基于ARM嵌入式技术和4G无线网络的火化设备无线监控系统设计与应用

随着无线通信技术和互联网技术的快速发展,物联网在殡仪设备中的应用也越来越广泛。文章针对火葬场火化设备,利用ARM嵌入式技术开发了火化设备上位机—下位机远程无线监控系统。采用嵌入式双STM32芯片作为下位机监控终端系统的控制板。采用PHP及MySQL技术开发了一种具有B/S系统构架的火化设备远程无线监控的上位机终端监视软件,并对需要采集和控制的传感器和执行器进行了布设。实现了基于4G无线网络对火葬场火化设备工况数据的远程无线监控,更加全面地监测火化过程的燃烧情况和控制相关焚烧参数,提高了火化设备的人机交互性和扩展性。该系统可适用于不同类型的火化设备,应用前景广阔。

基于Cortex-M4的CNTR/CTRU密钥封装高效实现

量子计算技术的迅猛发展对现有的公钥密码体制造成了极大的威胁,为了抵抗量子计算的攻击,后量子密码成为当前密码学界的研究热点.目前,物联网的安全问题备受关注,ARM Cortex-M4作为低功耗嵌入式处理器,被广泛应用于物联网设备中,在其上部署后量子密码算法将为物联网设备的安全提供更加可靠的保障.CNTR和CTRU是我国学者提出的NTRU格基密钥封装方案,相比于基于LWE技术路线的格基密钥封装方案在安全性和其他性能上具有综合优势,并在我国密标委得到立项.本文工作首次在ARM Cortex-M4平台上高效紧凑地实现了CNTR和CTRU方案,充分利用单指令多数据(Single Instruction Multiple Data,SIMD)指令,调整运算结构和指令安排,优化核心的多项式运算,从而在算法实现速度和堆栈空间上进行全面优化升级.本文主要工作如下:本文首次在ARM Cortex-M4上实现耗时模块多项式中心二项分布采样,采样速度提升32.49%;使用混合基数论变换(Number Theoretic Transform,NTT)加速非NTT友好多项式乘法运算,充分利用浮点单元(Floating-Point Unit,FPU)寄存器,在NTT实现中采用层融合技术,最大化减少加载和存储等耗时指令使用,使得正向NTT和逆向NTT的速度分别提升84.24%、81.15%;通过NTT过程系数范围分析进行延迟约减,进而减少约减次数,并使用改进的Barrett约减和Montgomery约减技术实现降低约减汇编指令条数;使用循环展开技术实现多项式求逆,优化多项式求逆这一耗时过程,速度优化率为68.85%;针对解密过程中的非NTT友好素数模数多项式环乘法,采用多模数NTT和中国剩余定理(Chinese Remainder Theorem,CRT)结合的方法进行加速,完成解密过程96.26%的速度提升;使用空间复用的方法优化堆栈空间,CNTR和CTRU的堆栈空间分别减少了29.86%、28.17%.实验结果表明:提出的优化技术大幅提升了算法实现效率,与C参考实现相比,CNTR和CTRU的整体速度优化率分别为85.54%、85.56%.与其他格基密钥封装方案最新ARM Cortex-M4实现相比,本文的优化实现在速度、空间和安全性上具有综合性的优势.

基于ARM Cortex-M4的MQX中断机制分析与中断程序框架设计

中断机制是决定RTOS实时性指标的核心机制。MQX是一个由Freescale维护、源代码公开、支持多任务的抢占式的RTOS,将会广泛用于ARM Cortex-M微处理器的应用中。MQX的中断机制具有实时响应、动态管理的特点。以ARM Cortex M4Kinetis微控制器为蓝本,深入分析了MQX的中断顶半部和底半部的运行机理,提出了MQX的中断实时特性的评估算法,明确了程序时间的可控性。在此基础上,根据嵌入式软件工程的基本原理,不拘泥于传统程序结构设计方法,提出了一种MQX下中断程序框架及编程要素分布的基本原则,从而较好地满足了程序可复用性及可移植性要求。

基于ARM Cortex--M4的运动环境监测系统设计与实现

基于ARM Cortex-M4评估板和多种传感器设计了性能优良、功能丰富且成本低廉的运动环境监测电子系统。该系统能够实现人体运动时心率、气温、湿度、气压、海拔和经纬度的监测,并实时显示监测结果,通过短信发送至手机等功能。分别介绍了各分功能及分功能集成系统的设计和实现方法。经过测试,系统能够正常稳定地工作,为运动健康电子监测系统的研究提供了思路,同时可作为电子系统教学和科研的实验平台。

