信息嵌入(精选十篇)
信息嵌入 篇1
关键词:数字水印,边信息,密钥
0 引言
照片、绘画、语音、文本、视频、多媒体等数字形式的产品在最近十年已经非常普遍。制造商、销售商和用户都发现利用数字设备制作、处理和存储数字多媒体产品非常方便。同时 ,数字网络通讯正在飞速发展 。在这种环境下,数字产品很容易被复制、处理、传播和公开。盗版者正是利用数字产品的这些性能来破坏制造商和用户的合法权力以获得个人利益。因而,人们必须考虑多媒体产品在数字网络分布系统中的安全问题。对数字多媒体产品的非法操作或行为,通常包括下列三种情况。
1) 非法访问:
即未经允许从某个网站中非法复制或翻印数字产品 。
2) 故障纂改:
盗版者恶意地修改数字产品以抽取或插入特征并进行重新发送,从而使原始产品的版权信息丢失 。
3) 版权破坏 :
盗版者收到数字产品后未经版权所有者允许将其转卖。
1 数字水印系统
数字水印系统包括嵌入器、检测器和攻击三部分。其实可以利用通信系统模型映射水印系统模型。水印嵌入器相当于通信系统中发送器对水印信息进行编码并以某种嵌入形式(加性或非加性)将其嵌入载体作品中;水印检测器相当于通信系统中的接收器,对接收到的作品进行检测(判断作品有无水印)或提取(解码水印信息);数字水印系统中的攻击相当于通信系统中的信道传输过程。
基于通信理论对数字水印系统进行分析可以建立两种水印模型。第一种是盲嵌入水印模型,其中载体作品被当作载波信号;第二种模型是含边信息的水印模型,其中载体作品仍被视为载波信号,但该信号为信道编码器提供边带信息。
a) 盲嵌入水印模型
由基于通信系统的框架映射而来的水印模型如图1所示,在这个映射过程中,把水印系统看成是某种传输信道,水印信息在信道里传输,载体作品也是系统的一部分。在盲嵌入模式下,载体作品只是作为载波信号存在,它并不向水印检测器提供任何有用的信息。若检测过程中使用了原始的未加水印作品,则称为采用非盲检测器的水印系统;若无法获得原始作品,则称为使用非盲检测器的水印系统。
其中m代表原始水印信息,W表示水印编码信号,C0表示载体作品,是含水印作品,n表示噪声,是经过噪声攻击之后的含水印载体,是也含噪声的水印编码信号,M表示输出的水印信息。
两种系统的主要区别在于检测水印信息的方法,非盲检测器检测过程需要载体作品的参与。检测中减去载体作品使载体作品的影响为零,所得到的信息与水印信息的区别都是由噪声引起的,然后运用某些函数进行去噪处理而得到水印信息。盲水印检测器的检测过程则不需要载体作品的参与,将载体作品以及噪声全部看作是“噪声”,先进行信道解码恢复正确的序列,再进行信源解码恢复信息M。
b) 含边信息的水印系统
盲检测器水印虽然有一定程度的优化,但这种模型并不适用于所有可能的嵌入算法,因为他限制了嵌入的水印要独立于载体作品。事实上,在嵌入时未加水印的载体作品是已知的,如果允许水印编码在对水印信息m编码之前先检测载体作品,可以得到更有效的水印算法。
含边信息水印系统与盲检测器水印系统的唯一区别是含边信息水印系统模型中,水印编码器将接收载体作品作为另一输入,即该模型中的嵌入器能够利用载体作品自身的一些信息,如图2所示。
2 含边信息嵌入的水印系统
在一个含边信息的嵌入器中,水印编码信号W依赖于原始水印信息和载体作品本身,如果能够有效地利用载体信息,将其作为发送端的边信息会给水印系统的性能带来提升。
与盲嵌入水印算法相比,边信息嵌入水印算法拥有很大的优势。对嵌入水印算法来说,两种算法均要确定嵌入强度系数α的取值。首先计算载体图像和水印编码信号之间固有的相关值,计算如下:
在盲嵌入水印系统中,必须要求这个值较小才能保证水印系统具有一定的有效性。但边信息水印系统中无需这样的要求可以通过调整α的值来抵消这个固有的相关的影响,可以通过观察盲嵌入水印算法对比出二者的性能高低。盲嵌入水印算法如下:
a) 设嵌入1比特水印信息,m={0,1}。系统采用水印编码信号W对1比特信息m进行编码
式中,Wr是参考信号,为满足一定分布的白噪声模板,其大小与载体图像相同。
b) 使用强度系数α对W进行全局尺度缩放后加入载体作品C0,此时的α为固定值
Cw=C0+αW (3)
对于盲嵌入水印系统,检测时计算接收到的图像Cn和参考信号Wr的线性相关:
这里Cn[x,y]和Wr[x,y]分别表示Cn和Wr中像素(x,y)点的灰度值,n是图像的像素总数。
如果待检测的图像Cn含有水印Wr,则Cn=C0+αW+n,那么
如果待检测的图像不含有水印Wr,则Cn=C0+n,那么
c) 在该系统采用的水印模型中,载体图像C0和噪声n都近似满足高斯分布,与参考模板Wr几乎不相关,所以理论上C0Wr和nWr的相关值都远小于αWWr。因而可以通过设定门限值τlc来判断图像是否包含水印,如果
从这里可以看到,如果参考信号和载体图像的相关程度较高,当嵌入信息m=0时,即如果
引入边信息的目的在于保证检测值大于门限值,假设这个门限值的形式改为τlc+β(β>0),用来控制嵌入强度。假设不考虑噪声n的影响,在图像中嵌入水印后得到的相关检测值为
用τlc+β替换zlc(Cn,Wr),求解α得到:
注意,此时α是C0的一个函数。接下来仍然使用公式Cw=C0+αW嵌入水印,并进行相关检测。在这样一个简单的系统中,由于嵌入过程中利用了载体作品C0的信息(即利用边信息的优化过程)调整α的大小,提高了系统的性能。
结论
数字水印是近几年来国际学术界兴起的一个前沿研究领域,作为在信息时代下进行数字版权保护的新技术,它可以确定版权所有者,识别购买者或者提供关于数字内容的其他附加信息,并将这些信息似人眼不可见的形式嵌入在多媒体信息中。
在数字水印技术中,水印嵌入算法一直都是人们关注的焦点。通过本文的算法分析可以看出,相比于盲检测器水印系统,边信息水印模型从载体作品中提取的边信息与水印编码过程结合,从而进一步提高系统的容量。另外,利用边信息的水印模型还可以提高水印系统的有效性,使系统的鲁棒性、保真度和容量间的矛盾得到缓解。
参考文献
[1]张春田,苏育挺.信息产品的版权保护技术——数字水印[J].电信科学,1998,14(12):16-18.
[2]胡控,刘振华,舒畅.单向数字水印[J].密码与信息,1998,(2):42-49.
[3]I J Cox,M L Miller,J A Bloom.数字水印[M].王颖,黄志蓓,译.北京:电子工业出版社,2003.
[4]Simon Haykin.通信系统[M].北京:电子工业出版社,2003.
[5]I J Cox,M L Miller,A Mckellips.Watermarking as Communica-tion with Side Information.Proceedings of IEEE,1999,87(7):1127-1141.
[6]李春茹,王保保.数字水印稳健性攻击及相应策略[J].计算机仿真,2005,22(4):82-85.
[7]刘彤,裘正.图像数字水印的攻击与评估[J].信息与控制,2001,30(5):477-480.
[8]季智,戴旭初.数字水印攻击技术及其对策分析[J].测控技术,2005,24(5):14-17.
广嵌电子信息工程嵌入式软件工程师 篇2
通信地址:广州市科学城光谱西路69号TCL文化产业园二期创意中心
手机号码:EMAIL:
教育背景2008/09至今五邑大学(二本A类)信息工程学院电子信息工程 主干课程:c++程序设计88、模拟电子技术84、数字电路与逻辑设计80、计算机组成原理89、嵌入式系统原理及应用88、Linux系统应用 85、单片机原理及应用83、自动控制原理91
自我评价:
1)有扎实的C语言基础,看过《C和指针》等经典,爱编程,爱思考 ......
2)在校创新实验室待了2年多,有多个单片机项目经验 ..
3)规划在2~3年内成长为驱动工程师,目前熟悉Linux字符设备驱动,正在看《Linux Device Driver 3》
4)吃苦耐劳,善于与人合作,能快速适应环境,勤奋好学
5)技术博客:http://blog.csdn.net/jianchi88 记录学习轨迹
技能: .........
1)熟悉C语言编程,LINUX环境编程,GCC、GDB,2)熟悉 Linux内核的配置,剪裁,移植 ......
