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关键词： 无监督学习   异常检测   标准化流   嵌入式系统   轨道道床异常检测  

摘要： 在城市轨道交通系统中,轨检车通过嵌入式设备进行轨道道床异物实时检测,由于异物种类不可预知、检测方法响应慢、硬件资源有限,面临检测效率和性能的挑战。为解决未知异物检测并满足嵌入端实时部署需求,提出一种轻量化无监督的轨道道床异物检测模型FANF-Net。该模型由特征提取模块和异常估计模块组成,使用卷积神经网络增强图像特征表达,并通过标准化流结构有效捕捉异常数据特征。为应对嵌入式设备的资源限制,采用基于几何中值的剪枝策略和基于静态量化的量化策略,减少模型参数并提升嵌入平台上的运行效率。实验表明:FANF-Net在MVTec AD数据集上取得96.41%的图像AUROC和97.59%的像素AUROC。通过剪枝和量化,模型参数减少32%,权重存储位宽从32位降至8位,检测速度达到70 FPS,验证了其在嵌入式系统中的可行性和实用性。

关键词： 嵌入式系统   IAR   Proteus仿真   虚实结合  

摘要： 针对嵌入式系统教学中硬件资源受限及底层通信协议抽象难懂的痛点,提出基于IAR与Proteus联合仿真的虚实结合教学模式。以STM32F401主控的智能大棚系统为例,采用HAL库编程风格,包含SPI总线接口技术、单总线协议及L298N电机驱动模块等核心技能点,构建“仿真实验—信号观测—调试定位”的实践方法,完成系统逻辑仿真、通信协议波形分析与故障模拟验证。教学实践表明,该模式有效降低了实验门槛,显著提升了学生对底层通信原理的理解深度及工程调试能力。

关键词： 产教融合   案例式教学   嵌入式系统   汽车嵌入式系统课程   电机控制  

摘要： 随着汽车“四化”快速推进,嵌入式系统在汽车上得到前所未有的应用。为了深化产教融合、培养出更能适应汽车产业的人才,借助“汽车工程国家级实验教学示范中心”“四川智能及新能源汽车产业学院”资源组成产、教融合教学团队根据汽车产业发展结合课程教学目标,筛选出最佳汽车嵌入式系统的教学案例,围绕教学目标,提炼出案例中的知识点的教学方案,完成汽车嵌入式系统设计案例式教学的探索及实践。教学评价结果表明各项指标表现良好,学生能力及专业自信得到显著提高,并在相关赛事中取得丰硕成果。

关键词： 教学改革   创新能力培养   嵌入式系统”课程   口袋实验室  

摘要： 为解决传统“嵌入式系统”课程在实践教学中存在的时空限制、内容碎片化、评价单一等问题,文章基于口袋实验室,构建了“三层”教学内容体系与“四阶”能力提升融合的教学模式。采用创新项目驱动、技术防作弊等教学方法,引导学生完成从基础知识训练到系统应用拓展的递进式训练。该模式有效突破了实践教学的时空界限,显著提升了学生的工程实践能力、系统设计能力和创新能力,为新工科背景下集成电路专业的实践教学课程改革提供了参考方案。

关键词： 三角函数   切比雪夫逼近   多项式插值   定点数运算   嵌入式系统  

摘要： 针对资源受限嵌入式设备对高精度、低延迟三角函数计算的需求,本文提出了一种基于二阶多项式逼近的定点数正弦函数优化算法。该算法融合查表法与多项式插值,通过角度归约与对称性将输入角度映射至第一象限,使用256点预存正弦表,并采用优化的二阶切比雪夫多项式进行插值计算。通过将泰勒展开式中的系数π替换为特定有理数3 294 195/2^(20)和3 217/2^(24),将泰勒多项式转换为切比雪夫多项式,从而在减少运算量的同时,提升计算精度。在STM32F4单片机上的测试结果表明:C语言函数仅需390个时钟周期(2.32μs@168 MHz),汇编优化版本仅需160个周期(0.95μs),最大误差低于2×10^(-9),标准差约为7.79×10^(-10),在不使用硬件浮点运算单元的条件下,该算法综合性能优于主流浮点与定点库函数。

