基于ARM的多媒体电跑控制系统研究

论文摘要

现在人们的目光越来越多的聚焦到健康,由此人们对有氧健身器材也越来越关注。传统的训练方式使得锻炼单一枯燥,所以将嵌入式技术与健身器材相结合的趋势越来越明显,这样也增加了人们训练乐趣和积极性。在嵌入式技术与健身器材相结合方面,单片机作为低成本、高可靠性的代表,普遍应用于中低档有氧健身器材中,技术虽然成熟,但是由于资源限制,缺乏互动性和扩展性。课题的主要研究内容是基于ARM嵌入式技术开发控制系统,利用ARM在集成度、可编程逻辑、图形图像处理、网络方面的优点,将ARM与健身器材相结合,将具有娱乐性的视频播放等功能应用到系统设计中,并且配合友好的触摸屏操作界面,提高健身器材的互动性和扩展性。本文先论述了控制系统的确定和实现方案,并最终确定了基于ARM的硬件开发平台,结合WinCE系统,以满足高性能的处理要求,并选用samsungS3C2440作为系统的控制芯片,给出主要功能模块的设计方案。论文着重完成系统地软件控制程序和硬件电路的部分设计。在硬件电路设计上,以ARM为核心,结合外围电路和专用芯片,建立系统的体系架构。在软件控制程序中,主要实现了画面和字符的叠加,多路开关量的输入输出,串行通信,采集运动参数进行计算和显示,开机自动校准等功能,搭建起电动跑步机的控制系统。第二个重要内容是Wince系统地定制。在Platform Builder开发环境下进行WindowsCE嵌入式操作系统定制,包括设计、创建、编译、测试和调试,最后将生成BSP,执行在硬件开发板上的各种调试任务,同时支持人机界面、局域网组建等功能。最后,根据本系统实际研究开发结果,总结分析了系统的特点,并对下一步设计工作进行了展望。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 前言
• 1.1 课题背景
• 1.2 嵌入式技术在健身器材中的应用现状
• 1.3 课题研究关键技术以及内容
• 2 健身控制系统
• 2.1 有氧健身器材
• 2.2 总体设计方案
• 2.2.1 ARM+WinCE 系统
• 2.2.2 跑步机控制系统
• 2.2.3 视频播放和画面叠加系统
• 2.2.4 网络功能
• 2.3 本章小结
• 3 硬件电路设计
• 3.1 ARM 处理器
• 3.1.1 CPU 内核概述
• 3.1.2 系统的工作状态
• 3.1.3 操作模式
• 3.1.4 三星 S3C2440 处理器简介
• 3.1.5 异常
• 3.2 主控制系统设计
• 3.2.1 电源电路及掉电检测电路
• 3.2.2 SDRAM 存储接口电路
• 3.2.3 FLASH 存储接口电路
• 3.2.4 视频信号解码与显示电路
• 3.2.5 音频信号处理电路
• 3.2.6 串行通信电路
• 3.2.7 触摸屏控制电路
• 3.2.8 key 控制电路
• 3.3 变频调速系统设计
• 3.3.1 变频调速技术介绍
• 3.3.2 变频驱动电路设计
• 3.4 本章小结
• 4 WinCE 系统
• 4.1 WinCE 嵌入式实时操作系统
• 4.1.1 嵌入式实时操作系统
• 4.1.2 WinCE 嵌入式实时操作系统
• 4.1.3 WinCE 的结构
• 4.1.4 WinCE 的特点
• 4.1.5 WinCE 的实时性分析
• 4.2 WinCE 的定制
• 4.2.1 Platform Builder
• 4.2.2 用Platform Builder 定制Windows CE 内核
• 4.2.3 用Platform Builder 对裁减内核进行优化
• 4.2.4 整个系统的编译过程
• 4.3 本章小结
• 5 软件设计
• 5.1 驱动程序设计
• 5.1.1 设备驱动开发
• 5.1.2 串行通信驱动
• 5.1.3 触摸屏驱动
• 5.2 应用程序设计
• 5.2.1 应用程序开发的界定
• 5.2.2 应用程序开发过程
• 5.2.3 多媒体播放设计
• 5.2.4 叠加程序
• 5.3 控制程序设计
• 5.3.1 主程序设计
• 5.3.2 自动校准程序
• 5.3.3 心率控制程序
• 5.3.4 预置健身程序
• 5.4 本章小结
• 6 总结与展望
• 6.1 总结
• 6.2 展望
• 参考文献
• 硕士期间发表论文情况
• 个人简历
• 致谢