時間：2023-06-07 09:01:46
緒論：在尋找寫作靈感嗎？愛發表網為您精選了8篇嵌入式設計系統，愿這些內容能夠啟迪您的思維，激發您的創作熱情，歡迎您的閱讀與分享！
為解決公交車的高效便捷清洗問題，基于青島理工大學韓旭東教授的團隊設計的一款“垂直滾筒式公交清洗小車”，利用AT89C51單片機配合其他元器件，設計了相關的嵌入式系統，包括超聲波測距系統和手動/自動雙模平臺升降控制系統，完善了原產品的設計。采用KeilC51軟件編寫了相應的控制程序，使用Proteus軟件繪制了電路原理圖，并進行了仿真模擬。
關鍵詞：
公交清洗小車；嵌入式系統；超聲波測距；平臺升降控制
0引言
為解決公交車的高效便捷清洗問題，青島理工大學韓旭東教授的團隊設計了一款“垂直滾筒式公交清洗小車”[1]。但在該設計中，僅對機械結構與工作原理做了介紹，缺少相關的控制電路與控制程序的設計，給清洗小車的使用帶來了極大的不便。本文在原產品的基礎上，針對小車與公交車之間距離的控制不準確的問題，設計了超聲波測距系統；針對平臺升降控制不方便的問題，設計了手動/自動雙模平臺升降控制系統。有效地提高了該產品的實用性，完善了該產品的設計。
1超聲波測距系統
1.1設計目的
清洗小車由人力推動并控制方向，但由于路面不平，人力控制精度有限，會使小車與公交車車體間的距離發生改變，距離過近會使滾筒擠壓車體表面，阻礙滾筒旋轉；距離過遠，則會使滾筒毛刷與車體表面間間隙過大，影響清洗效果。需要一套測距系統使小車與公交車車體間的距離始終保持在一個合理范圍之內。
1.2測距方式的選擇
超聲波測距是利用機械波反射來測量距離，適用于短距離測距，原理簡單，成本低，遠距離測量精度較低。公交清洗小車的使用環境比較復雜，對測距系統的精度要求不高，測量的距離在1～2m，且要求結構簡單、成本低廉、性能穩定。根據需要和集中測距方式的特點，本文選擇超聲波測距方式。
1.3超聲波測距原理
超聲波在均勻介質中的傳輸速度為一恒定值，由發生器發射超聲波，在遇到測量目標后反射回來，由接收器接收并記錄由發射到接收經歷的時間，便可以計算出發生器與測量目標之間的距離[2]。公式如下：L=12C•Δt。式中：L為測量距離；C為超聲波在當前介質中的傳輸速度（空氣中常溫下速度為340m/s）；Δt為從發射到接收經歷的時間。
1.4設計內容
本文利用AT89C51單片機、HC-SR04超聲波測距模塊、LED燈組成了一個超聲波測距警報系統。當距離過近時，指示距離過近的紅燈點亮；距離適中時，指示距離適中的綠燈點亮；當距離過遠時，指示距離過遠的紅燈點亮。工作人員可以根據燈光指示調整小車位置，使之與車體表面間的距離保持在一個合理范圍。1.4.1HC-SR04超聲波測距模塊工作原理本文所采用的HC-SR04超聲波測距模塊，具有成本低、體積小、精度高、使用簡單方便等優點，其基本工作原理為：1)采用I/O口TRIG觸發測距，提供至少10μs的高電平信號;2)模塊自動發送8個40kHz的方波，自動檢測是否有信號返回；3)有信號返回，通過I/O口ECHO輸出一個高電平，高電平持續的時間就是超聲波從發射到返回的時間[3]。1.4.2程序控制過程利用AT89C51單片機自帶的定時計數器資源，通過I/O口給超聲波模塊一個發射信號并開始計時，當收到超聲波模塊的反饋信號時，結束計時并計算距離。
2手動/自動雙模平臺升降控制系統
2.1設計目的
現行大多數公交車的高度在3m左右，為能夠確保清洗整個車體表面，原產品采用雙絲杠旋轉驅動平臺升降的設計，并利用直流電動機產生動力。為方便用戶使用，能夠快捷高效操作平臺升降，提高清洗效率，本文設計了一套手動/自動雙模平臺升降控制系統。
2.2設計內容
根據計算，清洗平臺需調整2次高度才可將車體表面清洗完畢，為了方便工作人員操作，本文設計了手動/自動雙模控制系統。該系統采用AT89C51單片機，配合L289直流電動機驅動模塊，通過控制電動機的正反轉實現平臺的升降，設計原理圖見圖4[5]。操作過程為：啟動系統后，在自動模式下，按UP鍵，平臺會上升一個固定高度；按DOWN鍵，平臺會下降一個固定高度。該高度值是為實現最高清洗效率，以3m高的車身為標準，經優化計算得出的最適高度。因為公交車的型號差異，車身高度也各不相同，所以為滿足實際使用要求，我們又設計了手動控制模式。在手動模式下，按住UP鍵，平臺會上升，松開立即停止；按住DOWN鍵，平臺會下降，松開立即停止。為防止工作人員誤操作，本文增加了按鍵防抖動延遲，防止工作人員誤觸按鍵；如果UP和DOWN鍵同時按下，則電動機停轉，直至其中一個按鍵松開。
3結語
關鍵詞：黑盒測試；嵌入式系統；程序流程圖；插樁處理
引言
黑盒測試是從用戶觀點出發的測試，依據需求功能說明書中的預期用途、定時和性能的要求，推斷測試結果。黑盒測試根據測試階段可分為單元測試、集成測試、確認測試、系統測試四個階段[1]。嵌入式計算機系統具有與傳統軟件測試不同的新特性，因此需要采取針對性的測試方法。通用的測試方法可分為靜態時間分析和動態時間分析。
1嵌入式軟件測試的環境分析
在線仿真配備了CPU芯片接口，提供和應用程序交流信息橋，不足之處在于對硬件的依賴性較強，測試范圍較窄；目標機仿真測試結果真實，但由于實際運行中連接外部設備，很難辨識軟件和硬件錯誤。在實際測試中，根據測試效率、成本、可靠性、自動化程度等因素選擇測試環境[2]。
2嵌入式測試系統的技術實現
CodeTest一方面吸取軟件插樁技術，另一方面從硬件測試那里吸取從總線獲取數據的技術，并進行升級改造。在硬件測試時，CodeTest選擇插入點的方式為主動獲取關鍵數據。和CodeTest相比，純軟件測試對目標測試的影響大大降低。因此選用Cereal仿真器。嵌入式軟件測試系統由功能測試模塊、代碼測試模塊、數據分析和文檔報告模塊、通信接口轉換模塊組成。對于黑盒測試來說，功能測試模塊居主導地位，它主要通過接收目標系統輸出信號和需要的信號進行比對來判定目標系統在功能上是否達到最優[3]。