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。

关键词： 嵌入式系统   智能服装   单片机技术   消防服   模式识别  

摘要： 目的针对消防救援中高温、浓烟和有毒有害气体等危险,以及传统消防服防护方式单一、缺乏主动监测等问题,建立一套可实时监测和预警的智能消防护服系统。方法以单片机为控制核心,将温湿度、姿态、血氧和心率、环境气象、激光测距、温度和一氧化碳等多种传感器集成在消防护服中,通过分层设计和数据融合,设置多级预警条件。结果系统能够同时监测周围环境和消防员身体及动作状态,及时发现环境恶化、身体负荷过大或姿态异常等情况,并发出预警提示。结论该智能消防护服可实现从单纯“被动防护”向“主动监测和提前干预”的转变,有助于降低救援风险,提升消防员作业安全,具有较好的应用和推广前景。

关键词： 嵌入式系统教学   四旋翼飞行器   CDIO教学模式   教学改革  

摘要： 针对嵌入式系统传统教学中实践载体单一、产教脱节等问题,文章提出以四旋翼飞行器为实践项目载体,基于CDIO模式重构课程教学的改革方案,并探索其实施路径。通过分析传统教学痛点与改革需求,论证四旋翼飞行器对嵌入式教学改革的适配价值;实践中甄选正点原子MiniFly微四轴飞行器为实践平台,结合企业产品开发流程,设计“构思-设计-实现-运行”四阶段教学路径,并以矩阵方式明确各阶段教学目标与内容;文章也研究教学实施过程采用的教学方式、教学方法和考核方式并观察实施成果。实践表明:该方案有效提升学生工程素养与学习效能,对嵌入式系统课程教学改革具有借鉴意义。

关键词： 桥梁异常检测   深度学习   嵌入式系统   可视化平台  

摘要： 为满足我国典型类型的桥梁安全监测与智慧运维的迫切需求,不同于传统的低效率、高成本的桥梁人工巡检方式,本文构建一种基于多传感器时空协同学习的桥梁异常监测系统。为了保证系统的持续稳定和有效泛化,提出一种基于DBSCAN的轻量级聚类异常数据检测算法,实时高效地检测桥梁传感器异常数据。同时构建基于LSTM的多传感器数据修复网络,协同挖掘不同时空条件多传感器的关联信息以修复传感器故障导致的异常数据空值与不准确测量。在桥梁异常检测过程中,采用基于朴素贝叶斯分类器的桥梁结构异常判定方法,生成准确的桥梁结构安全判别结果。考虑到实现异常检测软硬件一体化原型系统,本文综合利用嵌入式端的实时采集处理与上位机丰富计算资源的互补性优势,将异常检测方法进行解耦划分并有效部署至嵌入式与上位机,并通过GUI界面实现全程可视化。实验结果表明,系统能够有效识别和修复异常数据,提升桥梁结构的安全性评估准确度,在实际应用中的异常检测准确率和修复效果均表现良好,能够为桥梁的智慧运维和结构安全预警提供可靠保障。

关键词： 全纯式嵌入   快速潮流计算   新型电力系统   智能调度  

摘要： 为实现配电网多时间断面电压幅值和相角的快速求解,提出了一种基于全纯嵌入驱动的新型电力系统多时间断面潮流高效解析方法,能够在保证较高计算精度的同时显著提升计算效率。首先,对全纯嵌入法中的电压幂级数系数进行了深入的数值分析,系统揭示了其收敛特性及计算规律,并在此基础上推导出一种基于线性关系的高效计算方法。该方法能够降低计算复杂度、提高计算稳定性,为潮流计算的快速收敛奠定了理论基础。然后,进一步提出了两种适用于多时间断面潮流计算的优化策略,分别针对不同的应用场景和计算需求,提供更加灵活且高效的求解方式;最后,通过配电网测试系统的仿真验证,在整个时间段内,配电网测试系统的节点电压相对误差和相角相对误差都有所缩小。研究结果充分证明了所提方法在新型电力系统分析中的有效性和实用价值。