3)熟悉linux下字符设备驱动开发
4)熟悉51单片机编程、飞思卡尔S12系列单片机编程
5)熟悉Altium Designer画2层板
6)熟悉protues仿真,与Keil联调
7)了解QT编程
项目经验 项目名称:广东省大学生创新实验项目 《基于嵌入式的江门市公交导览板的设计》2011/1~now
使用技术:MapInfo制作地图、Qt4编程,Linux内核、根文件系统、触摸屏驱动移植 实践描述:用MapInfo制作江门市区地图,QT4图形界面实现公交线路查找,根据不同的输入,以不转车作为优先选择显示最优解,在MINI2440开发板上显示出地图线路。主要职责:本人是结题人,内核、根文件系统、驱动移植,完善QT应用程序,设计查找路线算法,系统整合。项目名称:2011年全国电子竞赛题目《智能小车》2011/8/31~2011/9/3 使用技术:超声波测距、无线通信、光电检测、电机驱动 实践描述:在指定的赛道上,利用红外对管AD采样识别路径,两小车实现交替超车。主要职责:甲车单片机程序编写,调试。成果:能实现甲车超乙车,成功率50%,但因队友在他车程序注释了超声波避障,无法实现超车。获得全国电子设计竞赛广东赛区三等奖。
项目名称: 2011年“飞思卡尔杯”全国大学生智能汽车 《摄像头路径识别智能车》2011/3~2011/7 使用技术:PID速度自动控制、PD舵机自动控制、摄像头路线识别、硬件二值化提取图像 实践描述:能通过摄像头识别黑线路径,PID自动控制的竞速智能车。主要职责:单片机程序编写,调试(代码量3000多行)立足当下,有多少心用多少心
成果:小车速度达2.6~2.9m/s,在飞思卡尔杯智能汽车竞赛华南赛区处于一等奖水平
获奖情况...........
2011-09 代表学校参加全国大学生电子设计竞赛 广东省三等奖 ..........
2011-07 代表学校到中南大学参加“飞思卡尔杯”全国大学生智能车竞赛华南赛区(摄像头组).......
2011-04 校飞思卡尔智能汽车大赛一等奖(摄像头组)
2011-04 校第五届ACM程序设计大赛三等奖(第11名)
2010-12 校第十届电子设计大赛二等奖
2010-12 校优秀学生课外科研立项总分第一 《智能消防车》
2010-04 校飞思卡尔智能汽车大赛二等奖(摄像头组)
2010-04 校第四届ACM程序设计大赛三等奖(第14名)
2009-11 校第九届电子设计大赛最佳创意奖
2009 校优秀团员
2008 院新生干事培训 优秀学员
2008 校“顺畅杯”商标设计大赛三等奖
全国高等院校计算机水平考试C++合格证书
全国计算机等级考试二级C语言合格证书 英语四级(470)
实践活动2011/10-2012/2广州粤嵌“嵌入式Linux开发工程师”培训
培训内容:Linux系统编程,arm体系结构和指令集;linux内核裁剪、移植;在嵌入式应用程序开发流程;进程、线程编程和网络编程;驱动开发。
2010/10-2010/12广州2010年亚运会江门市火炬传递志愿者 负责协助民警维持秩序
2009/7-2010/9江门市邮政储蓄银行网点检查员
负责暗访检查网点的服务质量、环境等。
编程,思考,球类运动(除足球)
高职信息类专业嵌入式技术教学初探 篇3
关键词:高职;嵌入式;教学内容
中图分类号:TP368.1-4 文献标识码:A
1 高职嵌入式教学的必要性
1.1 微控制器的历史发展与现状
(1)SCM(Single Chip Microcomputer)时代
20世纪70年代开始出现这种单芯片微型计算机,将CPU设计在一个微型芯片上,其运行速度慢,功能有限,硬件资源较少,编程也很麻烦。
(2)MCU(Micro Control Uint)时代
20世纪80年代开始出现了微控制器,这是将CPU、RAM、ROM、外围并行串行接口、中断控制系统、时钟与复位电路、甚至A/D等集成到一块小小的芯片上,至今仍然在发展,我们俗称单片机,往往集成了PWM、SPI、IIC、FLASH、EEPROM等模块,仍然应用非常广泛。
(3)SOC(System on a Chip)时代
现今,我们已经进入SOC时代,片上系统不仅具有传统单片机的一切功能,它们还集成了处理器、内存管理单元(MMU)、NAND Flash控制器等部件,最重要的是它可以移植操作系统,基于OS运行,这就决定了其开发方式和技术手段与单片机有很大的不同。嵌入式领域发展速度最快,影响最大的就是ARM处理器。
1.2 高职电子信息类专业进行嵌入式教学的必要性
现在已经进入后PC时代,嵌入式技术无处不在,应用更是涉及金融、航天、电信、网络、信息家电、医疗、工业控制、军事等各个领域,基于以上原因,我们高职电子信息类专业也不得不进入嵌入式技术的教学与研究之中。
2 嵌入式教学领域
2.1 嵌入式教学平台的选择
(1)硬件平台的选择
嵌入式教学涉及方方面面,我们以主流来选择教学内容,嵌入式处理器种类很多,而ARM处理器发展最快,应用最广,我们就选择基于ARM技术的嵌入式作为教学平台,其中我们选择了基于S3C2440和S3C6410两种目前国内多家专业嵌入式培训机构选择的平台作为载体,具体说来是采用FriendlyARM友善之臂嵌入式开发板作为教学设备,据调查,该设备具有技术成熟,资料齐全,价格低廉的特点,受到业界欢迎,笔者也觉得该开发板很好用,便于教学与科研[1]。
(2)软件平台的选择
主要是指嵌入式操作系统的选择,目前比较流行的嵌入式操作系统主要有,VxWorks、Windows CE、uC/OS-II、Linux等。VxWorks的缺点是它支持的硬件相对较少,并且源代码不开放,需要专门的技术人员进行开发和维护,并且授权费比较高。Windows CE的源代码没有开放、版权许可费用也比较高。uC/OS-II功能较弱,也需要收费。而Linux开放源代码、易于移植、资源丰富、免费等优点,使得它在嵌入式领域越来越流行。而现在流行的智能手机操作系统Android和Ubuntu都是基于Linux内核的,基于以上原因我们选择基于Linux的嵌入式软件系统[2]。
(3)教学内容选择
涉及的嵌入式技术相当的广泛,作为高职高专的学生,笔者觉得不能面面俱到,此外由于高职高专的学生高考分数较低,逻辑思维能力不强,但是动手操作能力较强,我们就将学生的就业岗位定位在嵌入式助理工程师或者嵌入式技术的技术支持、售后售前服务等,学习的内容主要有虚拟机
Linux系统的安装和设置、Linux常用命令的使用、Linux和windows共享目录的设置、VI的使用、BASH的编程、超级终端的设置、USB和GIVEIO驱动的安装、DNW软件的使用、使用H-Jtag烧写u-boot、利用u-boot烧写Linux内核和文件系统、烧写wince系统、烧写Android和Ubuntu系统,制作SD卡启动盘,使用SD卡快速安装各种嵌入式系统,嵌入式ARM交叉编译器的安装、u-boot的编译、内核的定制和编译、文件系统镜像的制作、简单应用程序的编写,如LED流水灯、蜂鸣器、数码管、键盘、A/D、红外感应器、遥控器等,考虑到android的流行,增加android系统开发环境的搭建和简单JAVA程序开发,至于驱动程序的编写和QT编程就不开设了,以上内容绝大多数都是操作,编程很少,适合高职学生的学习特点,学习的难度不超过单片机学习的难度,只要教学方法得当,学生认真学习是一定能学得会的,而且只要掌握了以上内容,今后走上社会也一定能胜任嵌入式助理工程师或者技术支持的工作岗位,当然可能有少数优秀的学生甚至能进行嵌入式系统开发。
(4)嵌入式技术考核方式
传统的考核方式注重理论考试,只重视知识,不重视技能,学生会做题,但不会动手操作[3],我们要注重实践能力的考核,我们对本门课程教学采用纯实践考核,实践能力考核占60%,平时表现占40%。
3 结语
笔者经过几年高职嵌入式教学,从ARM7到ARM9直到现在的ARM11,尝试过多种教学内容和教学方法后发现,本文所述教学内容较为适合高职高专嵌入式教学,教学效果也最好,以上是本人的一点尝试,不足之处在所难免,希望读者批评指正。
参考文献
[1] 周小仨.高职信息类专业C语言教学改革尝试[J].电子商务,
2012(9):81-83.
[2] 张晓芳.高职电子专业“C语言程序设计”课程教学改革[J].
苏州市职业大学学报,2011(3):77-79.
[3] 周小仨.行动导向的教学观在单片机教学中的尝试[J].科技信
息,2007(21):492-493.