3詞法語法分析的設計與實現
3.1Lex⁃Yacc
Lex是檢測字符匹配性的詞法生成程序，Yacc是測定語法的生成程序。一個Lex程序由三段組成：首先是C和Lex定義；第二段是C代碼；第三段是C函數。一個Yacc程序也是由三段組成，分別是聲明、語法規則和C代碼。Lex同Yacc的工作原理如圖1所示。
3.2Lex⁃Yacc之間的聯系
Lex程序用來計算數字字符串，能對各種符號進行識別，當插碼時可以以注釋的形式插入插樁代碼，等程序完成，可以自行取消代碼插樁，不影響整體進程。Yylval用來傳遞Lex與Yacc之間數字字符串轉化后的數值，利用lineno傳遞正在處理的代碼行號和標號。本次設計全程在Linux下，通過Lex編譯后生成詞法分析程序的C代碼，通過Yacc編譯后生成語法分析程序的C程序代碼。兩者通過gcc命令進行編譯形成綜合分析。最后運行該綜合分析器就可以對51系列的匯編語言進行分析[4⁃5]。
3.3被測源程序靜態結構分析
Lex⁃Yacc工具對單文件逐行掃描，得出當前語句各類參數類型，不同參數類型分別進入不同的單鏈表中。其中除了順序單鏈表外，其他四種處理方式基本相同。待詞法、語法分析完畢，五個單鏈表中存儲了對應的匯編程序。因為單鏈表本身只是一個轉換器，無法顯示匯編程序之間的邏輯關系，所以需要對程序進行二次分析，確定所有邏輯關系。其中五個單鏈表形成的流程圖如圖2所示。針對程序流程圖的建立，首先搜索匹配節點，根據節點不同進入相應分支處理。當前語句在順序節點，則進入順序處理模塊。從關鍵字“結束行號+1”開始遍歷單鏈表，存在兩種結果：一是算法出錯；另外一種就是在主程序中時則表明當前分支分析完成。接著要判斷條件跟蹤鏈表中的順序分支（規定為右分支）是否都已分析完畢。
4覆蓋率分析及評測
4.1被測源程序覆蓋率分析
虛擬插樁技術就是在匯編語言基本結構的特點上，在源程序的插樁點處設置斷點，在源程序執行到斷點處，響應斷點處指令，給出具體的PC地址，自動記錄并打印出來，接連下去形成PC值的數據鏈。通過查詢五類單鏈表與之建立對應關系，就可以獲得到源程序的真實運行軌跡，進而計算出各類覆蓋指標。
4.2基于代碼的覆蓋評測
在仿真測試平臺原型系統上，基于代碼的覆蓋測試首先需要選定適合用作黑盒測試的子過程模塊。提取的子過程模塊必須具備獨立運行的能力，根據覆蓋測試的標準和要求對代碼邏輯結構進行認真分析，設計出多個測試用例，然后通過手工運行該子程序的方式，在某一特定測試用例驅動下運行，測定出運行路徑，通過計算得出兩種覆蓋率理論評測指標，與仿真測試平臺上實現的兩種覆蓋率相對比，得出覆蓋率分析法與虛擬插樁的正確性驗證結果。
5嵌入式系統平臺設計
設計一個可以代替人工進行黑盒測試的平臺系統，見圖3，其基本原理是通過腳本語言記錄狀態信息，之后通過PC回放測試信息以判斷結果是否與記錄腳本一致，以此決定本次測試是否通過。為此，在編輯源代碼時就需要滿足錄制腳本和腳本回放兩個階段的需求。
5.1插裝代碼分析
在PC上運行插裝系統最重要的原則就是要保證軟件原有功能的穩定性和完整性。因此在設計嵌入式系統的插裝代碼時不能改變程序的原有邏輯和原有執行流程，應盡量降低在嵌入式系統所占的資源，盡可能將部分功能和操作交付于PC進行。嵌入式系統中的模擬用戶輸入模塊的主要功能是將計算機發送的命令進行分析，并將結果回復到處理模塊中，其操作模擬流程見圖4。
5.2系統狀態的定義和獲取
（1）聲音信息的獲取嵌入式系統中對聲音信息的獲取主要是通過識別每個聲音惟一的ID編號和固定的音頻編碼進行的。工作時，由系統中的服務函數獲得ID聲音的音頻編碼并發送到PC中。（2）獲取LED信息LED的運行方法和聲音相似，都有一套惟一的LED編碼，并由LED控制器控制。常用的設計方法是將LED中的編碼放到嵌入式系統中的緩沖區內，通過定時刷新函數提取LED信息[6]。（3）獲取LCD信息由于LCD需要顯示的信息較多，且各消息屬性復雜，因此較難提取。目前常用的提取方法是點陣截取法和消息截取法。由于點陣截取法操作簡單、測試結果準確率高，因此本文使用點陣截取法獲取LCD信息。（4）系統狀態的獲取主動請求和被動獲取是嵌入式系統獲取信息的主要方式。主動請求是指嵌入式系統在處理完PC發出的操作命令時，主動將搜集好的信息發送到PC上。被動獲取是指嵌入式系統并不主動發送檢測信息，而是當狀態出現時才決定是否繼續后續操作。
5.3自動化比較和測試
軟件是否準確輸出結果，需要經過多次測試實際輸出和預期輸出的差別。本文在設計嵌入式系統時綜合考慮了一些智能比較思想來優化設計流程。由于實際的嵌入式系統會產生上百個復雜的狀態信息[7]，為便于比較，本文采用了相對比較的辦法對錄制腳本時的狀態變遷進行比較。最后設計完成的嵌入式系統需對腳本進行測試，這是交互式應用的重要組成部分。腳本測試的準確度主要依賴于所選用的測試工作和腳本技術。當前主要的腳本技術有共享腳本、數據驅動腳本、結構化腳本等。這些腳本都包括了三個命令，即人工操作命令、狀態檢查命令、邏輯控制命令。測試腳本主要就是對這三個命令進行檢查，其中在自動化檢測中采用何種腳本記錄測試結果可依據模塊要求進行選定。
6結語
黑盒測試技術的匯編語言測試系統用例研究在我國已經很多，本文最大的亮點是引入虛擬插樁技術，實現真正插樁，即在被測源程序的插樁點處設置中斷指令，當源程序運行到該點處時自動運行斷點指令，給出具體的PC地址，進而給出一系列地址數據，根據事先設定的用例判定運行效果，得出黑盒測試的正確驗證結果。此方法最大的優點在于高效、精確、成本較低，在實際運用中具有較高的實用價值。
參考文獻
[1]孫昌愛，靳若明，劉超，等.實時嵌入式軟件的測試技術[J].小型微型計算機系統，2000，21（9）：920⁃924.
