课程文献中心 更多>>

关键词： 气雾栽培   嵌入式技术   传感器   微处理器   操作系统  

摘要： 随着我国农业现代化水平的提高,许多高新技术都尝试着应用到农业生产中,其中气雾栽培解决了无土或反季节等特殊条件下作物种植困难的问题,且易于自动化、智能化管理。目前,已有的气雾栽培系统移植性和扩展性较差,功能设计不够全面,粗放式的管理模式难以满足现代农业精细化种植的要求,需要进一步优化完善自动化系统,为真正实现智能农业打下夯实的硬件和软件基础。因此,本文紧密结合嵌入式技术及传感器技术,基于ARM9架构的微处理器设计并制作出一套多功能气雾栽培装置,主要工作如下:(1)设计并制作立体式栽培试验台和超声波雾化片固定盘,其中试验台依据结构划分成高度和角度可以自由调整的补光系统,营养液供给回流系统以及雾化系统,各个部分容易组装和拆卸,可依据实际需求扩展和裁剪。(2)确定气雾栽培装置具体功能需求,对比主流控制芯片,基于S3C2440芯片为核心设计硬件平台,利用交叉编译开发环境实现嵌入式Linux操作系统的移植,并依照字符设备驱动程序框架编写传感器驱动程序,包括光照强度、温湿度、营养液浓度等检测模块,以及基于UVC协议和V4L2框架实现视频采集。然后通过测试程序验证各个驱动的可行性后,根据驱动接口开发Qt人机交互应用程序并实现网页远程监管。(3)针对多输入和多输出的复杂系统,以超声波雾化片为主要控制对象,提出分级雾化耦合温度控制的方法,并量化输入输出的营养液量,以平衡供给和消耗,同时针对不同植物对光照需求的差异,设计双模式全光谱光照补偿,最后实现自动控制程序。(4)完成气雾栽培装置整体调试后,进行雾化效果实验,温度控制实验,验证系统环境控制能力是否能够达到作物生长要求,然后测试人机交互应用程序和远程管理网站的各项功能是否能正常使用,最后通过大蒜和生菜栽培试验,验证了气雾栽培装置的可行性。

关键词： 操作系统   信息安全   日志异常检测   跨语言文本表征   层级注意力机制  

摘要： 随着国产化生态的不断成熟，越来越多的应用和服务构建在国产操作系统上。同时，信息系统面临的恶意攻击、内部威胁以及数据泄露风险增加，给个人和国家信息安全造成了很大的威胁。日志异常检测技术被广泛应用于分析系统行为以及运行状态。现有的针对国产操作系统的日志异常检测技术手段较为单一，效率亟待提高。另外，由于国产操作系统日志是一种跨语言日志，给现有的日志异常检测技术带来了巨大的挑战。因此面向跨语言的操作系统日志异常检测技术研究具有重要意义。　　针对以上问题，本文在总结分析了日志异常检测技术的基本概念、关键技术及常用模型的基础上，基于实际应用需求，首先将非结构化的操作系统日志解析成结构化信息后，获取跨语言日志的嵌入表示，构建日志异常检测模型，并在公开数据集HDFS和私有的国产操作系统数据集上进行了实验。　　论文主要开展以下研究内容:　　1.面向跨语言日志的语义表征方法。本文提出一种面向跨语言日志文本的语义表征方法，首先去除原始日志中的变量部分，只保留常量部分，将日志解析为日志模板，对于包含中英文两种语言的模板集合，利用LaBSE模型将中文和英文映射到同一个向量空间中，学习跨语言日志文本在该向量空间中的嵌入表示，对模板集合进行修正。　　2.基于层级注意力机制的日志异常检测模型。本文提出了一种基于层级注意力机制的日志异常检测模型，对于日志模板这种结构化数据，在进行特征选择时，同时关注了其序列特征、统计特征和语义特征。语义特征最为直观准确地反应了日志中包含的信息，在获取日志的嵌入表示阶段使用自注意力机制获取每个单词在一条日志文本中的注意力权重，在基于注意力机制的双向长短期记忆网络中学习日志序列中的每条日志的注意力权重，进而提升日志异常检测模型的准确性和鲁棒性。实验结果表明，本文提出的模型在日志异常检测任务中表现很好，在公开数据集HDFs上的F1值达到了98.21％，在私有的国产操作系统数据集上F1值达到了85.78％。　　3.日志异常检测分析系统设计与实现。本文整合以上研究，针对国产操作系统，设计日志异常检测分析系统，设计实现相应功能模块及可视化界面，对日志异常事件进行分析告警。