作者简介:
嵌入式系统的网络信息软件应用 篇4
1 基于嵌入式L i n u x技术的CANEthernet网关设计与应用
1.1 网关的协议介绍和分析
CAN就是控制器局域网络。由于CAN采用了独特的设计以及许多的新技术, 并且相对于一般的通信总线而言, 可靠性、实时性和灵活性是CAN总线数据通信最具突出的特点, 所以CAN属于总线式串行通信网络。CAN总线作为现在现场总线领域应用最为广泛的一种通信技术, 替代了过去的R S-485, 对监控系统的性能产生了一个根本性的改善。
CAN总线的性能特点主要有如下特点, 一是CAN为多主方式工作, 网络上的任一节点可以不分主从, 并且可以在任意时刻主动地向网络上的其它节点发送信息, 通信方式很灵活, 利用这个特点, 可以很方便的构成多机备份系统。二是CAN网络上的节点信息由于可以分成不同的优先等级, 所以可以对不同的实时要求进行满足。三是CAN对非破坏性总线技术加以运用, 这种技术可以使其在网络负担很重的情况下, 不会使网络出现瘫痪状态。四是CAN无需经过专门地“调度”, 通过报文滤波就可实现点对点以及一点对多点等多种方式的传送接收数据。
以太网作为安装最广泛的局域网技术, 最典型的应用形式是Ethernet+TCP/IP, 其具有很多优势, 如不仅具有很高的数据传输率, 而且能够提供足够的带宽;能够运行不同的传输协议于同一总线上;能够在整个网络中运用交互式和开放的数据存取技术;沿用多年, 对其的设置、维护以及诊断等工具市场上基本都能提供。同时由于低成本的刺激和速度的提高, 企业在实时生产信息中提出了越来越多的要求以及以太网的兼容性和开放性等三点促进了以太网技术的发展。
1.2 嵌入式网关系统设计
硬件系统的设计和软件系统的设计是嵌入式应用系统设计的两个部分, 这两个部分是相互关联并且密不可分的。根据方案的研究需要, 以太网需要接入CAN总线平台中, 即CAN总线上所有节点的数据以太网网络上的PC机都可以通过以太网接口获得。
硬件系统的设计主要包括对网关核心处理器LPC2292, 网关核心处理器外围设备以及网关系统结构的设计。采用LPC2292有很多的优势, 如其芯片内部集成CAN控制器, 片内FLASH程序存储器以及片内静态R AM等。SmartARM2200的核心采用32位的A RM7-LPC2292的微处理器作主板, 其中JT AG几口可以用来对系统进行跟踪并且调试。另外还可以对USB、UART0等功能接口进行外扩, 对嵌入式系统的扩展性进行了加强。在网关的硬件设计中, 应该包含CAN接口和以太网接口以及一块用来完成CAN总线的数据收发的ARM-CAN收发装置和一个用作CAN总线数据的生成和检测接收的CAN迷你并口接口。
网关是能够对不同网络进行的软件和硬件进行连接的结合产品。其中作为最为复杂的网络互联设备, 仅提供两个高层协议间的网络互连工作。通过网关可以在不同体系结构的计算机网络之间进行连接, 其作用相当于一个翻译器, 在完成对其的连接帮助后, 互联后的网络便可以对复杂的协议转换工作加以完成, 同时还将对数据重新分组并且发送。
对网关的数据交换原理加以分析后, 便可对网关的模块化思想和主流程进行设计。即在进行程序的编写过程中, 对模块化编程方法加以采用, 也就是在网关的主函数main () 中, 编写TCP/IP和CAN这个个主模块。网关具有的主要控制函数有CAN总线数据向以太网数据进行转换的协议函数;CAN总线接收数据后向以太网进行发送的函数;以太网接收数据后向CAN总线的发送函数。其中CAN总线数据向以太网数据进行转换的协议函数是根据分析TCP/IP模块进行设计的, 以下步骤是根据程序的功能进行设计的, 首先, 对CAN控制器中所有的通道号进行显示, 同时将实际的CAN通道号转换为A SII格式;接着, 对CAN控制器环形缓冲区中的CAN帧信息进行读取, 并且将其全部转换为ASCII的数据格式;然后在以太网的相应报文头部添加帧数据;最后, 将CAN数据通过启动以太网发送函数将其发送至以太网。
1.3 网管系统的应用测试
CANmini接口卡作为款便携式CAN的总线通讯适配卡, 其通过计算机的并行接口使PC机成为CAN的节点。ZLGCANTest作为CAN的通用测试软件, 专门用在CAN接口卡上位机控制的人机界面上, 其可以对所有的ZLG系列的CAN接口卡并且包括CAN mini接口卡等进行控制, 将CANmini接口卡和ZLGCANTest软件进行正确的安装以后, 就可以借助ZLGCANTest来对网关进行测试了。
对以太网的嵌入式webserver测试过程中, 可以发现在客户端可以使用任意的浏览器, 并且通过httpd协议与服务器端的webse rver建立连接;网关报文的收发通过CGI接口程序来与服务器端webserver进行连接。
2 基于Linux的网络信息安全设计系统
基于Linux的网络信息安全设计系统, 即上网场所端设备在嵌入式系统中的设计与应用。上网场所端设备、远程管理设备以及网络管理平台软件是网络信息安全审计系统的主要包括内容。我们需要从Linux内核代码级别进行研究, 从而对网络安全设备的需求加以实现;其次通过对TCP/IP网络协议加以分析, ;编写代码完成网络信息审计程序, 从而实现基于TCP/IP的网络协议的分析;对系统测试结果加以分析, 便可了解系统在审计上网信息方面的应用功能。
3 基于嵌入式Web服务器的网络监测系统
基于嵌入式Web服务器的网络监测系统, 就是网络监测系统在嵌入式中的设计与应用的实现。在网络安全上网络监测一直是一个敏感的话题, 其在监视网络传输数据方面给予网络管理员帮助, 以及在对故障的排除方面有着不可替代的作用。网络应用系统在其实际运行中, 系统管理员需要对其的运行效率和性能进行一定的监测和分析, 最佳的服务得以有效开展需要借助有效的管理。
4 结语
本文着重对基于嵌入式Linux技术的C ANEthernet网管设计与应用进行了详细的分析与介绍, 同时针对应用领域中非常复杂的安全需求, 就要求我们必须完善网关的安全机制, 并且对防范网络攻击的安全措施进行增加。本文同时简单了介绍了上网场所端设备在嵌入式系统中的设计与应用问题, 以及网络监测系统在嵌入式中的设计与应用的实现问题。
参考文献
[1]桑南.嵌入式系统原理与应用开发技术.北京航空航天大学出版社.2006 (09) .
[2]吴明辉.基于ARM的嵌入式系统的开发与应用.人民邮电出版社.2004 (11) .
信息嵌入 篇5
关键词:嵌入式操作系统 Linux MiniGUI 信息终端
引言
近年来,随着软硬件资源的成熟与完善,嵌入式技术越来越和人们的生活紧密相关,功能单一的公用电话也开始向嵌入式多媒体信息终端转型。对嵌入式系统的研究,在全球激起了人们极大的兴趣。
选择开放源码的Linux操作系统开发新一代嵌入式产品已经成为其中新的技术热点。在本系统中,采用了MontaVista Linux系统。它提供了很多处理器、目标板和主机环境的组合,有一套完整的辅助开发工具,便于嵌入式系统专用人员设计、开发和发布应用程序。
与此同时,配备一个优秀的图形用户界面,使产品和用户能进行友善可靠的交互也已成为开发工作中非常紧迫的要求。本系统中使用的MiniGUI就是嵌入式Linux系统下一个轻量级的图形用户界面支持系统,目前已比较成熟,并已被用到很多项目的实际开发中。
1 嵌入式Linux系统
嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件可裁减。适用于用户系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。从20世纪80年代末开始,陆续出现了一些嵌入式操作系统,如VxWorks、pSOS、WindowsCE、Linux等。其中免费源代码的Linux操作系统因其内核小、支持多种硬件平台、可裁减性好等显著优点,得到了广泛的关注,为嵌入式系统开发提供了一个极有力的选择。
(2)MontaVista Linux
目前,已有多家公司推出了嵌入式Linux发行版本。本系统中采用的是应用全球三大嵌入式Linux供应商之一MontaVista Software公司的最新版MontaVista Linux3.0。它使用的是最标准Linux内核2.4.2,是针对嵌入式设备度身定制的实时的、专业的嵌入式操作系统。考虑到嵌入式设备处理器、存储器资源有限的情况,在不减少新内核对嵌入设备有利特性的基础上,MontaVista公司对内核部分进行了高度裁减、配置,使MontaVista Linux 3.0。它使用的是标准Linux内核2.4.2,是针对嵌入式设备度身定制的实时的、专业的嵌入式操作系统。考虑到嵌入式设备处理器、存储器资源有限的情况,在不减少新内核对嵌入设备有利特性的基础上,MontaVista公司对内核部分进行了高度裁减、配置,使MontaVista Linux 3.0系统性能具备稳定、突出等特点,同时还为MontaVista Linux 3.0配备了一个由优先级驱动的实时调度器(RealTime Scheduler),从而使客户对实时性的要求得到更大的满足。
2 软件开发平台
MontaVista Software公司在嵌入式Linux发行版中已提供了系统开发所需的环境:
a)内核和文件系统工具――目标配置工具(TCT)、库优化工具(LOT);
b)交叉开发工具――GNU GCC/C++编译器、GDB源码调试器、DDD图形界面调试器等;
c)实时性能工具和分析工具。
系统内核则通过Abatron公司的BDI调试器进行测试,内核运行于PowerPC体系的CPU上。该目标系统已实现以太网接口、串口、USB接口,LCD也能正常显示。
3 系统框架结构
应用程序是最上层的开发,其交互界面直接通过MiniGUI图形系统的API接口函数实现。MiniGUI屏蔽了对底层显示、输入设备编程的细节,使程序员更能专注于信息终端界面的特色上,从而缩短了编程投入时间。MiniGUI图形率编译安装后一般以库的形式存放在操作系统/usr/lib文件目录下。