基于ARM与4G网络的图像传输系统设计与实现

传统的图像传输系统具有体积大、使用范围有限等缺点,因此,本文提出了基于ARM与4G网络的图像传输系统。该方案以ARM电路板i.MX6Q处理器为核心,硬件平台采用USB摄像头、4G无线网卡与Android智能手机,软件平台采用Linux操作系统、Windows操作系统、Android操作系统与Qt应用软件,实现图像的采集与远程实时传输。

基于ARM926EJ-S的MPEG-4软解码器的优化与实现

MPEG-4解码器的软件实现是嵌入式应用领域的热门研究课题。但是由于MPEG-4解码系统庞大的数据处理量和嵌入式微处理器处理能力不高的矛盾致使软解码的速度非常低。对此,根据MPEG-4软解码系统的特性及当前嵌入式领域主流微处理器ARM核的特点,研究了一种基于ARM9微处理器上实现MPEG-4软解码的算法优化方法和实现方案。详细介绍了优化的三个方面,包括软件结构优化;对数据处理较多模块编写ARM汇编函数替换;对关键模块寻找快速算法和并行处理算法等。实验结果表明优化后的算法在ARM9微处理器平台上对QVGA格式的MPEG-4码流播放速度由优化前的10 f/s提高到了37 f/s,完全实现了流畅播放,具备很高的实用价值。

MQXLite操作系统在ARM Cortex-M0+/M4上的移植研究与实现

在分析MQXLite组织架构的基础上,针对其过于依赖处理器专家(Processor Expert,PE)软件造成支持芯片有限的问题,提出了一个通用的MQXLite工程框架模板"AMQXLite FW"。利用此模板在ARM Cortex-M0+/M4芯片上实现了MQXLite的移植,并从启动流程、中断系统、系统定时器及应用任务这几个方面详细介绍了移植过程。最后在KW01及CC3200两款不同内核、不同厂商的芯片上进行了MQXLite的移植测试,测试结果显示了此框架模板的可移植性与通用性。

基于ARM的MPEG-4数字录像机的设计实现

文章介绍了基于嵌入式ARM9微处理器EP9315硬件平台和Linux软件平台的MPEG-4视频录像机的设计和实现,讨论了总体原理和架构,核心硬件模块的设计和Linux设备驱动程序和应用程序的设计。

基于ARM Cortex-M4的构件化汇编框架的研究

规范易用的汇编框架与样例是微处理器深层次应用开发的基础,但汇编编程复杂,并且目前针对32位ARM Cortex—M4的汇编程序资料和样例程序非常匮乏,学习难度大,开发工作困难重重。在深入分析ARM Cortex—M4汇编指令系统和寻址方式的基础上,以NXP半导体公司发布的Kinetis K(KK)系列MCU为蓝本,根据软件工程思想和构件设计理论,提出层次架构的工程框架建模思想,并构建基于ARM Cortex—M4内核的构件化汇编框架,据此制作GPlO驱动构件;指示灯闪烁样例工程的设计及测试结果表明了汇编框架规范、实用、易用,能降低嵌入式汇编语言的学习难度。框架能为业界基于ARM Cortex-M4的汇编开发提供参考。

基于ARM Cortex-M4F的异端双显式接地电阻测试仪研发

为有效解决接地电阻测试过程中测试数据的通信问题及地网中的干扰信号问题,基于ARM Cortex-M4F处理器研发了异端双显式接地电阻测试仪。测试仪所用ARM Cortex-M4F处理器具有极高的运算能力和中断响应能力,并采用实时性较高的嵌入式操作系统μC/OS-II,完全能够满足接地参数测试对实时性的要求。通过与标准电阻比较,研发的测试仪具有较好的精确度,测试中具有良好的稳定性。测试仪较好地解决了测试数据的远端通信问题,其可选的测试频率使测试结果更加精准。

基于ARM的MPEG-4视频编码器

分析了ARM7TDMI的结构特点,根据处理器结构对MPEG-4编码算法进行了优化。通过采用双BlockDCT、优化的VLC编码及NGDS运动估计算法等方法,大幅度提高了编码器的速度,达到实时编码的要求。

