编译型嵌入式Python的设计与实现

针对面向微控制器的解释型MicroPython具有实时性弱、占用存储空间大和可移植性较差等问题,提出一种将Python语言转化为C++语言并将构件层与应用层分离的编译型嵌入式Python方案,设计基于抽象语法树及类型注释的源码映射机制。在此基础上,设计嵌入式Python编译器,实现集成开发环境AHL-GEC-IDE(for Python版),完成Python源文件的编辑、编译、链接和下载。实践结果表明,该编译型Python方案可行,为嵌入式人工智能领域提供了一种实时性较高、编辑编译方便、可移植性较强的编译型Python集成开发环境。

大幅面3D打印边缘能量均匀化畸变消除

在基于掩膜投影的CLIP型3D打印工艺中,通过平铺多台投影设备扩大成型幅面时,重叠区域像素亮度的叠加产生的光学接缝会导致模型实体在该处产生畸变,影响成型质量。针对该问题提出一种边缘能量均匀化方案,通过非线性衰减的方式设计一组对称灰度虚拟掩膜,与相邻设备的切分掩膜图像相融合,矫正重叠区域的紫外光强,使整个印刷平面获得均匀且统一的紫外曝光能。实际打印结果表明,该方案能够有效改善模型实体在光固化成型中切片薄层固化厚度不均和拼接处易断裂的问题,模型实体整体质量有明显提高。

实时操作系统事件响应机制剖析

为了能清晰理解事件的工作原理与机制,通过分析事件在实时操作系统中的作用、响应原理及流程,基于KL36微控制器采用类PC机的printf输出法,从调度过程时序、响应时间性能等方面剖析了mbedOS的事件响应机制。实验结果表明,通过printf函数能将事件响应过程的线程地址、队列地址,队列内容、线程进出队列情况以及事件位等信息直观输出,为读者从底层理解mbedOS的事件响应原理和流程提供便利,也为分析mbedOS的其他同步与通信手段的脉络结构提供方法借鉴。

基于互斥量的MbedOS调度机制剖析

为了能清晰理解互斥量对共享资源的独占访问原理与机制,在简要分析实时操作系统的互斥量的含义、应用场合、调度机制以及关键要素作用的基础上,对mbedOS互斥量调度机制进行了理论剖析。以KL36芯片为例对mbedOS的互斥量进行了实践,基于时序图采用printf方法直观地输出了线程响应互斥量的调度过程信息,并对互斥量调度机制的实时性能进行分析。通过对互斥量调度机制的剖析,有助于进一步分析mbedOS的其他同步与通信方式,也可为深入理解其他实时操作系统的同步与通信手段提供参考借鉴。

基于D1-H应用处理器的RT-Thread驻留方法

针对实时操作系统复杂性内核导致嵌入式应用程序编译速度慢、可复用性差的问题,提出基于通用嵌入式计算机架构(GEC)的RT-Thread实时操作系统驻留方法。在合理划分存储空间的基础上,通过对中断服务例程进行共享,为用户提供底层驱动与软件应用层的函数调用服务。最后以D1-H应用处理器为例进行RT-Thread驻留测试。实践结果表明,该驻留方法实现了系统内核与应用程序的物理隔离,编译时间更短,开发效率更高,为嵌入式程序开发的时效性、便捷性和简易性提供了应用基础。

基于STM32的DMA共性技术分析及应用

数据传输是微控制器运行中必不可缺少的操作,CPU绝大部分时间也都花费在数据的搬运上。直接存储器访问(Direct Memory Access,DMA)是大多数处理器中提高数据传输速度的方式之一。在分析了多种微控制器芯片中DMA控制器工作原理的基础上,总结出其共性技术,从而提出一种基于STM32L431RC芯片的基础构件封装方式,并将其与UART串口相结合应用到实践中。实践证明,DMA具有传输速度快、准确率高等优点,同时也提高了CPU的工作效率。