[2]杜曉東.面向嵌入式系統的測試工具研究[D].成都：電子科技大學，2003.
[3]蘇銘，宋宗宇，王華.多計算機的自動插樁與監測系統[J].計算機工程與應用，2002（4）：79⁃82.
[4]楊作梅，張旭東.1ex與yacc[M].北京：電子工業出版社，2003.
[5]鄧支益，何亦征，田翼.嵌入式軟件測試研究[J].航空電子技術，2003，34（1）：37⁃42.
[6]曹文靜，宮云戰.軟件測試性計算方法研究[J].計算機工程與設計，2003，24（10）：67⁃70.
關鍵詞：嵌入式芯片；FPGA；人機交互界面
嵌入式芯片是當前一些主流數碼設備的核心部件，也是嵌入式系統的硬件基礎。嵌入式系統是以應用為中心，軟硬件可裁減的，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴格要求的專用計算機系統。簡單地說，嵌入式系統集系統的應用軟件與硬件于一體，類似于PC中BIOS的工作方式，具有軟件代碼小、高度自動化、響應速度快等特點，特別適合于要求實時和多任務的體系。
嵌入式芯片主要包括FPGA芯片(Field Programmable Gate Array 現場可編程門陣列），MCS-51系列芯片等等。本文主要介紹面向嵌入式芯片的指令測試系統。
一、系統架構
測試系統的主體是面向嵌入式芯片的人機交互界面。它為用戶提供了檢測芯片指令集的各種便捷操作。
為了更好的實現測試體系的各項功能，筆者在編寫程序時，將測試系統人為的分成了幾個模塊。這些模塊之間有著非常緊密的聯系，每一步的實現都是下一步成功運行的基礎。
測試體系的主體架構主要分為五個部分：
（一）源代碼的輸入與保存
用戶可以通過編輯框輸入代碼，實現程序的編寫。此外系統還為用戶提供了編輯框的清空操作，并可以自動將編寫的代碼保存為.asm文件。
（二）源文件的讀取與顯示
用戶可以將已經編寫好的源文件讀入系統，并對其進行編輯。
（三）交叉編譯
系統對讀入的源文件進行編譯，期間用戶可以自動配編譯工具，編譯完成后系統將自動報錯。
（四）串口的輸入輸出
系統可以將用戶指定的二進制文件送到串行口中，并發送至連接到PC端的8051芯片中。發送成功后，系統將顯示已經發送的信息。
系統可以自動接收來自串口的消息，并顯示在相應的列表框中。
（五）程序運行日志
系統在用戶運行了測試體系之后，即程序的出口處，自動生成程序的運行日志，它為用戶顯示了程序運行的各項參數，例如程序運行時間，串口狀態等。
此外系統為了使用戶可以更加方便自如的使用本測試框架，在每一部分的實現過程中，都充分考慮了軟件的靈活性，盡可能的讓用戶自主配置測試體系的各項參數。
二、系統設計
（一）整體性
作為嵌入式測試系統的人機交互界面，在其設計的過程中必然要形成一套完備的軟件體系，即保證程序運行的整體性。這關系到整個測試系統的完整性和穩定性。
源代碼輸入和源文件讀取部分主要是將指令集測試代碼導入到系統中。交叉編譯部分的工作是對導入系統的測試代碼進行編譯處理，以便用戶對測試代碼進行調試。串口檢測部分是將編譯通過的測試程序所生成的二進制文件以8位字符串的形式送入串口，經過開發板的運行以后，將結果通過串口輸出到指定的LCD顯示屏或PC上，從而驗證測試程序的可執行性。程序運行日志是對整個程序運行的效率和穩定性向用戶提供的反饋信息。
（二）靈活性
在保證程序運行的整體性的同時，為了使測試體系的使用更加的方便，提高測試體系進一步完善的空間，就必須保證各功能模塊的靈活性。在源代碼輸入和源文件讀取的部分，系統默認的輸入程序是匯編程序，但用戶也可以輸入C程序，JAVA程序，XML程序等多種程序語言。同時，在交叉編譯部分也可以通過調用不同的編譯器和鏈接器對這些程序編譯調試，這無形中將單一的面向嵌入式芯片的匯編編譯器擴展為集C語言編譯器，JAVA語言編譯器和XML語言編譯器等多種編譯器于一體的集成編譯環境，從而實現強大的編譯功能。串口檢測部分為用戶提供串口參數的配置框，并支持串口信息的發送與接收，從而使測試體系具有了類似超級終端的串口通信功能，這也為用戶對串口操作提供了極大的方便。
三、結束語
作為當前主流的數碼產品的關鍵部件，嵌入式芯片必然會在未來的IT市場上占有越來越重要的地位。本文所探討的嵌入式芯片測試系統正是基于這樣的考量，不但從源代碼的輸入與保存，源文件的讀取與顯示，交叉編譯，串口的輸入輸出和程序運行日志這五個模塊來構建測試系統，而且還從程序設計的整體性和靈活性兩個方面，對該系統進行了評測。未來的嵌入式系統和普通的計算機系統在微型化和小型化方面將會趨于一致，而測試系統也可以進一步擴展為對整個計算機系統進行相應的檢測。希望測試系統能為嵌入式芯片的發展做出一定的貢獻。
參考文獻：
[1]胡振華.VHDL與FPGA設計[M].北京:中國鐵道出版社,2003.
[2]陳榮,陳華.VHDL芯片設計[M].北京:機械工業出版社,2006.
[3]張大波,吳迪,郝軍.嵌入式系統原理設計與應用[M].北京：機械工業出版社,2005.