基于ARM+DSP的4G北斗定位平台的设计

针对如何提高北斗导航系统终端定位精度问题,提出了一种基于ARM+DSP架构并通过4G信号显示地图的北斗定位平台。其中DSP用来接收UM220-III发送的北斗信号,并使用无迹卡尔曼滤波算法修正定位结果;ARM接收DSP处理后的定位数据,通过嵌入式QT程序显示定位信息,当有4G信号覆盖时传至嵌入式BOA服务器上,调用百度API函数显示网络地图,当无4 G信号覆盖时通过mitab库调用.mif文件显示本地地图。经实验证明,本设计达到了提升北斗终端定位精度的要求。

基于通用ARM核的MPEG-4快速解码器

基于ARM通用架构,优化了MPEG-4解码器关键算法。采用了BinIDCT、优化的VLD和YUV-RGB转换等算法,大幅度提高了解码速度。实验结果表明,该解码器能满足实时解码的需求。

基于ARM和4G的视频监控系统的设计

为满足人们对居家安全方面的报警及时、处警快速等要求,本文将ARM技术和4G网络优势相结合,通过嵌入式系统将拍摄到的图像经过处理,通过4G网络将照片实时地发送到用户手机,实现了一个居家安防报警系统。摆脱了传统视频监控线缆的束缚,以方便用户及时应对突发情况。经过试验测试,整个系统性能稳定,达到了设计所要求的目的。

基于LabVIEW的ARM Cortex-M4嵌入式软件开发研究

针对ARM Cortex-M4处理器建立基于LabVIEW的嵌入式软件开发平台,重点从开发工具链、操作系统、复用模板以及驱动代码几个方面开展了研究,并提出了基于脚本的驱动编写方法。作为应用验证,基于所建立嵌入式软件平台开发了微型涡喷发动机电子控制器软件,并进行了台架试验。结果表明,所设计的电子控制器能实现微型涡喷发动机从启动到慢车、加减速和状态调节的有效控制,同时也证明基于LabVIEW进行嵌入式软件开发是一种方便、高效的途径。

基于ARM的MPEG-4视频解码器

ARM中国与《单片机与嵌入式系统应用》杂志社及北京航空航天大学出版社共同举办的“ARM应用技术论文大奖赛征文”活动已圆满结束。从本期开始,本刊将分3～4期,依次介绍荣获本次征文大赛一、二、三等奖的6篇文章。

基于ARM Cortex^(TM)-M4的MQX-RTOS启动流程剖析

结合ARM Cortex-M4的地址映射、工程链接文件intflash.ld分析Kinetis MK60DN512ZVLQ10芯片的地址空间的分配情况,剖析芯片从加电复位跳转到驻留在ROM开始地址的中断向量表处执行,依次完成系统堆栈指针、进程堆栈指针、切换堆栈指针等设置,最后调用MQX初始化函数完成MQX-RTOS的启动,在对启动过程的代码进行合理裁剪的基础上,给出较详细的注释,为研究其他RTOS的启动提供一定的借鉴。

基于ARM926的MPEG-4视频编解码系统设计

简介了MPEG-4的特点和视频部分的基本内容,描述了实现编码和解码的运行环境和测试平台以及详细流程,着重介绍了基于ARM926EJ处理器的MPEG-4视频编解码系统的原理及实现,该系统适用于视频监控领域。

ARM7平台实时MPEG-4解码系统的实现与优化

本文分析了ARM处理器的结构特点,介绍了在Freescale公司ARM7平台i.250处理芯片上实现MPEG-4实时解码的策略,针对解码器的优化特点和芯片的硬件结构,采用了算法级、C语言级、ARM级联合优化的优化方法,对于标准MPEG-4解码过程进行了优化。实验结果表明,在采用该芯片的手机平台中,对于sub-QCIF大小的图像系统达到了平均约15fps的解码速度,成功实现了ARM7平台下的实时MPEG-4解码。该项目正与公司合作,具有优化后实时MPEG-4解码系统的低成本手机有望实现商业化。

基于ARM S3C44B0X处理器的PS/2键盘接口的设计与实现

基于三星公司的S3C44BOX处理器的嵌入式开发平台,提出了一种用S3C44B0X的通用I/O口和中断源实现与PS/2键盘的接口设计方案,详细阐述了其硬件接口设计和软件设计的步骤,并用C语言编写了软件设计程序,以便移植到其它系统中。