异构物联网中关联数据一致性规则挖掘模型

数据一致性规则属于数据质量管理的核心规则。因此,以高效、准确挖掘为目的,研究了面向异构物联网,构建了一种关联数据一致性规则挖掘模型。先通过多维数据聚类去除异构物联网中的重复数据,以此来减少后续关联数据一致性规则挖掘过程的耗时;基于内容相关的条件函数依赖关系建立挖掘模型,并将清理后数据导入中,对其中的一致性规则展开挖掘。经仿真测试可知,针对3种不同数据量的异构物联网数据,上述模型对在挖掘其一致性规则时的效率与准确性均较高,挖掘耗时最大值仅为1.27s,规则挖掘结果与实际规则数量一致,充分证明了上述模型的高效性。

基于STM32的mbedOS信号量调度机制剖析

目前,嵌入式实时操作系统的调度机制的研究主要集中在Linux、FreeRTOS、VxWorks等操作系统,而对mbedOS中调度机制的研究缺乏相关资料。对此,通过信号量这一同步机制,在简要分析信号量的含义和有关要素的基础上,对mbedOS中的信号量调度机制及其关键函数进行理论分析,继而通过多任务并发的调度实验,进一步验证理论分析的正确性。通过时序图对调度机制进行总结,并对信号量调度机制的实时性能进行剖析,可为不同微控制器上的mbedOS信号量的应用提供基础,也为剖析其他RTOS(Real-Time Operating System)的信号量机制以及深入理解RTOS的工作原理提供了重要的借鉴价值。

基于STM32的mbedOS优先级反转问题机制剖析

目前,针对嵌入式实时操作系统优先级反转问题的研究集中在VxWorks操作系统、WinCE操作系统、μC/OS-Ⅱ操作系统等,而对mbedOS操作系统避免优先级反转问题的机制研究方面缺乏相关材料。基于分析优先级反转问题出现的缘由、现象以及相关解决方案,通过实验例程对mbedOS中解决优先级反转问题的机制进行深入剖析。最后通过时序图的方式对该机制进行归纳总结,可为mbedOS的应用研究和在不同微控制器上的移植提供基础,也可为不同实时操作系统下解决优先级反转问题机制的比较分析提供参考。

嵌入式系统基于动态命令的软件局部更新技术

微控制器所能实现的功能被局限于其自身所存储的代码,这在一定程度上限制了嵌入式系统功能的丰富性和灵活性。针对这一问题,提出一种软件局部更新技术,可以在不影响微控制器正常运行的情况下,将新功能以动态命令的形式注入并运行,极大程度上丰富了微控制器的功能,且不会导致空间资源受限和整体更新带来的重启等问题,同时也减轻了软件更新时的数据传输压力,具有很好的灵活性,且具备一定的实用价值。

资源受限MCU的轻量化部署策略和实现

为实现低资源嵌入式设备的图像分类识别,针对能实现简单图像识别任务、对图像识别准确率要求不高,且要求低成本的场景,将卷积神经网络(CNN:Convolutional NeuralNetwork)部署到资源受限的微控制器单元(MCU:Microcontroller Units)上。首先提出一种在资源受限MCU上的轻量化部署策略:为降低模型的参数量,提出一种轻量化的神经网络算法;为保证模型大小能适应有限的随机存取存储器(RAM:Random Access Memory),提出了一种基于闪存(FLASH:Flash Memory)扇区的替存储算法。其次,在资源受限的嵌入式设备上部署该策略。针对采集图像的质量和采集速度不匹配问题,设计了摄像头外围电路;对采集图像进行基于高斯分布的自适应阈值二值化处理并对图像样本完整性进行校验。实验结果表明,该系统取得大约80%~89%的识别准确率。虽然该准确率低于训练精度10%左右,但在上述对精度要求不高的实际场景中可以较好地应用。

