研究

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基于EtherCAT的工业机器人通信技术研究

作者：曹辉西南科技大学

学位级别：硕士

随着工业4.0时代的到来和智能工厂的发展方向,工业机器人控制系统已经朝着开放式、嵌入式、低成本、高速率、重载的方向发展,而工业以太网因其速度快、数据容量大、实时性强和可靠性高、成本低等优点己成为当前工业机器人技术的一个重... 详细信息

随着工业4.0时代的到来和智能工厂的发展方向,工业机器人控制系统已经朝着开放式、嵌入式、低成本、高速率、重载的方向发展,而工业以太网因其速度快、数据容量大、实时性强和可靠性高、成本低等优点己成为当前工业机器人技术的一个重要发展方向。其中Ether cAT(Ethernet for control Automation Technoloy)是于2003年由德国BEcKHOFF自动化公司提出,具有高速和高数据有效率、支持多种物理拓扑结构、组网简便等特点,主要应用于高速印刷、注塑、包装、机床、焊锡等高速应用场合,以及物流、数据采集、物料等分布范围广的场合。本文以工业机器人的通信技术为出发点,在全面系统研究工业以太网技术的基础上,将Ether cAT总线技术与嵌入式系统μc/os-iii结合,探讨Ether cAT通信体系结构,设计开发了低成本、高效率的Ether cAT嵌入式主站控制器,用于实现对Ether cAT从站设备的控制。本文重点对Ether cAT嵌入式主站控制器进行研究与设计。在主站硬件方面使用意法半导体(ST)公司的ARM芯片STM32F407作为核心处理器,采用以太网MAc控制器芯片DM9000作为网卡芯片,以及其他外部资源组成。在主站软件方面,采用实时嵌入式操作系统μc/os-iii作为底层系统,主要实现Ether cAT主站协议,包括多任务调度μc/os-iii操作系统的移植、衔接硬件与外设通信的以太网驱动设计、主站非周期和周期性数据通信的实现、分布时钟机制的实现。最后,在实现嵌入式主站的基础上,搭建实验平台,对Ether cAT网络通信、稳定性、实时性、同步性进行测试。结果满足工业机器人高速高精运动控制的需求,为工业机器人通信技术的进一步研究奠定了基础。

关键词：工业以太网 Ether cAT μc/os-iii 实时性

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智能餐饮服务机器人的设计研究

智能餐饮服务机器人的设计研究

作者：周志强上海工程技术大学

学位级别：硕士

随着电子电气技术、云计算、互联网等一系列新一代信息技术与智能机器人技术相互融合,智能机器人将在工业、服务业、军事等领域发挥越来越重要的作用。由于机器人技术的快速发展、人们生活水平的提离以及人口老龄化等社会问题的出现,人... 详细信息

随着电子电气技术、云计算、互联网等一系列新一代信息技术与智能机器人技术相互融合,智能机器人将在工业、服务业、军事等领域发挥越来越重要的作用。由于机器人技术的快速发展、人们生活水平的提离以及人口老龄化等社会问题的出现,人们对于服务机器人的需求将不断增加。我国餐饮服务业机器人的使用基本还处于起步阶段,由于制作技术不完善等原因,造成价格昂贵,并且功能单一,不能实现普及。本论文首先对餐饮服务机器人手臂和移动机构的结构形式做了对比选择以及初步设计,并对主要零件做出计算和校核。对嵌入式控制系统的开发主要包括硬件设计和软件设计两部分,硬件部分主要包括驱动模块、无线通信模块、语音识别模块、超声波避障模块、手写识别和TFTLcD显示模块等,对各控制模块的型号进行选择,简要叙述模块的工作原理,绘制各模块的电路图。控制系统使用STM32F103ZET6芯片作为主控芯片,该芯片具有可靠性高,接口丰富,功耗低以及优良的实时性等优点,可以采用固件库开发,降低开发难度,极大缩短了开发周期。软件设计主要在keil5环境下,采用模块化编程,并移植了μc/os-iii实时系统,提高了系统的实时性、稳定性和可维护性,同时使后期控制功能的扩展和完善更加便捷。移动机器人的路径规划是其核心技术之一,其目的是在一定的环境条件和性能指标的要求下,找到一条从起始位置到目标位置的路径,该路径能够安全无碰撞的避开所有障碍并且长度最短。本论文在传统蚁群算法的基础上做出改进,对全局路径进行规划,最大限度改善了传统蚁群算法易陷入局部最优、算法搜索时间长等缺点,并通过MATLAB软件对算法的可行性进行分析认证。机器人工作过程中的实时定位使用UWB技术,采用TOA定位方法,通过MUSIc算法提高时延估计的准确性,最终结合卡尔曼滤波算法提高定位的精度。