關鍵詞：嵌入式；設計技術；挑戰；市場；性能
中圖分類號：TP311
嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。嵌入式計算機系統與通用計算機系統有著本質上的不同，嵌入式計算機系統在很多情況下需要考慮的是為其產品性能，生命周期和商業驅動做優化，而不是努力提高其最大計算吞吐量。對于一個有市場適應能力的嵌入式計算機系統來說，產品的成功與否更重要的是其在性價比上的優勢。
嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現對其他設備的控制、監視或管理等功能。嵌入式系統和具體應用有機地結合在一起，它的升級換代也是和具體產品同步進行，因此嵌入式系統產品一旦進入市場，具有較長的生命周期。
由于嵌入式計算機系統自身功能和具體應用環境的限制，其在設計技術上會面臨如下兩個方面的挑戰：
1 系統自身發展升級挑戰
應用領域的不斷擴大和用戶要求的逐漸提高推動了嵌入式計算機系統功能的升級，而在升級過程中，嵌入式計算機系統設計技術作為系統開發的核心環節，無法避免的要面對來自整個系統的全面挑戰。
1.1 單片機向多模塊組合轉變
隨著用戶對備選方案數量要求的提高，嵌入式系統從過去單一的單片機應用模式，轉變為能夠提供更多不同層次方案的多樣化模式。通過重用和組合IP核構件技術實現的片上SoC系統，是目前嵌入式系統能夠實現的最高形式。通過利用FPGA和IP模塊進行功能組合PSoC/SOPC設計，徹底改變了過去單片機從底層全權包攬的單一設計局面。
1.2 對設計技術的要求更高
經過幾年發展，目前高端嵌入式系統都是建立在RTOS基礎之上的，所以很多非計算機專業技術人員就要學習全新的RTOS技術。這無疑是一次設計技術的重頭再來，需要設計人員做到從觀念認識到設計技術的一次徹底轉變。
1.3 運用新開發工具進行系統開發
嵌入式設計從8/16位轉向功能更強大的32位MCU，升級之后，開發工具的投入就成為了系統開發過程中最大的障礙。升級之后的開發環境不僅加大了系統投資數目，對其使用的技術有了更高要求，其開發工具較之前也有了更復雜的變化。使用新系統進行開發時，如何正確選擇處理器架構、評估嵌入式操作系統，以及使用陌生的開發工具，都是一個新的挑戰。
1.4 多種技術協同設計
嵌入式系統對軟硬件的協同配合有著超高的要求，所以在設計過程中，軟硬件設計的同步與集成是主要問題。由于技術細節處的不斷增加，控制軟硬件一致性與正確性需要消耗極大的時間。目前業界已經開發Polis、CosYma及Chinook等多種方法和工具來支持集成式軟硬件的協同設計。這使得系統可以跨越硬件和軟件平臺復用，并支持設計空間探索。是一種統一軟硬件的開發方法。
2 應對市場的重點性能挑戰
嵌入式計算機系統設計技術在滿足用戶多樣性需求和自身不斷升級方面的提升與完善是信息技術發展的必然趨勢，但是其最根本的基礎性能提高則是市場判定該系統是否卓越，亙古不變的標準。在設計過程中，基礎性能設計的重點如下：
2.1 操作實時響應
嵌入式計算機系統嵌入到對象系統中的計算機應用系統，嵌入系統在運行時不僅要求得到正確的結果，更要滿足時間交互過程的響應要求。在設計過程中，有時需要要求設計技術按照軟件運行最壞情況下的時間進行預留，因為軟件運行耗費的時間會立刻增加系統響應的時間，致使系統不能滿足嵌入對象系統提出的響應時間。“信號處理系統”、“緊急任務處理系統”就是典型的實時性要求很強的系統。
2.2 嵌入系統安全性
嵌入式計算機系統通常應用于安全性很高的情況下，這就要求設計技術能夠保證系統極高的安全性能和可靠性能。
（1）可靠性能。嵌入式計算機系統的可靠性是衡量其設計技術的重要標準，它要求設計技術滿足增長系統生命周期，拓寬系統適用范圍，減少系統中的錯誤，增加系統的穩定性，甚至要降低嵌入式系統的維護費用。為滿足如上諸多要求，嵌入式系統設計技術應該從工作溫度，抗震動，抗電磁干擾，抗輻射等方面著手進行全面加強。
（2）可用性能。嵌入式計算機系統為達到提供預期的功能要求提高系統的可靠性，在系統設計時，通常需要采用故障避免、故障檢測與故障容錯等設計技術。
（3）安全性能。嵌入式計算機系統的安全性，要求系統的設計技術盡量使系統能夠無錯誤的完成預期功能，同時降低系統的危害程度，安全完成運行任務。
（4）保密性能。保密性能在網絡嵌入式計算機系統中尤為重要。通過現有的保密技術和網絡安全措施基本可以保證數據的安全，但也無法做到完全保證。這就需要我們通過系統的設計技術加入入侵檢測模塊來提升嵌入系統的保密性。使入侵模塊成為整個系統的最后防線，在系統遭受威脅或被攻擊后，通過分析攻擊行為，有效保護系統免受同樣攻擊。
通常在設計時，都是利用技術通過提高嵌入系統的抗入侵能力來提高保密性，在遭到入侵時，嵌入計算機系統能夠進行安全的現場重編程及提供重建保護等。
3 結語
互聯網在日常生活與工作中的作用越來越大，信息技術的發展日益迅速。嵌入式計算機系統作為當今信息技術的核心部分，對我國的各行各業產生了深遠影響。嵌入式計算機系統設計技術，則是嵌入式計算機系統開發的核心環節。更高的應用需求，對嵌入式計算機系統的設計技術提出了更高的要求。與此同時，嵌入式系統本身的升級，也使得嵌入式計算機系統的設計技術面臨更大的挑戰。本文通過以上對嵌入式計算機系統設計技術的幾點分析，主要分析了嵌入式計算機系統的設計技術為更好的適應和滿足市場，而需要面對的諸多挑戰。可以看出，嵌入式計算機系統在市場上的需求日益增大，用戶的要求也在向多樣化和高標準的趨勢發展。這就要求系統的設計技術，一方面要不斷與時俱進熟練掌握新升級技術，來適應市場滿足多樣化需求；另一方面要保證系統基本的實時性與安全性。只有這樣抓牢基礎，不斷提高才能在當今的信息化社會中站穩腳跟，不會被市場淘汰。
參考文獻：
[1]劉洪濤，孫天澤.嵌入式系統技術與設計[J].21世紀高等學校計算機規劃教材，2009，1：12-13.
[2]馮立杰，傅民倉，李文波.多CPU嵌入式系統的設計方法[J].現代電子技術，2006，6：33-34.
[3]張濤.嵌入式計算機系統設計技術[J].中國計算機報，2000，7：D10.
關鍵詞: 地理信息系統；嵌入式；全球定位系統；空間數據
Abstract: based on embedded system design of the structure of the geographic information system, and puts forward the comprehensive GIS architecture using a variety of modern technology, they include GIS technology and embedded technology, and RS technology, GPS technology, mobile computing technology and communication technology, etc.