该嵌入式系统的框架结构如图1所示。(本网网收集整理)
4 MiniGUI的移植
(1)MiniGUI特点
MiniGUI是由魏永明主挂的一个自由软件项目,现完全遵循GPL(General Public License)条款的纯自由软件,可以运行在任何一种具有POSIX线程支持的POSIX兼容系统上。MiniGUI在体系结构上有许多独特之处。它的主要特色有:
a)提供了完备的多窗口机制;
b)对话框和预定义的控件类;
c)消息传递机制;
d)多字符集和多字体支持;
e)全拼、五笔等汉字输入法支持;
f)BMP、GIF、JPEG等常见图像文件的支持;
g)小巧,包含全部功能的库文件大小为300KB左右;
h)可配置,可根据项目需求进行定制配置和编译;
i)可移植性好。
(2)MiniGUI的移植过程
要使MiniGUI运行在入式目标板PPC上,需在MontaVista Linux 3.0的`交叉开发环境下移植该图形包。
MiniGUI 1.2.6版发布时含资源文件压缩包minigui-res1.2.6.tar.gz、库文件压缩包libminigui-1.2.6.tar.gz和一个综合示范程序mde-1.2.6.tar.gz。
在开发主机上安装好MontaVista Linux 3.0后,把主机NFS服务的输出目录配置为硬盘路径/opt/hardhat/devkit/ppc/8xx/target。目标板运行起来后,会自动挂载到该目录下。
将该目标作为当前路径安装MiniGUI。
打开资源文件压缩包,执行如下命令
tar-xvf minigui-res-1.2.6.tar.gz
会自动在当前路径下生成minigui-res目录。在该目录下可以看到config.linux文件,修改其中TOPDIR=NONE一项,使TOPDIR=/opt/hardhat/devkit/ppc/8xx/target,此处的路径对应的就是前面设置的NFS输出目录。运行安装命令make install即可。
编译库文件压缩包libminigui-1.2.6.tar.gz时,解压步骤如上。不同的是须在当前目录下运行configure命令对库文件进行移植的配置。命令行如下:
CC=ppc_8xx-gcc./configure
--build=i386-linux
--target=ppc-unknown-linux
--prefix=/opt/hardhat/devkit/ppc/8xx/target
--libdir=/opt/hardhat/devkit/ppc/8xx/target/usr/lib
--includedir=/opt/hardhat/devkit/ppc/8xx/target/usr/include
--enable-debug
其中,ppc_8xx-gcc是针对PowerPC体系结构目标的编译器,是MontaVista Linux提供的;build是指执行编译的机器,这里是x86的开发主机;target是运行该编译器所产生目标文件的机器;prefix是所有安装路径的前缀;libdir是库文件安装路径;includedir是头文件安装路径;enable-debub指编译时需包含调试信息。
配置完,运行编译安装命令。
综合示范程序mde-1.2.6.tar.gz的安装方法和库文件类似的。
信息嵌入 篇6
关键词:嵌入式系统;数据库信息管理;应用
中图分类号:TP311.13文献标识码:A文章编号:1007-9599 (2013) 05-0000-02
嵌入式数据库作为支持嵌入式系统中后台数据库系统的主要技术,在我们日常生活中随处可见,比如电视、汽车、空调、医疗设备等。随着嵌入式技术的不断发展,嵌入式系统的数据库研究和应用也随之得到的扩展,进而提高数据库的运作能力。
1嵌入式系统的相关概念
嵌入式系统是指操作系统和功能软件集成于计算机硬件系统之中。也就是说将一些功能软件与系统的硬件相互结合(即软件和硬件的综合体)进行运作的一种工作体系。
嵌入式最早是应用于通讯方面,被称为“存储式程序控制系统”(Stored Program Control)。但是,嵌入式系统用于计算机是在微处理器出现之后,微处理器在社会生活中的广泛使用给嵌入式系统进入人们日常生活各个领域提供了一个平台。为此,计算机厂家便开始大量的将嵌入式系统应用于计算机产品中,由消费者个人自主选择自己的电脑CPU板、存储器版和各种插件板等。然后进行组装,从而就构成了一个专属于消费者的嵌入式计算机系统。
嵌入式系统的特点有以下几点:第一,嵌入式系统由于是将设定好的软件与硬件相结合,也就是说安装嵌入式系统,就只能执行特定的功能。第二,嵌入式系统以微电脑与周边器件构成核心,其规模变化范围大,例如从8051芯片到x86芯片。第三,嵌入式系统的设计程序具有稳定性,如果程序的运行稍有差错就会有可能导致整个系统失去控制,造成相应的灾害。第四,嵌入式系统是一种自动操作运转的循环系统。简言之就是嵌入式系统程序一旦设定,就可根据既定的程序一直循环运用。
2数据库信息管理技术的相关概念
数据库信息管理是指有关数据的采集、数据的组织、数据的存储、数据的管理以及数据的存储的一种技术软件,数据库信息管理能够为设备管理人员提供一些及时有效的数据。数据库管理的主要特点就是能够快速并准确的运用数据运算完成前台和后台的数据通信。
数据库信息管理最早是运用于军事领域。军队利用数据库信息管理技术来实习对武器的性能和雷达信号的数据进行模拟量的分析并进行相关的演算。随着社会经济的不断发展。机器生产取代手工制造,带来高效的生产量。为了追求更高效的生产技术,数据库信息管理技术不断的被用于各类生产经营中。数据库信息管理能够将一些性能高但成本和耗能低的产品提供给人们,方便了人们的日常生活。
3嵌入式系统应用数据库信息管理技术发展的现状
通过上文对与嵌入式系统和数据库信息管理技术的论述,就能很明了的知道嵌入式数据库信息管理技术就是不需要外部操作,就能够自动独立的运行。通过信息技术的不断发展,嵌入式系统的实时性功能也在不断的提升,这样就能使数据库信息管理技术的工作效率明显提高。但是我国目前对于嵌入式系统应用数据库信息管理技术的发展还存在着一些弊端。
嵌入式系统数据库信息管理技术的发展要与科技的高速发展相适应,只有这样才能满足各行业的发展需求。但是我国目前对于此方面的高新技术产品还比较缺乏,与国外先进技术的应用还存在一定的差距。同时,我国嵌入式系统应用数据库信息管理技术在我国还没有得到普遍运用,一些传统的企业还是采用传统的人为方式来操控整个数据库信息。这就阻碍了我国有关嵌入式系统在数据库信息管理中的应用,还会造成有关企业生产经营落后,在激烈的社会竞争中处于劣势地位。
4嵌入式系统应用数据库信息管理技术的方法
嵌入式系统运用于数据库信息管理技术中,是符合当今社会经济的发展和人们生活的需求的,同时,嵌入式系统在数据库信息管理技术中的运用能够为企业节约大量的资源,提高企业经济效益。嵌入式系统在数据库信息管理技术中应用的方法有以下几种:
4.1嵌入式系统在数据库信息管理技术中应用要有针对性
嵌入式系统在数据库信息管理技术中应用主要是针对一些难度较大,复杂程度较高的问题处理上,对于一些简单的程序运行可以不使用嵌入式系统。同时对于那些难度大,复杂程度高的程序控制时,就需要针对这些难度大,复杂程度高的程序单设数据库信息分析运行系统,用以提高难度高的问题的处理,提高工作效率,同时也可以减轻数据库信息管理人员的工作压力。
4.2嵌入式系统应用数据库信息管理技术的开发要适应社会需求
嵌入式系统在数据库信息管理中的应用对于一些企业来说是一种商业机遇,所以很多企业都开始在嵌入式系统的开发上投入大量精力。这也导致了嵌入式数据库信息管理技术竞争十分激烈。嵌入式数据库信息管理技术提供的主要是一种管理构架,商家可以在这种构架的基础上开发适合于本企业发展的相关技术和项目,用来提高企业的生产经营,提升企业的竞争力。所以嵌入式系统在数据库信息管理中的应用这一技术的开发要符合社会的需求,及时的调整整个系统的状态以及嵌入式系统数据库信息管理技术的更新,保障做到与时俱进。
4.3数据库信息管理中嵌入式系统的编写要有实用性
嵌入式系统数据库信息技术是在无人工干预的情况下有关系统的自主运行,这就需要在相关程序的编写的时候要把预知的问题和解决相关问题的程序编写在软件中,同时还要给其他程序预留相应的空间,用来保障整个系统的正常运行。
嵌入式数据库信息管理具有底层控制能力,这样能够保障操作的正常运行。要建立可靠稳定的嵌入式系统就需要从数据库信息管理技术开始建立完善的数据库与之配合。
4.4嵌入式系统应用数据库信息管理技术的实时性
当今社会信息技术发展迅速,各种产品的更新换代较快,与之相应的管理技术也要随着新科技的不断发展而更新。落后的数据库信息管理技术不能很好的服务于企业的生产,只有新的技术的注入,才能提高效率。这就要求嵌入式数据库信息管理系统要与时俱进,紧密结合社会发展的需要,不断引进新的方法和技术,以保障数据库信息管理技术的完善。
同时,经济的不断发展,一些新出现的事物在已经设计好的系统中是无法显示的,所以保障嵌入式数据库信息管理技术的实时性,就能保障整个数据库信息管理技术的有效运行。
5结束语
数据库信息管理技术水平将直接影响到企业的发展,嵌入式数据库信息管理技术的应用提高了数据库信息管理的科学性。虽然我国目前此方面技术还有待完善,但是嵌入式数据库信息管理技术在我国还是有着良好的发展前景。这就需要我们不断的研究相关技术,以实现此项管理技术在我国各个领域的应用水平,服务于我国的经济发展和社会主义的建设。
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[4]李旭軍.计算机数据库技术在信息管理中的应用[J].赤峰学院学报(自然科学版),2011,19(10):212—213.
