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关键词： 船舶稳性   稳心测量   STM32   嵌入式系统   无线传输  

摘要： 针对船舶设备更新前后,因重心变化导致的稳性评估难题,以及传统倾斜试验成本高、耗时长、在中小型渔船上难以普及的问题,设计了一种基于嵌入式技术的船舶稳性自动测量系统。系统以惯性测量单元为核心感知模块,通过多源姿态数据采集、嵌入式实时处理及无线传输,实现船舶横摇姿态角的高精度测量与稳心位置的快速计算。系统采用主从式架构,以STM32F401微控制器为核心,融合加速度计及超声波测距模块,通过2.4GHz通信传输到上位机实现对船舶微倾状态下动态响应的多维感知。在模型船户外试验环境下,该系统通过自动化流程显著简化了测量步骤,单次测量耗时较传统手工计算与观测大幅缩短,稳心高度测量平均相对误差小于3%,验证了系统在数据采集与算法解算上的高效性。该系统为渔业船舶设备更新后的稳性安全评估提供了一种高效、性价比高、可现场操作的解决方案,满足海洋工程现场快速测量的需求。

关键词： 弹载记录仪   嵌入式系统   FPGA   GZIP压缩算法   实时数据压缩  

摘要： 为解决弹载记录仪在飞行试验中面临的数据实时存储与传输瓶颈,设计了一种基于FPGA的轻量级GZIP实时压缩器。通过缩减滑动窗口规模以降低存储开销,采用加权位移哈希与符号级并行输出以提升LZ77匹配效率与吞吐率;并引入动态/静态Huffman自适应编码机制以平衡压缩率与资源消耗。实验结果表明:该压缩器接收数据位宽为8bit,在200MHz工作频率下可实现平均吞吐量为191.7MB/s,峰值吞吐量可达200MB/s,对典型弹载数据的压缩率为32%,同时具备较低的片上资源占用。该设计满足弹载嵌入式环境下高实时、高可靠压缩的应用需求,具备良好的工程推广价值。

关键词： 体电阻检测   物联网   嵌入式系统   生物电阻抗   蓝牙通信   LCD1602  

摘要： 针对目前生物电阻抗测量设备成本高昂、不便携的问题,提出了一种基于模块化集成方案的便携式体电阻检测系统,实现面向个人健康管理的低成本生理参数便携化与物联化监测。该系统以STC12C5A60S2单片机为主控制器,集成生物电阻抗测量模块、LCD1602液晶显示模块与HC-05蓝牙通信模块;单片机通过串行通信协议控制生物电阻模块采集数据,处理结果通过LCD本地显示并经由蓝牙无线传输至移动终端。实验结果表明,100~10 000 kΩ量程内平均相对误差为1.034%,最大误差不超过1.06%。本系统硬件结构简洁,软件逻辑清晰,为面向个人健康管理的低成本生理参数监测终端开发提供了可行的技术参考。

关键词： 测控设备   二次电源组合   嵌入式系统   ARM微处理器   Spartan-6 FPGA   以太网通讯  

摘要： 针对传统二次电源测控设备存在体积庞大、成本高昂、资源扩展性差等问题,提出并实现了一种基于ARM+FPGA架构的嵌入式测控设备设计方案。该方案充分利用高级精简指令集计算机(ARM)处理器在事务管理与网络通信方面的优势,以及现场可编程门阵列(FPGA)在并行处理与硬件逻辑控制方面的灵活性,构建了兼具低功耗、高性能、小体积与高可靠性的测控平台。系统具备低功耗、高集成度与强实时性。软件方面,ARM端采用C语言实现ADS1158高精度ADC的初始化与数据读取,FPGA端基于Verilog硬件描述语言(Verilog HDL)编写有限状态机,实现带先进先出(FIFO)缓存的全双工异步串行通信及开关量控制。测试结果表明,该设备以太网接口在15 ms指令间隔下无丢包,通信稳定;对八种二次电源电压的测量误差均小于3%,满足技术指标要求。目前该系统已成功应用于实际产品测试中,设计灵活、运行可靠,具备良好的工程推广价值。

关键词： 嵌入式系统   需求规约   需求可解释性   大语言模型   需求补全  

摘要： 嵌入式系统需求规约是系统开发的基石,承担着将高层用户意图转化为明确且可执行的软件需求的重要职能。当前,该过程仍高度依赖领域专家的人工推导与撰写,存在效率低、可解释性不足等固有局限性。尽管自动化需求生成被视为潜在的解决方案,其发展仍面临双重核心挑战:如何有效嵌入领域特定的设备知识、如何严格遵循意图可满足和可追溯性标准,构建具备可解释性的需求体系。为解决上述问题,提出了一种基于大语言模型(LLM)的可解释需求规约方法。该方法通过构建融合领域知识与需求工程的提示链,在人机交互协作下,逐层将用户意图补全并细化为设备、系统及软件需求,确保需求可满足,并引入问题图-情景图模型以保障需求的可追溯。在4个嵌入式系统案例上的实验表明,本方法较人工方法节约73%时间成本,需求规约文档质量提升82%,而可解释性相较人工方法和单步LLM方法分别提升约15%和21%,为复杂嵌入式系统提供了一种高效且可信的需求规约新途径。