Keywords: geographic information systems; Embedded; Global positioning system; Spatial data
中圖分類號：S611文獻標識碼：A 文章編號：
1.引言
隨著GIS技術的不斷成熟和它給人們帶來的巨大便利，以及嵌入式設備性能的提高和普及，兩者的結合成為一種必然的發展趨勢。近年來，嵌入式GIS技術正成為GIS發展的熱點之一，它的應用包括了汽車導航、野外測繪、物流運輸、軍事指揮等眾多的領域。我國也已經開發出了自己的嵌入式GIS產品，比如武漢中地軟件的MAPGIS-Embedded和北京超圖公司的eSuperMap等。本章提出了一種基于嵌入式設備的地理信息系統的完整的體系架構，對于架構中涉及到的技術以及每一個模塊都做了比較詳細的說明。同時需要指出的是：這個架構不僅具有一定的理論價值，還具有很強的現實意義。我們已經按照此架構中提出的思想進行了代碼實現，當然由于時間和精力的關系，只是實現了其中的一些基本的功能，但這卻是自主開發嵌入式地理信息系統的一次有意的嘗試，并具體介紹實現的過程和步驟，以及實現過程中一些難點、關鍵問題的解決。
2.嵌入式GIS體系架構
嵌入式地理信息系統的體系架構如圖1所示。從圖中可以看出，整個系統是基于C/S模式的，它由嵌入式設備、高性能計算機、全球定位系統(GPS)和空間數據庫四個部分組成。
嵌入式設備由嵌入式硬件系統和嵌入式軟件系統構成，其中嵌入式硬件系統要集成GPS定位信息的接收功能；在嵌入式硬件之上的一層是嵌入式操作系統(如ARM－Linux等)，它是嵌入式軟、硬件之間的橋梁，主要負責文件管理、進程調度等功能；運行在嵌入式設備上的GIS軟件（也就是客戶端程序）包括地圖的顯示、縮放、漫游、緩沖分析、通訊等幾個模塊，通訊模塊可以通過無線網絡與高性能計算機（服務器）進行通信和數據傳輸。
高性能計算機（服務器）要實現最短路徑、最優路徑的查詢等地理信息系統中比較復雜的功能，同時還要實現與客戶端進行通訊、文件格式的轉換，以及訪問數據庫服務器等功能。
對于系統中數據的存儲，我們采取的是客戶端－服務器兩級數據存儲模式，大部分的數據存放在服務器端（高性能計算機），客戶端（嵌入式設備）只保留少量常用的數據；如果系統中的數據量過于龐大，甚至可以由一個具有海量存儲器的計算機專門來存儲服務器端的數據，并向服務器提供訪問接口，這樣可以減輕服務器的負擔，提高整個系統的效率和處理數據的速度。在必要時，客戶端可以向服務器提出更新數據的請求，服務器在接到請求后把相應的數據文件回傳給客戶端。
圖1 基于嵌入式設備的GIS架構示意圖
對系統的功能模塊進行了劃分，把地圖顯示、圖層管理、緩沖分析、縮放和漫游等比較簡單，對硬件資源消耗小的應用放在客戶端，而把最優路徑、最短路徑的分析等復雜的應用放在服務器端。這樣做的原因在于嵌入式硬件本身的資源非常有限，如存儲空間偏小、處理器的速度也不是十分理想等，所以它不可能發展較為復雜的GIS空間分析功能。當客戶端需要調用最短（優）路徑查詢等復雜的GIS分析功能時，就向服務器發出請求（其中包括客戶端當前的位置、目的地等參數），服務器根據客戶端傳遞的參數，對數據庫進行一系列的查詢、檢索等操作后，將分析的結果回傳給客戶端，從而為客戶提供決策支持，同時也減輕了嵌入式設備的負擔，提高了它的工作效率。
3.全球定位系統及3S集成技術
3S技術為科學研究、政府管理、社會生產提供了新一代的觀測手段、描述語言和思維工具。3S的結合應用，取長補短，是一個自然的發展趨勢，三者之間的相互作用形成了“一個大腦，兩只眼睛”的框架，即RS和GPS向GIS提供或更新區域信息以及空間定位，GIS進行相應的空間分析（圖2），以從RS和GPS提供的浩如煙海的數據中提取有用信息，并進行綜合集成，使之成為決策的科學依據。RS、GIS、GPS集成的方式可以在不同的技術水平上實現，最簡單的辦法是三種系統分開而由用戶綜合使用，進一步是三者有共同的界面，做到表面上無縫的集成，數據傳輸則在內部通過特征碼相結合，最好的辦法是整體的集成，成為統一的系統。
圖2 3S的相互作用與集成
4.空間數據的無線傳輸
空間數據無線傳輸技術是完善嵌入式GIS 功能的重要技術之一。但是目前該技術的發展受到諸多因素的制約，下面就這些制約因素加以闡述和分析，并針對無線傳輸網絡提出相應的解決方案。雖然GPRS是作為現有GSM網絡向第三代移動通信演變的過渡技術，但是它相對于原來GSM的撥號方式的電路交換數據傳送方式，在許多方面都具有顯著的優勢。正是由于GPRS具有以上的這些特點和優勢，在我們設計的基于嵌入式設備的GIS系統架構中，采用了GPRS作為空間數據的無線傳輸網絡。
5.試驗結果
ECI GIS的開發嚴格遵循了軟件工程的思想，并且針對嵌入式軟件開發的特點，對軟、硬件平臺以及專業需求等因素也進行了綜合的分析和考慮。但由于時間、技術等方面的原因，我們的軟件只是實現了GIS中的一些基本功能。本節將重點向您介紹這些功能的實現，即程序運行的結果。說明：地圖中的當前圖層為上海市區縣和主要河流。
圖3全圖顯示
圖4屬性數據庫的顯示
結束語
ECI GIS1.0是一個基于嵌入式設備的地理信息系統軟件，它經過了架構的搭建、模塊設計、代碼實現、軟件移植和應用檢驗幾個階段，具備了地圖縮放、信息查詢等基本的功能。ECI GIS與其他的嵌入式地理信息系統相比，最大的特點就是它沒有借助任何商業的操作系統(如WinCE)和GIS系統軟件，實現過程中用到的Linux和GDAL函數庫的源代碼都是免費開放的。ECI GIS1.0是我們為開發出中國擁有自己完全版權的GIS軟件而進行的有意的嘗試和探索，這一點或許遠遠大于其在商業上的價值。
參考文獻:
[1] 龔健雅. 地理信息系統基礎[M]. 北京：科學出版社,2001.
[2] 張超，陳丙咸，鄔倫．地理信息系統[M]. 北京：高等教育出版社，1995.
[3] 鄔倫.地理信息系統――原理、方法和應用[M].北京：科學出版社， 2001.
