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ISBN: (数字)9781394311767 ISBN: (纸本)9781394311736

摘要： Future-proof your technical expertise with this essential book, offering a comprehensive guide to the latest innovations, trends, and solutions at the critical intersection of embedded systems, signal processing, and communication systems. Embedded systems play a pivotal role in our modern lives. These specialized devices are discreetly embedded within larger systems, performing specific tasks autonomously. From smartphones and wearables to industrial machinery and automotive control units, embedded systems are ubiquitous. Signal processing enables the extraction of meaningful information from raw data, making it essential for applications such as image and speech recognition, medical diagnostics, and wireless communication. This book focuses on the latest innovations, trends, and challenges encountered in the areas of embedded systems, signal processing, and communication systems. It highlights potential solutions and provides insights into emerging areas, such as signal processing algorithms and communication protocols, making it an invaluable resource for anyone working with integrated systems.

关键词： 嵌入式系统   数据分发服务提   STM32   丢包率   分布式  

摘要： 随着工业控制中逐步采用嵌入式系统，建立以数据为中心的数字化工厂以支持生产管理、调度决策以及生产资料配置过程智能化的需求日益凸显，其中，高效、可靠的数据传输方法在数字化建设中发挥着重要底层支撑作用，是整个嵌入式系统运行的有序运性的前提。数据分发服务（data distribution service，DDS）作为一种高性能通信中间件，提供了一种在不同系统之间数据共享的规范，在近年来受到广泛关注。然而，目前完整的数据分发服务在嵌入式平台上还存在着无法让嵌入式设备直接作为通信节点加入数据分发服务的分布式网络中的问题，以及网络资源冲突的场景下会造成紧急消息的实时性无法得到保证的问题。为了解决这一问题，本文基于软件与硬件协同设计的优化策略，针对DDS运行特征提出了一种通过专用SRAM快速加载DDS模块，通过DMA技术提高数据交互能效，包括基于模块解耦的多层次并行计算技术、基于Master-Works模式的高可用软件设计策略。在STM32H4上进行了测试和验证，分析结果表明本文所设计方法适用于网络环境下的数据分发服务实时性分析，与集中式数据中心比较，数据的丢包率降低了5%，数据的传输效率提升了8%左右。

关键词： 计算机工程   网络信息安全   防火墙技术  

摘要： 阐述计算机网络信息安全防护技术的特点,包括完善防护系统、安装漏洞补丁、数据加密。探讨防火墙技术在计算机网络安全防护中的运用,以有效保障数据的机密性和完整性。

关键词： 嵌入式系统与开发   项目驱动学习   课程体系改革   专题化教学模式   教学实践  

摘要： 针对嵌入式系统与开发课程教学过程中存在的知识和技术滞后、软硬件协同开发能力薄弱以及系统工程思维欠缺等问题,文章提出一种以智能家居项目案例为载体的专题化教学新模式。通过项目模块重构嵌入式系统与开发课程体系,分层递进式探讨嵌入式系统项目开发全流程,形成“项目牵引、能力导向、国产化特色”的新模态,并对其教学效果进行了实践评估。实践结果表明,经过专题化教学模式培养的学生,其成绩有良好提升。该专题化教学模式的实施可为嵌入式领域新工科人才培养提供一种可行的范式参考。

关键词： 数字影院   设备认证   ARM架构   安全芯片   DCSS  

摘要： 针对数字影院设备认证领域存在的“高安全-高成本”与“低成本-弱安全”技术分化问题,本文提出一种基于嵌入式进阶精简指令集机器(ARM)平台与专用安全芯片的融合解决方案,通过构建树莓派4B与NXP SE050C2安全芯片的异构架构,实现了符合《数字电影系统规范》(DCSS)的安全认证系统。该系统采用模块化设计,完整实现了证书交换、随机数签名和状态反馈三个核心认证阶段,其中密码学操作均由安全芯片硬件执行,确保了密钥安全与运算效率。实验结果表明,系统在保持与传统方案相当安全性的同时,通过了DCSS关键合规性测试。本研究为数字影院提供了一种经济、合规的认证方案,对降低行业门槛、促进技术普及具有重要意义。

关键词： 医疗器械   嵌入式控制系统   维保优化路径  

摘要： 文章分析了医疗器械嵌入式控制系统在控制单元、通信链路、能源供给及程序执行等层面存在的典型故障类型,研究了控制状态采集识别、信息传输链条重建、电源波动调压降扰与程序结构容错恢复四类维保优化路径,提出了基于功能结构映射的故障诊断与动态修复思路,旨在构建适配复杂工况与异常行为的系统化维保机制。

关键词： 嵌入式   操作系统   设备树   设备驱动模型   设备子系统  

摘要： 传统的嵌入式操作系统设备驱动开发过程中存在硬件配置机制不完善、设备连接关系缺少维护、驱动程序依赖关系混乱三大问题,致使开发设备驱动程序的效率低下、驱动程序的可复用性差。为解决这些问题,引入了扁平设备树(以下简称设备树)作为硬件配置机制,抽象设备驱动模型,维护设备的连接关系,完成设备与驱动的分离,通过构建操作系统兼容层、设计设备子系统,提升驱动程序的可复用性,从而解决传统驱动程序耦合性强、难以移植等问题,实现单次开发、多平台适配的高效驱动开发模式。

关键词： 智能视频监控系统   嵌入式系统   运动目标检测   以太网传输  

摘要： 在机械设备生产过程中,监控系统发挥着至关重要的作用。通过将视频监控技术与智能算法相结合,能够实现监控设备智能化。管理人员可以通过智能视频监控系统随时查看现场情况,分析生产与安全数据,从而及时作出决策。本文基于软硬件协同设计思想,开发了一种基于ZYNQ架构的实时视频监控系统,并在系统中部署改进的帧间差分法。实验结果表明,该系统能够实时、准确地检测运动目标,并提供多种结果展示方式,具备高集成度、低功耗、低成本以及高实时性等优点,有效满足对于实际生产区域的监控需求。

关键词： 口罩检测   YOLOv5算法   树莓派   超声波传感器   嵌入式系统  

摘要： 研究设计了一种基于树莓派与YOLOv5的口罩实时检测系统,融合超声波动态感知与边缘计算技术,实现非接触式防疫监测。系统以树莓派4B为核心,通过超声波触发图像采集,利用YOLOv5模型实现口罩佩戴状态识别,可实时驱动双色LED、蜂鸣器及OLED屏完成多模态交互反馈。实验验证了该系统在树莓派平台上的高效性与可靠性,具备低成本、低功耗特性,为公共场所防疫管控提供了嵌入式解决方案。

关键词： SLAM   三维高斯溅射   定位   建图   机器人  

摘要： 稠密即时定位与地图构建(SLAM)是机器人中至关重要的技术。近期有关三维高斯溅射技术的研究表明,利用多个不同位姿的相机,可以实现高质量的场景重建与实时渲染。在此背景下,本文将三维高斯溅射技术引入SLAM,通过三维高斯基元对场景进行表征,利用RGB-D相机实现了稠密视觉SLAM算法。该算法克服了以往基于辐射场表示的局限性,特别是在快速渲染与优化、识别先前建图区域,以及通过添加更多高斯进行结构化地图扩展方面。大量试验结果表明,本文提出的稠密RGB-D SLAM算法在相机姿态估计、地图构建与新视图合成方面,比现有算法提高了最多2倍的性能。