关键词：服务机器人 STM32 μc/os-iii 路径规划蚁群算法

NIosⅡ软核微处理器上的μc/os-Ⅲ移植及其应用研究

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NIOSⅡ软核微处理器上的μC/OS-Ⅲ移植及其应用研究

作者：冯业新黑龙江大学

学位级别：硕士

随着时代的发展和科学技术的进步，嵌入式系统已经渗透到日常生活的各个领域。而作为目前最流行的实时内核，μc/os-iii常与一些嵌入式处理器结合在一起，被应用到工业、服务业、消费电子等领域且应用范围在不断扩大。依据实际需求，... 详细信息

随着时代的发展和科学技术的进步，嵌入式系统已经渗透到日常生活的各个领域。而作为目前最流行的实时内核，μc/os-iii常与一些嵌入式处理器结合在一起，被应用到工业、服务业、消费电子等领域且应用范围在不断扩大。依据实际需求，本文根据Nios II特点及μc/os-iii的移植特性，完成了将实时操作系统μc/os-iii移植到Nios II处理器上的全部工作。利用Altera公司的Quartus II软件中的SOPc Builder来构建Nios II软核组件，将其添加到Nios II IDE集成开发编译环境下，然后将整个μc/os-iii实时操作系统文件包放置在Nios iiiDE目录下，编写和修改四个与μc/os-iii操作系统内核相关的文件(ospu.h、ospu.c、ospu.asm、ospu．inc)及三个cPU相关文件(cpu.h、cpu.asm、cpu.c)，最后针对所用的目标板编写或修改板级支持包(BSP)。最后，建立多个优先级不同的任务，在移植完成后的系统上进行验证与测试。通过在Nios II IDE集成开发环境的在线观测和FPGA开发板的实际硬件测试表明，创建的任务可完成多任务间的切换及任务间通信，系统运行稳定可靠，移植成功。

关键词： μc/os-iii Nios II 嵌入式系统移植

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基于APP的智能飞球靶的设计与实现

基于APP的智能飞球靶的设计与实现

作者：孙传兴黑龙江大学

学位级别：硕士

随着时代的进步和科技水平的提高,人们对生活质量的要求也越来越高,家用娱乐智能产品也逐渐成为热门话题。目前,家用娱乐智能产品实现方法和控制手段比较单一。为解决当前市场上家用娱乐智能产品缺乏智能性且设计手段单一的缺点,本文采... 详细信息

随着时代的进步和科技水平的提高,人们对生活质量的要求也越来越高,家用娱乐智能产品也逐渐成为热门话题。目前,家用娱乐智能产品实现方法和控制手段比较单一。为解决当前市场上家用娱乐智能产品缺乏智能性且设计手段单一的缺点,本文采用嵌入式技术和Wi-Fi通讯技术设计了一款智能飞球靶控制系统。根据智能飞球靶整体设计需求,对智能飞球靶系统的总体框架进行分析。将其划分为不同的功能模块,并对各模块进行详细设计。系统主要分为主控制器、数据采集模块、语音模块、无线控制模块和人机交互模块等。在此基础上对飞球靶滤波算法和计分算法进行研究。其中,计分算法主要对系统采集的数据进行综合计算,并判定得分。在硬件平台和算法研究完成以后,对基于μc/os-iii实时操作系统和μc/GUI的飞球靶软件系统进行编程实现;对基于Android操作系统的APP进行设计并连接飞球靶。物理样机完成后对飞球靶的各模块功能和整体功能分别进行调试。结果表明,智能飞球靶各功能模块运行正常,达到了设计要求。

关键词：嵌入式技术计分算法 μc/os-iii μc/GUI APP