關鍵詞：軟件測試控制系統嵌入式
中圖分類號:TP311.52 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416(2012)05-0151-01
1、嵌入式系統的特點以及實現方法
嵌入式系統的主要特點如下：嵌入式系統的硬件和軟件的緊密結合，具有很強的依賴性之間的軟件和硬件，嵌入式系統的功能和性能通過軟件和硬件來實現。因此，在硬件平臺上的嵌入式軟件系統的測試。在硬件，嵌入式軟件系統測試。這是一個不同的主機平臺上的軟件，只能在電腦平臺的主機平臺軟件系統測試，不需要專門的硬件平臺測試。嵌入式系統的要求非常苛刻的時間。嵌入式系統，實時控制系統，為要求苛刻的實時場合。嵌入式系統的硬件資源有限，存儲容量和速度的嵌入式CPU和應用環境的制約。
軟件測試的方法可以分為黑盒測試和白盒測試兩大類：黑盒測試是一種基于需求的測試，以驗證測試軟件是否滿足軟件的需求。白盒是基于結構的測試，軟件控制流測試包括語句覆蓋，分支覆蓋，等等和數據流測試。覆蓋測試原理是：測試軟件，測試工具的使用靜態分析，以確定代碼中的分支點，并統一編號，分配給每個分支點。計劃執行的歷史信息和路徑，你可以從這份文件中，為了計算的代碼覆蓋率。嵌入式軟件與主機平臺上的軟件有不同的特點，所以從主機平臺軟件測試，測試也明顯不同。
2、嵌入式系統的應用
嵌入式系統為中心，基于計算機技術，利用可定制的功能性，可靠性，成本，體積，功耗嚴格要求，設備專用計算機系統111硬件和軟件。它一般由嵌入式微處理器，硬件設備，嵌入式操作系統和用戶應用程序，控制其他設備，監事或管理由四部分。最典型的嵌入式系統的特點是與人民生活密切相關的，任何一個普通的人可能有各種使用嵌入式微處理器技術的電子產品，MP3，PDA等數字設備，數字家電，智能家電，地理信息系統的車輛。事實上，新的嵌入式設備的數量遠遠超過通用計算機。其硬件系統表現如右：
嵌入式操作系統和通用操作系統有許多功能，如可靠性，可削減，可擴展性，實時等。前三嵌入式應用環境的要求。“實時”，以滿足系統內容的實時性要求。通常在一些嵌入式操作系統，通常被稱為“實時操作系統，但它是操作系統的性能有一個更好的實時能力。在一個特定的嵌入式應用系統中，沒有實時的結論。不同的嵌入式操作系統，可以有不同的實時能力。嵌入式操作系統應符合設計實時任務調度，運行速度快，實時性能的內容嵌入式操作系統的能力，可以更容易地實現實時的應用程序。
3、應用航天業的條件和發展
今天的軟件和硬件技術的發展，嵌入式系統被廣泛用于航空航天，國防，軍工，電子通訊等行業，其中軟件變得越來越復雜。應用嵌入式系統的特點，這些地區往往是高安全性，關鍵任務系統，軟件，小缺陷可能會嚴重威脅生命和國家安全的，巨大的天文財產損失。這使得它保證嵌入式軟件的質量和可靠性變得至關重要。
4、航天業的應用條件
嵌入式系統的任務有一定量的時間限制。據截止時間，實時系統，實時被分為“硬實時時間”和“軟實時”。可以完全滿足硬實時應用的需求，否則，導致發生重大安全事故，甚至造成了生命和生態破壞。
可預見性是一個系統，能夠實時執行任務的時間來判斷，以確定它是否能滿足任務的期限。在航空航天工業實時系統需要嚴格的時間限制，稱為實時系統的可預測性是一個重要的性能要求也至關重要。除了硬件延遲的可預見性，也需要軟件系統的可預測性，包括應用程序的可預測性的響應時間可預測的，也就是說，在有限的時間內完成必要的工作;和操作系統，即實際運行時的開銷時間原語，調度功能應范圍內，以確保應用程序的執行時間為界。
5、與外部環境的相互作用
航天業需要的外部環境是獨一無二的，這樣的外部環境是一個實時系統不可或缺的組成部分。空間計算機子系統控制系統，它必須在規定時間內作出回應外部請求。外部物理環境經常指責子系統，兩個互動，以形成一個完整的實時系統。為此，該系統需要一個靜態的分析，并保留資源和冗余配置，系統可以工作在最壞的情況下，或避免損失。可靠性已成為航空航天工業的實時系統性能不可缺少的一個重要指標來衡量。
6、結語
隨著嵌入式系統的廣泛使用，其實時性已經吸引了越來越多的關注。實時嵌入式系統是一個綜合性的問題，應考慮在嵌入式系統設計，硬件不僅是軟件的選擇也應注意。在這些領域的嵌入式系統應用的特點，往往是高安全性，關鍵任務系統，軟件，小缺陷可能會嚴重威脅生命和國家安全的一個巨大的天文數字的財產損失。這使得它變得至關重要，以確保嵌入式軟件的質量和可靠性。
參考文獻
[1]謝東,李昌禧.基于LabVIEW的嵌入式軟件黑盒測試系統的研究[J].工業控制計算機,2005年12期.
[2]楊順昆,劉斌,陸民燕.WindowsNT下幾種定時器的實現原理及性能比較[J].測控技術,2002年12期.
[3]崔小樂,劉斌,鐘德明,阮鐮,高小鵬.實時嵌入式軟件仿真測試平臺的體系結構設計[J].測控技術,2003年07期.
[4]崔小樂,劉斌,楊順昆,阮鐮.嵌入式軟件仿真測試平臺的建模環境設計[J].測控技術,2004年02期.