关键词： RTEMS   EXT4   虚拟文件系统   文件系统日志  

摘要： 当前多核芯片的算力和存储设备性能不断提升,嵌入式文件系统的效率在一定程度上限制了嵌入式设备的性能。当前嵌入式设备上常用闪存存储设备,运行闪存文件系统,但是闪存文件系统具有诸多的缺陷,比如挂载速度不稳定,不支持大容量存储,文件系统安全性不能得到保证等。EXT4文件系统可以解决闪存文件系统的问题,但是块设备文件系统并不适合嵌入式,实现一种嵌入式系统友好的EXT4文件系统是一个需要解决的问题。通过分析不同存储设备的结构与文件系统结构设计之间关联,发现文件系统的设计应最大程度的满足存储设备的特性,并且嵌入式操作系统中仅有有限的系统资源,文件系统应尽量简洁。针对以上发现,本文将从磁盘管理系统、文件系统、操作系统三个部分入手,重新设计文件系统内存结构体以减少内存资源的占用,优化磁盘块的分配策略并且在保证文件系统数据一致性的前提下,减少同步系统调用的次数,增加闪存芯片的使用寿命。为了保证文件系统的数据安全性,本文在JBD2(日志块设备)的基础上,重新设计了文件系统的日志架构。以写回模式为基础,优化写系统调用的流程。设计了一种写队列的数据结构,将元数据的写回提前,保证文件系统的一致性。对于用户数据采用边写边刷新的策略,最大程度降低掉电时丢失用户数据的数量。经过系统随机断电测试,证明本文件系统能够实现自动崩溃恢复,可以保证操作系统元数据的一致性。根据以上方法,本文提出了 RT-EXT4,一种适合嵌入式系统的EXT4文件系统,RT-EXT4不仅能够减少磁盘块的刷新次数,减少缓存中的数据寿命以保证数据持久化的时间间隔,支持EXT4的大多数特性,并且能够在嵌入式环境下实现快加载、快恢复。在文件系统基准测试中,RT-EXT4实现了大文件读写,不限制文件夹数量,跨系统兼容等闪存文件系统不支持的操作,并通过了 24小时压力测试和无规则断电测试,证明了 RT-EXT4在复杂使用环境下的可靠性。

关键词： 操作系统   体验质量   用户满意   用户契合   鸿蒙  

摘要： 随着营销范式由商品主导逻辑向服务主导逻辑和用户主导逻辑方向转变,价值共创深入实践,如今的品牌越来越重视体验质量在用户旅程中所起到的重要作用。尽管品牌正在紧锣密鼓地增加用户体验的相关投入,然而研究表明,在制定用户体验策略时,仍有很多企业在用户体验及其质量如何提升的把握上存在着不全面和不准确的理解。在国际智能手机市场竞争日趋激烈的当下,手机操作系统面临着新的机遇和挑战。与此同时,我国关键数字产业受到软硬件双重打击,鸿蒙操作系统临危面世。由于手机操作系统注重主观上的体验性,传统的基于产品的和基于服务的客体质量分析方法已不能适用于该类产品。因此,本研究将产品质量和服务质量结合,从用户体验的角度使其统一为体验质量,为学界和业界提供了一个具有变革性的研究和应用视角。本文以操作系统为例,研究体验质量对用户满意和用户契合的影响机制。首先通过扎根理论的质性研究,基于二手资料、专家访谈和焦点小组访谈的结果,识别智能终端操作系统体验质量特性,由此提出了基于智能终端操作系统体验质量的用户满意和用户契合影响因素模型;其次,从中提取手机操作系统体验质量特性,构建体验质量对用户满意和用户契合的作用路径模型并提出合理假设,使用SmartPLS工具对结构方程模型完成分析;最后,使用基于有序Logit模型的IPA方法分析鸿蒙和安卓手机操作系统体验质量特性,并提出改进策略。结果显示,体验质量对感知价值和用户满意具有显著的正向影响,感知价值对用户满意具有显著的正向影响,而用户满意对用户契合产生显著的正向的影响,其中,理性用户契合又对感性用户契合产生了显著的正向影响。总体上,这与本文的假设相一致。而手机操作系统类型的调节作用在这个模型中并不显著,这说明鸿蒙操作系统和安卓操作系统的差异在从用户体验质量到用户契合形成的过程中不会产生区别,即鸿蒙和安卓在体验质量提升用户满意并促进用户契合上有同样的绩效。此外,尽管安卓和鸿蒙的总体用户满意度相近,但是他们的体验质量特性既有共同点,也有差异化的特点。鸿蒙操作系统区别于传统的手机操作系统,在于它除了有技术体验质量,交互体验质量和服务体验质量之外,还存在协同体验质量和生态体验质量。这是因为该操作系统是以万物互联为核心的智能终端操作系统,突破了手机操作系统只适用于单一设备的局限性,拓展了用户体验范围。本文的研究意义既体现在理论价值上,又落实在实践潜能中。在理论意义方面,本研究将产品质量和服务质量在服务主导逻辑范式下统一为体验质量,从用户契合的源头和目的角度,理解并探究体验质量和感知价值分别是如何影响用户满意和用户契合的;本文将用户契合进一步细化为理性契合、感性契合,将感知价值细化为实用价值、享乐价值,将体验质量划分为多个体验质量维度,通过手机操作系统环境下的实证研究,拓展到体验型产品上,扩展了现有的文献。在实践意义方面,本文为致力于打造卓越的用户体验品牌提出了决策上的借鉴;并以鸿蒙和安卓为例,探究了用户满意和用户契合的形成机制,为以操作系统为代表的体验型产品提供了体验质量发展上的参考,便于新品牌更快速的获取稳固的市场份额;本文最终通过对安卓和鸿蒙手机操作系统体验质量特性的分析,提出了与之对应的体验质量优化策略。