基于mbedOS的事件机制响应调度的实时性分析

事件机制是mbedOS中一种对任务进行实时控制的同步手段。为了深入分析事件机制响应调度的实时性,提出一种基于printf函数的时序分析方法,通过中断与线程的同步实验,在简要分析了响应调度的理论时间和过程的基础上,对实际响应时间进行了测试和分段解析,进一步探究了影响响应时间的要素。实验结果表明,该方法能有效完成实时性分析,提高mbedOS中事件机制对任务的更精确控制,也为其他RTOS(Real-Time Operating System)的实时性分析提供一定的技术基础。

基于STM32L431RC微控制器实时操作系统驻留方法

实时操作系统在面向以微控制器的嵌入式系统的开发中越来越重要,为降低实时操作系统的编程难度和节省程序的编译时间,基于通用嵌入式计算机架构下实现实时操作系统的驻留,提出合理的程序框架设计和Flash、RAM空间的分配原则,利用应用程序编程接口的方式提供给用户进行应用程序的开发。实验结果表明,该方法有效地降低了编程难度,节省了编译时间,提高了程序的可移植性,具有可行性。

mbedOS实时操作系统延时机制剖析

延时函数的使用可以避免程序空跑,让CPU更好地为其他任务服务。通过对延时函数基本原理的阐述,剖析了mbedOS实时操作系统延时函数的调度机制。以意法半导体的STM32L431芯片为例,进行mbedOS延时函数剖析实践,结合相关函数、关键代码、流程图、时序图、printf调试等分析手段,将延时函数的整个调度过程显示输出。通过对延时函数的分析,有助于读者从微观层面理解其调度过程,也可为分析其他实时操作系统提供参考和借鉴。

面向嵌入式平台的电缆部件缺陷检测

为实现自动检测电缆成品上的多个部件引起的产品缺陷,如部件次序错误、部件朝向错误等,设计了一种适用于嵌入式平台的电缆部件缺陷检测方法。该方法以YOLOv5目标检测神经网络作为基础,将其改造为Anchor-free网络使其在嵌入式设备有更快的运行速度,并使用迁移学习及数据增强的方式加快网络训练速度并增加精度。根据实验结果,将该方法应用于NVIDIA Jetson Nano平台,单张图片的平均检测时间仅需76 ms,缺陷检测准确率达99%以上,其中缺陷检出率为100%,可满足工业生产的需求。

MC68HC908GP32 MCU的Flash存储器在线编程技术

文章阐述了Flash存储器的主要特点,分析了Motorola M68HC08系列内嵌Flash存储器结构特点,以MC68HC908GP32 MCU为例讨论了Flash存储器的编程要点,并给出了在线编程实例,对技术难点进行了分析。

基于人工神经网络的非线性回归

探讨了人工神经网络在回归分析领域应用的理论基础,对基于人工神经网络的非线性回归进行了深入的实践分析。以BP网络为例给出了基于人工神经网络的非线性回归实例分析。结果表明利用人工神经网络进行非线性回归是一种良好的数据回归方法,可以方便地应用于解决非线性回归问题。

浅论计算机应用专业学生的知识结构

本文简要阐述了本科类计算机应用专业学生的知识结构的几个组成要素,分析了目前计算机应用专业的教学现状,从教学角度提出了改善计算机应用专业学生知识结构的几点思考与建议.

嵌入式应用在线编程开发系统的研制

利用新一代MCU具有的Flash存储器在线编程功能这一特点，研制集仿真、二次开发、实验评估、程序写入等功能于一体的新型嵌入式应用在线编程开发系统的时机已经成熟，文章介绍了以MC68HC908GP32 MCU为应用目标开发的嵌入式应用在线编程开发系统。着重阐述了其性能特点、硬件体系结构与软件系统的主要技术，文中对一些技术难点进行了分析说明。

MC68HC908GP32单片机编程器的设计与实现

在分析Motorola M68HC08系列MCU的Flash存储器编程模式基础上,提出了MC68HC908GP32芯片的一种简明而实用的编程器设计方案,给出了基本设计思想、硬件设计电路、软件设计框架,并与Motorola公司提供的电路进行了对比分析。