關鍵詞:嵌入式系統;機器視覺;測控系統;圖像跟蹤
中圖分類號:TP391.41文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2010)08-1987-02
1 概述
隨著科學技術的發展,更高速,更可靠,更低成本成為各種技術開發的要求。因此,設計能實現實時視覺圖像采集、視覺圖像處理控制,使其結構更緊湊,甚至完全不需要計算機的介入,提高處理速度,并能有效降低成本的專用機器視覺控制系統,使得該系統具有安裝方便、配置靈活、便于攜帶等突出優點。為此,本課題提出了基于嵌入式機器視覺測控系統的研究,在嵌入式系統上實現實時視覺圖像采集、視覺圖像處理及控制,構成處理速度快,成本低,結構緊湊,不需要計算機介入的專用嵌入式機器視覺測控系統。
2 系統總體設計
2.1 設計方案
目前,用于圖像采集處理系統的嵌入式核心器件一般有FPGA、DSP和ARM芯片,出于成本控制與測控系統性能要求的考慮,這里選用FPGA方案。
FPGA內嵌的NiosII軟核處理器是32位的,主要包括CPU微處理器、I/O中斷、計時器、UART串口及大量通用寄存器。選用FPGA方案的優點在于,在單個芯片上既可以完成圖像采集等復雜邏輯的控制,又可以用內嵌的NiosII處理器完成對圖像的處理和識別,電路設計簡單,成本低。
對于機器視覺測控系統,在選用了嵌入式處理器實現圖像采集的功能之后,需要將視頻圖像進行數字化處理,這里采用標準工業攝像機+視頻圖像數字化模塊的方法實現。標準工業攝像機的輸出信號一般是PAL制式或NTSC制式的模擬信號,信號在進行數字圖像處理前必須經過刀D轉換,即視頻采集。視頻采集是整個系統中的一個重要組成部分,它是對模擬視頻信號實現數字圖像處理的第一個步驟。該方案具有通用性好、成本低的優點。
2.2 總體結構設計
1) 硬件設計
硬件設計包括系統硬件電路的連接和FPGA內部邏輯電路的設計。
FPGA內部邏輯電路的設計是以QuartusII為開發環境,用VHDL語言編程實現圖像采集、SRAM總線切換等模塊的功能,用SOPC Builder配置、產生NiosII軟核處理器及必要的外設(用戶自定義外設用VHDL編程實現),然后一起編譯并下載到FPGA的配置芯片中,再由配置芯片完成對FPGA的上電配置,由此形成硬件邏輯電路的連接,實現圖像采集、處理、存儲、顯示、實時控制等功能模塊。
2) 軟件設計
用SOPC Builder生成NiosII處理器系統的同時,也會生成相應的SDK軟件開發包。在這個軟件包的基礎上,開發者可以利用NiosII IDE,移植嵌入式實時操作系統μc/OS-II,編寫C或者C++程序來完成對圖像的二值化、區域分割、特征提取、模式識別等處理過程,最終實現對目標軌跡的跟蹤,實時控制機器人沿規定軌跡運行。
3 關鍵技術問題探討
3.1 圖像采集CCD模塊設計
圖像信息的獲取就是捕捉待處理目標的圖像信息并將其轉換成適合一體機處理的數字信號,這一過程主要包括圖像捕獲、光電轉換及數字化等幾個步驟。目前圖像信息獲取可以使用CCD、CMOS、CIS等傳感器,其中以CCD的應用最為廣泛。
本設計模塊采用1/3寸逐行掃描型黑白面陣CCD圖像傳感器ICX424AL。ICX424AL有效光敏單元為659×494,靈敏度高、暗電流小,帶有電子快門。由三相垂直脈沖(V1、V2、V3)和兩相水平脈沖(H1、H2)驅動工作,水平驅動時鐘頻率為24.154MHz,驅動電壓5V。曝光之后,每一列成像勢阱中的電荷在脈沖的驅動作用下被移至勢阱旁的垂直寄存器當中,然后垂直驅動脈沖發揮作用,每次脈沖驅動垂直寄存器組中的像素電荷向下移一行,而此時最下面一行的像素電荷則被移動到水平寄存器當中。之后水平驅動脈沖發揮作用,脈沖驅動水平寄存器中的像素的電荷向輸出口移動。被移出像素電荷,經過放大器后形成電壓信號輸出。水平寄存器被移空后,剩余電荷再次向下移一行,在水平驅動脈沖作用下,水平寄存器的電荷再次被依次移出。上述過程一直重復直至所有像素電荷被移出。
ICX424AL的驅動時序由CCD信號處理器AD9929產生。AD9929有一個三線式串行接的串行通信接口,通過該接口可以對AD9929時序發生器的相位寄存器組進行操作,發送配置信息或讀取AD9929的工作狀態。AD9929可直接與CCD傳感器相連接,CCD像素模擬電壓信號在AD9929驅動脈沖的作用下,由CCD_IN引腳輸入到AD9929中,經模擬前端采樣、放大和A/D轉換后,產生8位的數字信號由DOUT[0-11]引腳輸出,這些數字信號即為CCD圖像傳感器捕捉到的待測目標的原始圖像信息。
3.2 圖像實時跟蹤算法設計
由CCD模塊負責采集圖像,那么嵌入式系統必須要有完善的圖像跟蹤算法,才能夠實現智能機器人對目標的跟蹤,傳統的圖像跟蹤算法由于運算量較大而存在實時性較差的問題,因此,有必要對圖像跟蹤算法進行實時性優化設計。
目標圖像跟蹤是一個序列圖像處理、識別和測量過程。在跟蹤過程中,目標可能出現大小、形狀、姿態等變化,加上實際環境中的各種干擾,以及圖像處理最小計量單位的精度問題,相關跟蹤得不到絕對最佳的匹配位置,存在測量誤差。因此,為了保證跟蹤的穩定性,需要對圖像跟蹤模板進行自適應更新。圖像跟蹤模板的更新是目標跟蹤中要解決的重要問題之一,圖像跟蹤模板更新過快或過慢,都有可能丟失所跟蹤的目標。判斷圖像跟蹤模板是否需要更新要根據相關的置信度信號,如果相關匹配的置信度高,就可以根據本幀圖像的匹配點處的坐標來更新圖像跟蹤模板;如果置信度低,則說明匹配不穩定,要沿用以前的匹配圖像跟蹤模板對下一幀進行相關匹配。
相關置信度信號是在分析相關匹配算法的基礎上設計出來的,它是一個非常重要的參數。經過分析可知:若匹配點處的峰值很大,且峰值與其它非匹配點的均值之差越大,則表明跟蹤越可靠。定義幀內相關置信度為:
式中:C0是幀內相關置信度;maxR是當前幀匹配點處的誤差累加次數;R是同一幀內M個依次比maxR小的誤差累加次數的均值,如果maxR和R相差越大,則說明該匹配點越可靠。本算法可根據計算速度的需要對M取值,一般可以取M等于20～100的任何值。若C0大于閾值T0,則認為相關匹配值maxR符合幀內置信度,更新圖像跟蹤模板;否則,相關匹配不可靠,不更新圖像跟蹤模板。閾值T0根據圖像的質量和經驗來確定,這里我們取T0=0.6。
實踐證明,在序列圖像跟蹤過程中,若單純地利用當前圖像的最佳匹配位置處的圖像跟蹤模板作為依據進行下一幀圖像的匹配,則跟蹤結果很容易受某一幀發生突變的圖像的影響而偏離正確位置。因此,本系統采用基于置信度的加權自適應模板修正算法:如果當前幀匹配質量很差,則該幀圖像數據不進行修正;而若當前幀匹配質量很好,則該幀圖像數據進行修正,加權修正算法表示如下式:
上式中,T(i,j,t)為當前幀使用的圖像跟蹤模板,O(i,j,t)為當前幀最佳匹配位置的子圖像,T(i,j,t+1)為預測得到的下一幀圖像坐標,α為加權系數(0≤α≤1),該系數的大小根據幀內相關置信度C0,按照下式計算:
4 結束語
本文在嵌入式系統與機器視覺控制系統的交叉點展開研究,目的是將具有重要意義的機器視覺控制系統應用到具有廣泛基礎的嵌入式系統平臺上,拓展機器視覺的應用范圍。通過對機器視覺控制系統及嵌入式系統設計方案的選擇,并對基于嵌入式機器視覺控制系統的關鍵技術問題展開研究,以此為依據,設計了相應的硬件系統和軟件系統,并將其應用到智能機器人視覺的控制上。
參考文獻:
[1] 王耀南,李樹濤,毛建旭.計算機圖像處理與識別技術[M].北京:高等教育出版社,2001.