信息嵌入 篇7
农业具有地域分散、对象多样、生物自身变异大、环境因子不确定和受环境影响极明显等特点[1]。在大多数情况下, 农业实验观测现场工人的劳动强度大, 人为因素造成的数据不准确性高, 对实验的结果会产生极不利的影响。要解决这些问题, 根本的出路是实现信息获取的自动化, 以及数据的远程传输与交换[2]。已引起各领域广泛关注的现代无线网络信息技术和计算机应用等技术为农业信息的科学获取提供了重要的技术手段。这些最新的技术开发应用于农业各领域对于深入研究农业科学具有重要意义。本文充分参考国际国内已有的研究成果, 设计开发了一种基于嵌入式与GPRS技术的无线远程监测系统, 充分满足了远距离条件下农业环境监测的各种需要。
1 系统基本原理
本系统硬件核心模块采用ARM7 CPU 芯片作为处理器, 核心模块的微控制器内置嵌入式操作系统—μC/ OS-Ⅱ。操作系统具有系统前端的数据采集、数据处理、数据显示、数据存储和数据传输等功能。传感器采集的数据经过A/D转换后送入CPU进行处理, 在操作系统的调度下, 处理结果通过核心板上的GPRS无线模块传输到数据中心, 进而应用APS.NET动态网页技术实现INTERNET的WEB发布。
嵌入式操作系统是实时操作系统, 运行于特定的硬件平台上。对实时性和稳定性要求很高的数据采集系统来说, 引入嵌入式操作系统无疑将大大改善其性能。μC/ OS-Ⅱ操作系统是专为微控制器系统和应用软件开发而设计的公开源代码的抢占式实时多任务操作系统内核, 是一段微控制器启动后首先执行的背景程序, 作为整个系统框架贯穿系统运行的始终。其特点为: 公开源代码, 代码结构清晰、明了, 注释详尽, 组织有条理, 可移植性好, 可裁剪, 可固化, 内核属于抢占式, 最多可以管理64个任务。
本系统的基本组成:传感器组 (包括大气温湿度传感器、土壤水分与温度传感器、光照度传感器和风向传感器等) 、核心处理模块 (包括微控制器、存储器、其他外围芯片和嵌入式操作系统等) 、通讯模块GPRS、电源以及服务器等。嵌入式系统硬件结构如图1所示。
2 系统关键技术与实现
2. 1 芯片的选择
ARM微处理器的32位嵌入式RISC微处理器以低功耗、高性能和低成本等诸多优点在嵌入式应用领域占据着领先地位。ARM7系列微处理器为低功耗的32位RISC处理器, 最适合用于对价位和功耗要求较高的消费类应用。它支持操作系统, 包括μC/ OS-Ⅱ和μLINUX等, 高速的运算处理能力能胜任绝大多数的复杂应用。本系统采用的核心处理器是三星公司推出的16/32位RISC处理器S3C44B0X, 它采用ARM7TDMI内核, 0.25um工艺的CMOS标准宏单元和存储编译器。S3C44B0X通过提供全面与通用的片上外设, 大大减少了系统电路中除处理器以外的元器件配置, 从而最小化系统的成本。
2.2 远程通讯方式的选择
远程通讯方式选择GPRS ( General Packet Radio Service , 通用无线分组业务) , 它是一种基于GSM系统的无线分组交换技术, 提供端到端的和广域的无线IP连接。GPRS采用与GSM同样的无线调制标准、同样的频带、同样的突发结构、同样的跳频规则以及同样的TDMA帧结构。这种新的分组数据信道与当前电路交换的话音业务信道极其相似, 因此现有的基站子系统 (BSS) 从一开始就可提供全面的GPRS 覆盖。GPRS允许用户在端到端分组转发模式下发送和接收数据, 而不需要利用电路交换模式的网络资源, 从而提供了一种高效与低成本的无线分组数据业务, 特别适用于实现间断的、突发性的和频繁的远程移动数据传输[3]。
2.3 嵌入式操作系统—μC/ OS-Ⅱ
μC/ OS-Ⅱ是一个源代码开放的实时操作系统, 可移植、固化和裁减。其内核是占先式的, 总是执行就绪态的优先级最高的任务[4]。μC/ OS-Ⅱ工作核心原理是:近似地让最高优先级的就绪任务处于运行状态。μC/ OS-Ⅱ包括任务调度、时间管理、内存管理和资源管理 (信号量、邮箱和消息队列) 4大部分, 它的移植只与3个文件相关, 即 汇编文件 (OS_CPU_A.ASM) 、 处理器相关C文件 (OS_CPU.H 、OS_CPU_C.C) 和配置文件 (OS_CFG.H) 。它的基本思路就是“近似地每时每刻总是让优先级最高的就绪任务处于运行状态”。为了保证这一点, 它在调用系统API函数、中断结束和定时中断结束时总是执行调度算法。在综合考虑和比较各种嵌入式操作系统后选择μC/ OS-Ⅱ作为本系统的操作系统。
本系统利用嵌入式操作系统μC/ OS-Ⅱ 可以管理多任务的特点, 对每个传感器的管理作为一个任务来管理, 在实际中取得了很好的效果。具体的实现如下:在系统中共设计占用了8个任务。其中, 6个传感器的数据采集作为μC/ OS-Ⅱ的6个任务, GPRS发送数据要占用1个任务, 数据LCD显示占用1个任务。μC/ OS-Ⅱ调度的程序流程图[5]如图2所示。
3 数据中心数据接收软件的编写
服务器接收端的软件实现的功能是实时接收采集现场传来的数据, 并将其进行解析, 完成数据的数据库存储。该软件采用VB6.0进行编写, 提供了完善的对Winsock的支持。Winsock规范定义了一个TCP/IP网络开发Windows程序的标准, 利用WinSock 控件可以与远程计算机建立连接。Winsock的API函数在Windows 下是以动态链接库 (DLL) 的形式来提供的。软件数据采集部分流程图如图3所示。
4 数据的WEB发布
利用ASP.NET 技术实现信息的动态网页发布。在该页面实现实时数据的显示, 并提供历史数据的查询和数据下载等功能。用户可通过客户端浏览器 (Browser) 访问该页面, 输入相关查询的参数查询实时数据或者历史数据;服务器对浏览器的数据提交请求进行处理, 即进行数据分析计算、数据库存取和动态页面生成等工作;最后, Web 服务器将模型运行结果返回到客户端浏览器, 从而实现了无线远程环境监测系统底层网络与信息发布上层网络的无缝连接。
5 结束语
本文将GPRS无线通讯技术与嵌入式技术应用到农业信息的采集中, 建立了农田气象信息无线采集系统。该系统将传感器采集的数据通过GPRS 网络实时传送到服务器上, 并实现WEB的动态发布。实验与应用效果表明, 除了受现场偶有断电和人为误操作等干扰外, 系统一直能稳定工作, 真正实现了足不出户, 即可查看远程农田环境信息, 并能为身处异地的用户提供决策管理的信息支持, 已达到了实用化的程度。
另外, 该系统所采用的技术原理和关键技术是具有高度通用性的, 完全可以应用于农业其它领域的数据采集与监控过程中。尤其是无线移动通信技术的实现, 非常适合于偏僻而分散条件下农业信息的采集与监控, 同时与INTERNET 的结合, 为实现数据共享和远程管理提供了非常便捷的途径, 具有重要的实用价值和广泛的应用前景。
摘要:根据农田信息远程监测的特点, 提出了一种基于嵌入式系统和无线远程通信技术相结合的系统解决方案。该系统以ARM7CPU为硬件核心, 通过μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系统的调度与管理, 实现农业信息的实时采集与处理, 然后经由GPRS无线移动通信模块发送至数据中心服务器。服务器接受数据, 并采用ASP.NET技术实现动态WEB发布。该系统的实现满足了农田信息远程监测的各种需要, 为农田信息现代化提供了重要支持。
关键词:农田信息,GPRS,嵌入式技术,μC/OS-Ⅱ,WEB发布
参考文献
[1]李秀红, 孙忠富, 肖春华, 等.基于μC/OS.Ⅱ嵌入式技术的农业环境远程监控系统实现[J].农业工程学报, 2007, 23 (10) :156.161.