ISBN: (纸本)9787111709718

摘要： 本书首先对Ubuntu20.04的安装与使用、ROS安装与系统架构、ROS通信方式、ROS实用工具进行了介绍, 然后在仿真环境中对机器人建模与运动仿真、机器人建图与导航仿真应用、机器人平面视觉检测仿真应用、机器人三维视觉仿真实例等方面进行了详细介绍, 最后通过一个完整的基于ROS的服务机器人的仿真应用实例, 讲解如何实现地图创建、航点设置、路径规划、视觉检测、物品自动抓取的综合功能。为了便于理解, 书中列举了大量应用实例, 所有实例均在ROS中调试通过, 可以直接运行, 且每个应用实例均给出相应的源代码。

关键词： 锂离子电池   FreeRTOS   自动代码生成   电池管理系统  

摘要： 电池管理系统(BMS)作为电池的管理控制单元,具有防止电池过充过放、估计剩余电量、管理能量流动等功能,对于电池安全运行和延长使用寿命具有重要意义。目前,大部分电池管理系统软件使用前后台(中断-主函数)方式开发,导致系统实时性差及不同应用场景下开发需求成本高的问题。针对上述问题,本文设计了基于开源实时操作系统的电池管理系统软件。首先,本文分析了BMS的开发需求,针对实时性要求不同的功能,分别设计了周期型任务和事件型任务。按照执行周期越短优先级越高的原则,确定了任务优先级,并完成了基于FreeRTOS的电池管理系统分层软件架构设计。之后,面对目前BMS存在的实际问题,结合FreeRTOS相关功能给出解决方案。为了解决目前电池管理系统中存在的高频电流纹波导致电池荷电状态(SOC)估计出现累计误差,本文设计了定时器+ADC+DMA的采样方式。通过FreeRTOS中的信号量进行数据的同步,实现了20kHz的总电流采样频率。并且使用BMS样机对ADC的采样频率和采样精度进行了测试,测试结果表明20kHz高频采样可以减小高频电流纹波对SOC估算的影响。其次,为了解决CAN通信在总线负载率较高时发生丢帧的问题,本文使用FreeRTOS提供的消息队列和信号量功能,设计了CAN消息接收、发送缓冲区,并实现数据和任务的同步机制。通过CAN网络负载率测试,结果表明总线负载率可以稳定在92%情况下不发生丢帧,在软件层面提高了CAN通信可靠性。并且,设计了基于CAN总线的在线升级功能,方便后续对BMS软件的更新维护。最后,为提供电池管理系统的开发效率,本文设计了实时操作系统任务与MATLAB图形化编程的集成接口。以电池SOC估算为例,本文在Simulink中搭建了扩展卡尔曼滤波估算SOC算法模型,并将自动生成的代码集成到BMS工程中。将代码下载到BMS硬件平台进行多目标SOC估算测试,结果表明嵌入式运行结果与Simulink仿真结果一致,基于模型生成的代码有效且接口设计正确;使用交互式用户I/O技术分析软件各任务的实时性,各任务执行周期误差小于工程规定的10%,软件实时性相优于前后台式BMS。本文设计了基于FreeRTOS和ARM Cortex-M4内核的电池管理系统开发平台,对解决目前核心芯片严重依赖国外企业,BMS软件实时性差及开发效率低等问题进行了探索。