[2] 段峰,王耀南,雷曉峰.機器視覺技術及其應用綜述[J].自動化博覽,2002,19(3):59-61.
關鍵詞：嵌入式；系統軟件；設計；實現
中圖分類號：TP273.5 文獻標識碼：A 文章編號：1674-7712 （2014） 12-0000-01
當前時代，科學技術快速發展，信息技術被應用于我們日常生活的各個方面。高科技為我們的生活帶來了無限的便利，目前采用高科技手段為人們提供一個安全的生活和工作環境。本文針對嵌入式系統在門禁卡的應用上進行研究，解決了傳統門禁卡很多的不便功能。為實現門禁卡自動、智能化管理提供建議，以此來對門禁卡功能與嵌入式系統軟件設計與實現相關問題進行研究[1]。
一、嵌入式門禁系統設計
（一）嵌入式系統設計介紹。隨著科學技術的快速發展，嵌入式門禁卡系統已經逐漸進入人們的生活，逐漸由傳統的門禁卡系統轉變為現代的生物特征識別技術門禁卡系統。嵌入式系統的門禁卡主要分為了圖像采集、自動照明、語音提示、申請功能、無人監測等具體功能實現[2]。其具體的架構如圖1所示。
圖1 門禁系統功能圖示
（二）系統硬件設計概述。如果要設計出完善的門禁系統，不僅需要軟件系統的支持，還需要硬件支撐，否則整個軟件系統難以實現。嵌入式多功能門禁系統其本質由嵌入式技術與圖像處理技術融合應用。其中嵌入式的硬件支撐硬件結構主要有照明控制、網絡接口、攝像頭、按鍵、CF卡、音頻接口、LVDS以及DDR2等。
二、嵌入式系統在門禁卡中的實現
（一）圖像采集實現。量化后的數字圖像信號和連續信號取樣的數字圖像信號是數字圖像處理的對象，當這些最原始的信號經過圖像處理后即可獲得可觀測的連續信號。對連續信號進行取樣其本質是將信號的空間離散化，而量化則是將離散后的圖像信號幅度上進行離散化，所以量化和取樣后的圖像信號應該是原始連續圖像信號。
對于視頻圖像的獲取方法通常有兩種，一是利用視頻捕捉卡中的SDK工具獲取，二是使用Video for Windows，這給視頻捕獲編程帶來了很大的福利，對視頻捕獲的靈活性有很大的提高。視頻數據的實時采集主要是調用AVICap32.dll來穿件一個AVICap窗口類，它給應用程序提供了一個簡單而方便的數據接口，使用戶能夠訪問音頻和視頻，并且還能在硬盤上對視頻捕獲進行控制，它在捕獲視頻的能力很強，可以直接訪問視頻緩沖區，也不生成中間文件，視頻捕獲的速度快，及時性高，也可以將視頻保存在設置好的文件夾中，整個視頻捕捉過程都可以實現控制[3]。
（二）自動照明實現。整個照明系統主要分為了兩個部分，照明系統通過發送指令給單片機實現對整個電路進行調整。整個照明系統分為控制部分和圖像亮度檢測部分，照明系統中的圖像檢測與電路照明具有很強的聯系。嵌入式軟件系統進行照明攝像控制時，通過采集信息的亮度，而其亮度與圖像的象素有關，將圖像做為一個二維圖像，橫坐標表示圖像各個像素點的灰度級r；縱坐標則表示弧度制出現的概率Pr（r）；那么對于某一個灰度值ri的象素個數為ni。則概率密度為：Pr（r）= ； =1。
（三）語音提示實現。該系統運用的是ALC655音頻解碼器，Mic用于連接麥克風，Line用于錄制聲源的聲音，Audio_Out用于揚聲器或者耳機。本系統主要根據不用的命令來實現功能，通過調用不同文件得到不同的效果，根據不同情況播放不同的提示音。系統中的MFC附帶的音頻播放組可以有效的提高開發是速度，通過媒體控制接口API實現停止功能MCI提供了控制媒體接口的能力，對波形音頻設備、CD/視頻播放設備等媒體進行控制。系統對音頻的播放采用的是DirectX，作為低級應用程序的編程接口，在開發上降低難度。對于聲音，主要的API是DirectSound，具備播放、處理混音、錄音等功能，Microsoft DirectSound API為聲音的捕獲、播放、混音的處理、錄音提供了鏈接，DirectSound可以給多媒體提供直接訪問聲音設備、低延遲混合、硬件加速。
（四）申請功能實現。所謂的申請來訪功能主要門禁卡在進行檢測的時候如果遇到不相匹配者，則需要進行申請之后才能夠進入。系統通過語音告知模塊的主人，采取系統中斷方式來進行受訪申請。受訪者來進行訪問申請時，需要按下按鈕然后系統給予語音提示，并且顯示出來訪者的面貌，以此來進行判斷，決定通過或者拒絕。嵌入式軟件系統在門禁卡的顯示上將來訪者的信息顯示在LVDS屏幕桑，然后通過系統對來訪人員進行判斷[4]。
（五）無人監測功能實現。無人監測功能則是當受訪者進行訪問時，遇到公司無人的時候，由門禁卡系統提示訪問者內部無人，并且拍下來訪者的照片，發送到系統設定的郵箱之中。在此自動發送郵件的功能中，該系統主要采取以太網作為接口進行數據通訊，并且根據TCP/IP協議來發送報文，實現信息交換。
三、結束語
隨著科學技術的不斷發展，新型的軟件技術被應用到我們日常的生活之中，本文主要針對嵌入式系統在門禁卡中的應用情況，以及在系統設計過程中所占據的地位進行研究。實現嵌入式軟件系統在門禁卡中的應用探索，主要針對門禁卡的各項功能的設計與實現進行了詳盡的介紹，希望為采用嵌入式方法進行門禁卡開發的企業提供借鑒。
參考文獻：
[1]周海龍.嵌入式門禁系統的設計與實現[D].西安電子科技大學，2012.
[2]吳若無.基于光學逆向器門禁的驅動和檢測系統設計與實現[D].電子科技大學，2013.