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嵌入式家电设备管理信息系统的研究 篇8
1 家庭网关的概念
家庭网关定义为一种简单的、智能的、标准化的、灵活的整个家庭网络接口单元,它可以从不同的外部网络接收通讯信号,通过家庭网络传递信号给某个消费设备。开放服务网关组织(OSGI)当前正在制订他们称之为服务网关的规范。该规范包含的技术的主要特点是:需要开放的和独立的平台;目标是成为一个标准;应有较高的独立性和保密性;应支持不同类型的家庭联网协议;具有较高的可靠性。
2 家庭网关的作用及网络结构
家庭网关承担着家庭内各种信息设备之间的通讯以及对外联络的功能。实现的功能包括音频视频、数据交换以及家庭设备的控制。从复杂程度上看,网关需要支持通用的、多层的和适用性相对较广的多种通讯协议,以及各协议之间的相互转换。
系统充分考虑到家庭信息化网络的现状和未来对多媒体等高速信息流传输的需求,对多媒体等信息流利用高速传输的IEEE1394标准连接形成家庭主网;同时考虑到家庭内部各信息家电(如空调、冰箱、三表三防、甚至是灯光控制等设备)的互连、集中控制、远程访问与控制的需求,以及低成本实现的实际需要,以及这类设备互连对传输带宽和使用灵活性的特点,给出了以中低速传输媒体组成家庭控制子网并与家庭主网连接的网络体系结构。当然也有其它实现家庭控制网络的方案,最典型的是用以太网实现所有家庭网络的网段,但其成本必然会很高,并不适合于家庭控制网。
基于上述原因,家庭网关(家电设备管理信息系统)就包括家庭主网网关和子网关这两个部分。它们只是按照设备、网关连接时所使用的物理传输介质和底层协议的类型来区分的,但在物理平台上它们是一个实体。主网关主要实现家庭内部网络同外部网络间的连接转换功能,子网关用来实现家庭内部网段间的连接转换功能。各种设备加上网络通信模块后就可以具有家庭网络接入能力。家庭网络的集成方案,采用无线蓝牙技术和有线IEEE1394技术相结合的方法,家电设备管理信息系统的网络结构如图1。
采用子网关的目的就是要解决性价比的问题,在子网内家电及设备的控制可采用相对简单但又能满足要求的通讯协议和设备,这样可以既满足要求,又降低了整个系统的费用。
3 嵌入式家电设备管理信息系统中家庭网关的设计
3.1 系统硬件需求
主控模块由CPU,ROM,DRAM和SDRAM组成。CPU是家庭信息控制平台的核心,负责各子系统的初始化和各部分的协调工作。ROM中包含自举代码和基本操作系统程序,在系统启动时,由CPU控制将ROM中的操作系统、ELF或其他格式的二进制用户应用服务程序与数据装入DRAM的相应位置,然后开始运行。
主控制器采用韩国三星公司的ARM处理器S3C2410,它基于ARM920T核且由9ARMTDMI、存储管理单元(MMU)和高速缓存三部分组成。其中,MMU可以管理虚拟内存,高速缓存由独立的16KB地址和16KB数据高速Cache组成。ARM920T有两个内部协处理器:CP14和CP15。CP14用于调试控制,CP15用于存储系统控制以及测试控制。
3.2 系统实现
嵌入式网关主要是把内部的RS232的数据和外部Internet的数据交互。当网关接收到远程主机的访问请求,它从RS-232串口读取,并做一些处理,经过Linux系统调用内核、BSD socket、传输层和网络层,在网络层添加相应的逻辑地址和其它的数据,封装成IP数据报,在MAC层添加物理地址,然后由网卡芯片添加其它的相应的MAC帧数据,然后由硬件输出数据。
3.2.1 嵌入式Linux的移植
使用make menu config把所有不需要的选项去掉,如floppy、SMP、MTRR、SCSI等;把block device移除,只留下old IDE device;把所有的character device移除;把所有的file system移除,只留下ext2;不需要sound,同时把embedded board常用的driver加进去。
3.2.2 串口的操作
串行口是计算机一种常用的接口,具有连接线少,通讯简单,得到广泛的使用。常用的是RS-232,它已成为计算机、外设、交换机和许多通讯设备的标准接口。Linux从一开始对RS-232提供了很好的支持。
3.2.3 Web服务器
Web服务器原理从功能上来讲,Web服务器监听用户端的服务请求,根据用户请求的类型提供相应的服务。用户端使用Web浏览器和Web服务器进行通信。Web服务器在接收到用户端的请求后,处理用户请求并返回需要的数据。服务器主进程监听设定的端口,一旦有浏览器的请求到达,则建立连接并返回新的套接口描述符交由子进程处理。子进程读取请求并分解出URL、请求方法,再由所请求文件扩展名对应的MIME类型判断,如是静态文本则直接读取并发送给浏览器;如是CGI脚本,则新开一个子进程执行该脚本,处理脚本运行结果并返回浏览器;在一定时延后无后续请求则关闭该连接。
3.3 系统测试
至此,基于Linux的嵌入式网关己基本做好了,并进行了测试。测试过程如下:
1)在进行测试前,首先要设置开发的IP地址和端口号;
2)先把系统加电,通过JTAG或者串行口把程序下载到开发板中,然后根据bootloader的设置启动系统;
3)系统启动以后,嵌入式网关的守护进程开始工作;
4)打开客户端的浏览器(如IE等),输入嵌入式Linux系统的IP地址和端口号,当成功与服务器连接以后,这样客户端和服务器就可以完成交互功能,实现网络测控。通过选择要测量的项目,表单将信息递交给服务器,服务器接收到请求后,解析请求并作相应处理,然后将处理结果返回给客户端,这样就完成一次处理过程。
4 结束语
嵌入式家电设备管理信息系统的研究己成为世界各国家庭智能化普及的热点,但是到目前为止尚无统一的标准。随着网络带宽不断增宽,家庭网络化的趋势将会越来越明显,家庭网关的发展会越来越快,需对家庭外部的网络和家庭内部的网络之间的协议进行研究。
摘要:嵌入式家电设备管理信息系统是集自动化、计算机、通信技术于一体的“3C”系统,它实现了家庭各种信息设备的集中控制、远程监控及各设备之间的信息交换和通信。该文对嵌入式家电设备管理信息系统进行了研究。
关键词:嵌入式,家庭网关,家电设备
参考文献
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[2]向忠宏.正确认识智能家居、家庭网络、网络家电、信息家电[J].西华大学学报,2007(2).
信息嵌入 篇9
1 系统设计
本设计应用串口同步接收GPS发送的导航电文信息并按要求在LED液晶显示屏上显示。设计中使用到多任务及任务之间的同步、通信技巧等手段, 并采用外部中断人机对话模式完成了对显示数据的控制。
1.1 原理
1.1.1 UART0
VPB接口提供CPU与UART0之间的通信连接。UART0接收器模块U0Rx监视串行输入线RxD0的有效输入, UART0Rx移位寄存器通过RxD0接收有效的字符。当U0RSR接收到一个有效字符时, 它将该字符传送到UART0 Rx缓冲寄存器FIFO中, 等待CPU通过VPB接口进行访问。
UART0发送器模块U0Tx接收CPU或主机写入的数据并将数据缓存到UART0 Tx保持寄存器FIFO中, UART0 Tx移位寄存器U0TSR中的数据并将数据通过串行输出引脚TxD0发送, U0Tx和U0Rx的状态信息保存在U0LSR中, U0Tx和U0Rx的控制信息保存在U0LCR中。
UAART0波特率发生器模块U0BRG产生UART0 Tx模块所使用的定时。U0BRG模块时钟源为VPB时钟, 主时钟与U0DLL和U0DLM寄存器所定义的除数相除得到UART0 Tx模块使用的时钟, 该时钟必须为波特率的16倍。
中断接口包含寄存器U0IER和U0IIR, 中断接口接收几个由U0Tx和U0Rx发出的单时钟宽度的使能信号。
(1) UART0基本操作方法
设置IO连接到UART0;
设置串口波特率 (U0DLM、U0DLL) ;
设置串口工作模式 (U0LCR、U0FCR) ;
发送或接受数据 (U0THR、U0RBR) ;
检查串口状态字或等待串口中断 (U0LSR) 。
(2) 本设计中UART0初始化设置:
1.1.2 消息邮箱及其操作
消息邮箱是在两个需要通信的任务之间通过传递数据缓冲区指针的方法来通信的。
(1) 创建消息邮箱需要调用函数OSMboxCreate () 。
该函数原型如下:
调用OSMboxCreate () 须定义msg的初始值。在一般情况下, 这个初始值为NULL, 例如:pmbox=OSMboxCreate (NULL) 。
(2) 向消息邮箱发送消息须调用函数OSMboxPost () 。
该函数的原型如下:
函数中的第二个参数msg为消息缓冲区的指针, 函数的返回值为错误信号。