关键词： 嵌入式   交通信号灯   物联网   系统设计  

摘要： 为提升城市交通效率,本文设计提出一种嵌入式交通信号灯物联网系统,明确了主机、分机单元功能。硬件结构设计中,主机、分机负责监测信号灯,并对相应电源模块进行设计,保证系统稳定运行。软件设计方面,开发信号灯控制检测子系统、本地服务器,保证数据安全。系统监控信号灯状态,及时进行数据处理,提升交通管理效率,降低交通事故发生率。

关键词： 华为USG6000v防火墙   NAT64技术   eNSP仿真   IPv4/IPv6过渡技术   网络性能分析  

摘要： NAT64是一种将IPv6数据包转换为IPv4数据包的技术。随着IPv6的推广,IPv4与IPv6网络的互联互通成为关键问题。NAT64技术作为实现异构网络通信的核心技术,在网络过渡中具有重要作用。该文基于华为USG6000v防火墙,通过eNSP仿真平台构建包含有线与无线场景的混合网络环境,研究NAT64技术的原理、配置方法及安全策略。通过模拟IPv6与IPv4网络的双向通信,验证NAT64在混合网络环境中的可行性与安全性,并结合性能测试数据量化分析其对网络的影响,为企业网络平滑过渡提供技术参考。结果表明,华为USG6000v防火墙的NAT64配置能够有效实现异构网络互通,在保障网络安全性的同时,性能表现满足企业实际部署要求,为IPv4/IPv6过渡提供兼具可靠性与效率的技术参考。

关键词： FPGA   AES加密算法   USB2.0  

摘要： 针对物联网及嵌入式设备对高效安全通信的迫切需求,设计了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)的嵌入式数据加密系统,旨在为资源受限场景提供低成本、高可靠性的数据安全传输方案。系统采用分层架构设计,通过上位机与EZ-USB FX2芯片完成指令交互和数据中转,利用FPGA作为核心控制单元,集成轻量级AES-128加密算法实现硬件级数据加密。为优化资源利用,系统通过串行方式实现加密运算,并对AES算法中的密钥扩展模块进行优化。最终通过仿真和测试验证,本系统实现的AES算法在加密过程中最高可达到181.1 MHz的时钟频率,能够高效实现数据加密,满足设计需求。

关键词： 水下机器人   嵌入式软硬件综合技术   触显遥感系统   矢量推进装置   运动控制系统  

摘要： 水下机器人被大量应用于各种新兴领域,研制操作灵活、显示界面清晰、巡航机动性敏捷的水下机器人的需求日益增高。针对这些实际工程需求,首先,基于轻量型IP(LWIP)协议栈,设计了一种以太网水下机器人拓扑式网状通信体系,在该体系下,舍弃传统的手柄控制机器人的方式,研制了触显遥感系统,使操作更加智能化、轻量化,该系统以嵌入式软、硬件综合技术为工程实现的手段,同时考虑触显系统的系统级芯片(SOC)中枢指挥单元部分存在内存空间不足的缺点,软件层设计了一种邻地址合并型内存管理算法实现内存优化。针对运控系统部分,基于矢量推进装置转向时的运动特性,运动控制系统设计了一种自适应的双闭环增量式PID算法。最后,进行了一系列运控系统和触显系统的联调实验。实验结果表明:水下机器人运行稳定性高,自研内存管理算法内存优化性能好,运动控制策略在机器人转向时效果明显,证明了该嵌入式集成系统设计的差异性、合理性。

关键词： 嵌入式Linux系统   并行传输   虚拟Channel   DMA框架  

摘要： DMA(Direct Memory Access,直接内存访问)框架作为现代计算机系统中关键的数据传输机制,其研究价值与应用前景在当前技术背景下尤为凸显。然而,尽管DMA技术在硬件层面已得到广泛应用,但针对DMA框架的系统性研究却相对匮乏,相关介绍更是少之又少。因此,深入研究DMA框架不仅能填补当前研究空白,更能为相关领域的实践提供有力的理论支持与技术指导。鉴于此,研究了Linux DMA引擎框架及其源码,包括DMA设备和Channel注册、客户端申请Channel并提交传输任务、传输结果处理,设计了基于嵌入式Linux系统的DMA引擎架构。