关键词： 操作系统  

ISBN: (纸本)9787115459336

摘要： 本书重点对现代操作系统的概念/特征、结构模块、运行环境等进行深入浅出的阐述，以帮助读者全面把握操作系统的知识体系、工作原理和关键技术；另外，还对计算机操作系统以外的新型操作系统进行了介绍，例如云操作系统、移动操作系统和物联网操作系统等。通过对本书的学习，读者还可以进一步了解操作系统的发展历程、研究现状和未来方向，并逐步具备”透过技术看本质、透过变化看趋势，把握操作系统发展脉络”的能力。

关键词： 多核SPARC架构   实时调度   FreeRTOS   操作系统移植  

摘要： 随着航天工作的任务越来越复杂,技术要求也逐渐提升。为了提高航天器的实时性与稳定性,减少软件系统延时对航天器的影响,实时操作系统被广泛地研究与应用。SPARC架构作为国际上航天设备通用的处理器体系架构,能够精简、高效地处理程序指令,避免了嵌入式系统指令冗余带来的执行效率低下的问题。其中,多核SPARC架构因为其易于扩充、性能高效、低功耗等特点受到广泛关注。因此对多核SPARC下的实时调度方法进行研究具有重要意义。本文首先对多核操作系统实时任务调度进行深入的研究,介绍了实时任务的主要参数及约束条件。通过对调度算法利用率边界的计算对比,分析了多核操作系统下几种实时调度算法的可调度性,并对负载均衡流程进行设计。同时,根据硬实时系统所要求的时间约束,分析了多核操作系统的同步机制、中断处理机制等对实时调度的影响。接着对一种结构简单且专注于任务管理调度的实时内核Free RTOS进行移植。基于多核SPARC处理器特性,对该嵌入式实时操作系统内核配置进行修改,搭建了编译环境,完成内核初始化设计。制定了硬件描述层的修改方案,包括节拍定时器设置、调度器启动和上下文切换等。通过互斥锁结构实现了多核共享资源互斥与临界区的保护。选用优先级继承协议确保关键任务的正常运行,不被阻塞,保证了实时性。采用处理器亲和机制实现了多核下的负载均衡,支持任务绑定处理器或随机运行。最后在模拟器以及搭载了多核SPARC处理器的FPGA上对移植后的Free RTOS进行功能和性能上的测试。完成了多核SPARC处理器的操作系统多核启动与调度。对多任务调度、实时抢占、信号同步以及优先级翻转功能进行测试,测试结果正确。对调度延迟进行测试,测得在系统频率50MHz下平均延迟为75μs,符合实时操作系统要求。

关键词： 小反刍兽疫病毒   反向遗传操作   病毒拯救  

摘要： 小反刍兽疫（Peste des petits ruminants,PPR）是由小反刍兽疫病毒（Peste des petits ruminants virus,PPRV）引起山羊、绵羊等小反刍动物高度接触性、致死性疾病。PPR是世界动物卫生组织（OIE）列出的必须报告疫病,也是我国规定的一类动物疫病,严重危害畜牧业发展。迄今为止,免疫接种是唯一有效预防该病的措施。本研究拟建立PPRV Clone9株反向遗传操作系统,通过插入外源基因增强型绿色荧光蛋白（Enhanced Green Fluorescent Protein,EGFP）,探究PPRV Clone9株作为疫苗载体的潜力。对本实验室保存的PPRV Clone9株进行序列测定,分6段对PPRV Clone9全长进行扩增,采用同源重组技术构建病毒基因组全长c DNA感染性克隆质粒,并将T7 RNA聚合酶启动子、终止子以及丁肝核酶序列引入PPRV Clone9基因组两端;同时构建表达N、P、L三个蛋白的辅助质粒,将上述各质粒通过脂质体介导共转染稳定表达T7 RNA聚合酶的BHK细胞。成功拯救出病毒（r PPRV Clone9）,拯救病毒感染Vero细胞能产生与亲本毒相同的细胞病变,增殖动态与亲本病毒保持一致。将EGFP基因插入r PPRV Clone9基因组P、M之间的非编码区,将含外源基因EGFP的病毒基因组全长c DNA克隆p B-PPRV-EGFP和三个辅助质粒共转染表达T7 RNA聚合酶的BHK细胞,在荧光显微镜紫色激发光下能观察到绿色荧光。经RT-PCR、间接免疫荧光、Western blotting等鉴定,拯救的重组病毒（r PPRV-EGFP）)可在Vero细胞上稳定传代,增殖动态与亲本毒相似,证明r PPRV Clone9可作为载体表达外源蛋白。

关键词： 操作系统  

ISBN: (纸本)9787302603405

摘要： 本书共分为10章，深入介绍了操作系统的发展历程、通用操作系统的启动过程、进程管理、处理器管理、存储器管理、设备管理、文件管理、系统安全、嵌入式操作系统等内容。