(3) 当一个任务请求邮箱时需要调用函数OSMboxPend () , 这个函数的主要作用就是查看邮箱指针OS_EevntPtr是否为NULL。如果邮箱指针OS_EevntPtr不是NULL, 则把邮箱中的消息指针返回给调用函数任务, 同时用OS_NO_ERR通过函数的参数err通知任务获取消息成功;如果邮箱指针OS_EevntPtr是NULL, 则使任务进入等待状态, 并引发一次任务调度。函数OSMboxPend () 如下:
1.1.3 中断系统
(1) 外部中断方式寄存器
EXTMODE寄存器中的位用来选择每个EINT脚是电平或边沿触发。只有选择用作EINT功能的引脚, 并已通过VICIntEnable使能相应中断, 才能产生外部中断。本实验用到EXTMODE0寄存器, 该位为1时, EINT0使用边沿触发。
(2) 外部中断极性寄存器
在电平触发方式中, EXTPOLAR寄存器用来选择相应引脚是高电平或低电平有效。在边沿触发方式中, EXTPOLAR寄存器用来选择引脚上升沿或下降沿有效。只有选择用作EINT功能的引脚, 并已通过VICIntEnable使能相应中断, 才能产生外部中断。本实验中应用下降沿触发, 故EXTPOLAR0设为0。
(3) 外部中断引脚设置
可以通过软件设置引脚选择寄存器来选择多个引脚为EINT3~EITN0功能, 每个EINT3~EITN0的外部中断逻辑接收与之相连的所有引脚的状态和信号。当多个引脚同时设置为相同外部中断时, 根据其方式位和极性位的不同, 外部中断逻辑处理如下:
低电平触发方式中, 选用EINT功能的全部引脚的状态都连接到一个正逻辑“与”门。
高电平触发方式中, 选用EINT功能的全部引脚的状态都连接到一个正逻辑“或”门。
边沿触发方式中, 使用GPIO端口号最低的引脚, 与引脚的极性无关。
设置EITN0为下降沿中断的初始化程序清单如下:
本设计采用向量中断形式, 设置如下:
1.2 任务流程
实验共有3个任务, 分别完成GPS信号的读取、刷选、分存, 另外应用外部中断通过键盘完成控制时间、经度、纬度的不同显示。
任务0:等待接收GPS发送的信号并对串行口、LCD等信息量和邮箱进行设置, 并建立数据接收、处理和显示任务。框图设计如图1所示。
任务1:将已接收到的GPS信号送到一个新的数组, 名为“shuzu”, 从该数组中查找是否有以“$GPGGA”为头, 以“*”为结尾的字符串, 若存在, 则再在此字符串中挑出时间、纬度、经度信号分别存入相应的数组中。然后通过判断标识符count1将相应的数组首地址送入邮箱;若不存在这类字符串, 则直接对标识符进行判断, 框图如图2所示。
任务2:此任务为显示程序, 任务开始后, 将邮箱中已存的地址提取并存入“xianshi”变量, 然后调用程序“display () ”, 将需要显示的信号显示在LCD显示屏上, 框图如图3所示。
外部中断程序:首先对键盘进行扫描, 按键KEY0对应P0.16管脚, 当按键KEY0被按下时, 对应的管脚P0.16将由1置0, 其状态将存储在寄存器IO0PIN中。对管脚进行查询, 判断按键被按下后, 对标识符count1循环赋予1、2、3中一个相应的数值, 用于控制时间、维度、经度相应的显示。具体框图如图4所示。
串口中断数据接收程序:每次进入中断后, for循环程序完成对接收器缓存寄存器U0RBR中4位数据的存储, 依次存入数组名为pjs的数组中, 存满600位重新刷新一次, 用标志位count计数完成, 通过发送信号量函数OSSemPost () , 将数组pjs发送给任务1, 具体框图如图5所示。
2 程序实现
2.1 源程序
2.2 串口中断数据接收程序
2.3 外部中断程序
3 设计中问题及改进
问题1:对于显示的内容, 有时会出现不完整显示, 分析原因后, 发现原来在接收信号存储的数组pjs中, 某一次可能未能完全存储所需要的时间、经度、纬度信息, 因此改进程序, 通过查找该数组中是否有以“$GPGGA”为头, 以“*”为结尾的字符串, 来确定接收数据的完整性。
问题2:在加入外部中断控制程序后, 在液晶显示中始终不能显示, 分析原因, 原来每次外部向量中断下降沿触发后, 必须及时给外部中断0标志清除。
4 结语
基于嵌入式的实时操作系C/OS-II, 体现出了多任务开发与应用在实际工作中的实用性。嵌入式系统有着强大的功能, 且设计应用、编程等系统化明确, 多任务之间既相互独立又可以建立链接, 通过人机交互技术的完美结合, 充分体现了其巨大的可开发价值。随着后PC时代的到来, 嵌入式系统正是这一时代的主题, 也是最佳时机。但也要看到现在与国外的差距与不足, 比如说, 对32位机的应用还不是很广泛, 对像Linux与μC/OS-II等这样的操作系统研究的不是十分的深入, 这都是将来要努力提高, 增强的方向。
参考文献
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高校图书馆嵌入式信息素质教育探讨 篇10
信息素质教育有着悠久的历史, 早在19世纪70年美国高校图书馆就开始读者教育工作, 这是信息素质教育的最早的雏形。现在的信息素质定义是从图书馆素质等定义发展而来的, 最早信息素质的定义是在1974年由美国信息产业协会主席保罗·泽可斯基提出的。后来经过多年理论与实践的研究, 在1989年由美国图书馆协会 (ALA) 将信息素质的定义明确为:“具备信息素质的人是能够敏锐地洞察信息需, 并能够进宪相应的信息检索、评估和有效利用所需信息的人。”而信息素质教育则是为提高人的信息素质而有针对性的专门教育。国内外高校对信息素质教育的要求越来越高, 要求高校在学校的教育的各个环节之中都嵌入信息素质教育, 嵌入式信息素质教育已经被广泛应用于高校的信息素质教学中。
二、嵌入式信息素质教育的内涵
高校的嵌入式信息素质教育就是将信息素质教育融入高等学校的教学与科研之中, 嵌入到师生的具体工作学习之中, 从而以此来支持师生的工作、生活、科研与学习。由于目前高等院校开展的信息素质教育主要由图书馆完成, 因此, 嵌入式信息素质教育就是指图书馆以恰当的方式和方法将图书馆的信息服务、资源与信息素质教育有机结合起来, 嵌入到具体的学科服务之中。嵌入式信息素质教育就是让师生随心所欲的接受信息素质教育, 可以随时随地接收图书馆的信息服务, 最大化的方便师生, 提高学生的信息素质能力, 支持学校的教学与科研。
近年来美国等欧美国家大力发展嵌入课堂模式的信息素质教学工作, 已经有较大发展并得已推广, 在我国, 越来越多的高校认识到嵌入式信息素质教育的优点和重要性, 只有和专业课堂相结合, 才能取得事半功倍的教学效果, 如上海交通大学图书馆建立的信息共享空间, 将实体图书馆与虚拟空间相结合, 融入具体学科教学之中, 将图书馆的资源与信息服务进行提升, 体现嵌入式服务教学的理念。
我们发现在国内外的信息素质教育深入开展的大环境下, 基于学科内容, 整合教学内容, 嵌入式的信息素质教育越来越受用户的欢迎, 随着信息素质教育与学科服务的深入, 图书馆的信息素质教育者同院系师生的合作日益紧密, 信息素质教育与课程和科研联系越来越多。针对学科内容的嵌入式的信息素质教育成为有效实现学科课程教学目标的重要保障。
三、嵌入式信息素质教育的特点
(一) 教育模式多样
传统信息素质教育模式比较单一, 不能因地制宜的切实的迎合学生的需求, 教学效果不明显, 学生往往被动接受大量的教育, 但自己真面目正有信息需求时又不知如何去做, 嵌入式信息素质教育可以采用灵活多样的方式, 根据学生的特点和需求制定教学计划, 采用多种教学模式, 如嵌入远程课程教学、嵌入多媒体教学、嵌入小班授课等等。嵌入式信息素质教育是一种多层次、多角度、更深度的教育。
(二) 注重受教育群体的特性
传统信息素质教育不区分群体特点, 所有受教育学生都是同一本教课书, 做不到因材施教, 教育效果不明显, 嵌入式信息素质教育可以根据不同学生的专业特点、年级特点、科研特点等, 制定不同群体的嵌入式信息素质教育计划, 具有较强的针对性、教学性、指导性及辅助性, 让学生更好的消化和吸收信息素质教育的相关内容, 达到教育效果的最佳。
(三) 注重教学的互动性
在嵌入式信息素质教学过程中, 教与学都强调互动性, 学生占主导地位, 而在传统信息素质教学过程中, 学生一直处于被动的接受地位。嵌入式信息素质教育, 馆员与专业老师共同合作, 实现专业知识与信息素质训练课程中的各个环节, 在专业课教学过程中进行信息素质技能的培养训练, 学生不再是被动的接受文献检索课的教学, 而是积极主动的参与专业课与信息素质教育相融合的教学之中, 学生不断与教师、馆员沟通, 强大的互动性从根本上促使学生提高学习兴趣, 学习成果收获也随之增大。
(四) 深入个性化教学
由于嵌入式信息素质教育是深入学科专业课程之中的, 信息素质教育的内容与专业课内容紧密联系, 注重针对每个学科专业的特点而设计, 馆员要根据专业知识和学生的特点序设计教学计划, 教学课件, 教学内容。对学生进行课前、课中、课后信息能力测试, 并根据测试结果及时调整课程内容。
(五) 合作性强
嵌入式信息素质教育是图快馆馆员与专业教师合作进行的信息素质培训, 相对于传统的文献检索课和图书馆的各种培训, 更要求合作性, 只有专业教师和馆员精诚合作, 才能将信息素质教育和学科的专业课程有机的结合在一起, 这是一种针对性极强的信息素质教育。专业教师和馆员相互间要有信任感、密切合作精神、高度责任与共享教育成果的合作精神。确切的说, 嵌入式信息素质教育是一项团队式教育。
(六) 扩大教育范围
传统信息素质教育的范围比较窄, 只限于本校学生开展教学, 嵌入式信息素质教育可以凭借现代化科学技术和计算机网络技术, 制定好相应的课件向全世界的用户开放, 信息素质教育范围扩大。嵌入式信息素质教育将在图书馆未来的信息素质教育过程中发挥着越来越大的作用。
四、嵌入式信息素质教育存在问题
嵌入式教育是信息素质教育模式的发展和创新, 是信息社会中教育发展、技术革新、读者需求的产物, 高校开展的嵌入式信息素质教育涉及到图书馆、院系、教师、学生、教务处等多个机构和群体, 在具体的运作过程中会产生方方面面的问题。
(一) 如何获得教务机构的支持
高等院校要想开展好信息素质教育, 提高本校师生的信息能力, 教学管理部门首先在认识到信息素质教育的重要性, 要提高意识, 创新观念, 在高等学校制定学年教学与工作计划中, 学校应该充分考虑到信息素质教育与院系结合的重要性, 将图书馆开设的信息素质教育课与各专业的专业课有机结合起来, 制定统一授课计划, 将信息素质教育完全嵌入到具体教学之中, 这样行政方面的政策支持, 一定会推动嵌入式信息素质教育工作的开展。
(二) 如何获取老师支持
现在许多老师对信息素质教育的认识度并不够, 许多老师认为信息素质能力不重要, 图书馆提供的所谓信息素质教育无非就是告诉学生怎么查找资料, 这是无关轻重。这是个别老师的一种误解, 嵌入课堂具体教学的信息素质教育一定要得到授课教师的支持, 获得支持首先要改变观点, 接受新的教育理念。教师对信息素质教育缺乏理解是目前阻挠嵌入信息素质教育发展的主要原因, 没有专业课老师的介入, 与专业主题相结合的信息素质教学就无法进行, 无法将信息素质的教育嵌入专业课教学的全过程。
(三) 如何提升馆员自身的能力
嵌入式信息素质教育对馆中的自身素质提出更高的要求, 一方面, 馆员不能单单具有计算机、图书情报、信息及检索的相关知识, 还要有深厚的专业学科背景和教学技能, 能够将信息素质教学与学科专业很好的融和在一起, 在专业课的授课中逐步地将专业信息传播给学生, 潜移默化的提高学生的专业信息能力。另一方面, 现代化信息素质教育教学工作离不开新的技术手段和技术设备, 馆员在具体的授课过程中要不断提高自身现代化科技的能力, 不断学习, 加强自身学习意识, 同时图书馆也应给予相关的时间和条件让馆员去再提高再学习, 转换授课馆员的角色, 而这些条件是目前许多图书馆所无法达到的。
(四) 如何解决图书馆人力和时间的问题
在许多高校图书馆承担着本校本科生和硕博士生的信息素质课教学工作, 授课量大, 时间紧, 而这些馆员绝大多数在图书馆里面不是专职授课人员, 他们还同时做着参考咨询、信息化服务、学科馆员等方面的工作, 因此在开展相应信息素质教学工作往往会出现时间、人力不足的情况, 如果进行嵌入式信息素质教学, 将需要投入大量的人力和时间, 因此如何调配图书馆的授课人员、如何安排工作是图书馆面临的一大问题, 同时嵌入式教学是面向全校专业开放还是针对重点学科或是核心学科开放, 也是图书馆需要讨论的问题。
五、嵌入式信息素质教育模式
信息素质是信息社会中人必须具备的素质之一, 图书馆开展的嵌入式信息素质教育, 增强学生信息素质能力, 提高信息素质教学效果, 往往通过以下三种形式来实现。
(一) 完全嵌入式
所谓的完全嵌入式, 指的是图书馆员与学科专业教师根据教学计划, 教学内容, 进行的真正的嵌入整合, 把图书馆提供的信息素质教育完全纳入到专业教学体系中来, 成为专业课程的教学目标的有机组成部分, 贯穿与专业课教学的始终。完全嵌入式信息素质教育要求馆员与教师合作, 既要教授学生专业课知识, 又要训练学生完成与信息相关的作业能力, 并且对这两方面的教育内容都要进行考试。完全嵌入式信息素质教育是经过精心策划的课程, 教学内容紧扣学科知识, 通过学习过程中的考试, 使得学生的专业课知识和信息素质能力同步提高, 二者取得良好的教育效果。
(二) 局部嵌入式
局部嵌入式信息素质教育不同于完全嵌入式, 不是贯穿与专业课的全过程, 而是在学期初、学期中或学期内任意一个时间内, 由馆员和专业课教师合作, 进行的一种向导式的学科专业的信息素质教育, 这种嵌入式信息素质教育时间短, 学科针对性强, 馆员往往成为学科专业师生的信息需求的支持者, 是师生的信息顾问, 给学生讲授学科专业的主要信息源, 教会学生如何使用本学科的信息工具, 进行相应的学习与科研工作。
(三) 随机嵌入式
随机性嵌入信息素质教育, 往往没有相应的教学计划, 多数情况下是应学科专业教师的请求而进行的临时性信息素质教育工作, 如老师要求馆员在自己进行专业具体问题讲解时, 帮助引导学生明确如何查找相关信息, 教授学生如何检索信息资源、使用信息资源和通过利用信息资源再生新的知识, 这是一种解决问题式的嵌入式教学模式, 目的往往不是提高学生终身学习信息的能力, 而只是关注于如何解决某一具体问题, 这种随机性嵌入式信息素质教育的深度不够, 效果也不尽理想, 但对于嵌入式信息素质教育模式刚刚开展的图书馆来说, 也是一个良好的开端, 是一个与院系专业建立联系的过程。
六、嵌入式信息素质教育的意义
(一) 便于直接了解用户需求
嵌入专业课堂的信息素质教育可以随时随地和学生进行沟通, 与学生建立良好的信任与合作关系, 及时了解学生的信息需求, 及时解决学生在课堂寻求知识信息时所遇到的困难, 作为支持课堂教学的重要部分, 结合专业学生特点, 根据专业学习内容, 制定信息素质教学内容, 做到与专业授课紧密结合的新式信息素质教育工作。
(二) 利于提高学生的兴趣
传统信息素质教育近年来越来越不受学生的喜欢, 因为传统的教学模式和教学内容无法因地制宜的解决学生的问题, 无法令学生学以制用, 开展嵌入式信息素质教育是一个好的模式, 一方面嵌入式教学能很好的迎合学生的需求, 又可以切何实际的解决学生的所遇到的实际问题, 嵌入式信息素质教育能够节省学生大量大块的时间, 嵌入式信息素质教育除了在课堂中直接教学以外, 还可以利用现代化技术将教育内容融入到移动设备中, 让人们利用空闲时间来学习、咨询、使用信息服务, 获得信息知识, 从而提高学生信息素质能力, 吸引学生的兴趣。
(三) 学科服务的拓展
嵌入式信息素质教育是图书馆学科信息服务的延伸和拓展, 嵌入式信息素质教育可以根据学科内容具体安排信息知识本身, 注重学生接受和消化信息知识的效果, 帮助学生结合本专业的知识点, 嵌入相关文献信息。以嵌入式信息素质教育为学科专业教学提供资源与信息保障, 促进学科服务的深入发展, 同时促进学科的教学与科研的提升。
(四) 有利于学生信息素质能力的提高
实践证明, 经过一段时间的嵌入式信息素质教学, 学生信息获取能力、信息分析能力、信息研究能力、信息写作能力等各方面信息素质综合能力都得到明显提升。最终成为保障学生终身学习的能力。
(五) 有利于专业知识与信息素质教育的整合
嵌入专业教学的嵌入式信息素质教学, 对学科专业的发展有着明显的助力作用, 以往开设的信息素质教育课程与各专业没有太直接的联系, 学生认为这种教育学习的重要性不在, 认为可有可无, 兴趣不大, 而嵌入学科专业的信息素质教育, 可以促进学生自觉得在自身能力学习建设中将信息素质能力纳入其中, 学生的信息素质能力将随着学科专业知识的学习而不断增强, 对学生将来的学习和生活产生深远的影响。
嵌入式信息素质教育是信息素质教育的新模式, 是信息素质教育的创新, 是基于学科信息素质能力的标准而设定, 为有效助力于课程教学目标而设定的教育, 是未来信息素质发展的趋势。嵌入式信息素质教育将实现专业学习能力与信息素质能力的整体提高, 推动高校信息素质教育的发展。
摘要:文章论述了嵌入式信息素质教育的内涵、特点, 通过研究重点指出目前嵌入式信息素质教育存在的问题, 指出嵌入式信息素质教育的实现模式和意义。
关键词:高校图书馆,嵌入式,信息素质教育
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