基于脑机接口的嵌入式技术研究

论文题目: 基于脑机接口的嵌入式技术研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 光学工程

作者: 周百龙

导师: 程晓曼

关键词: 嵌入式系统,设备驱动

文献来源: 天津理工大学

发表年度: 2005

论文摘要: 脑-机接口(Brain-Computer Interface )是在人脑和计算机或其他电子设备之间建立的一种直接的信息交流和控制,是一种不依赖于常规大脑输出通路(外周神经和肌肉组织)的全新的信息交流系统. BCI作为一种全新的信息交换和控制技术,将能为瘫痪病人,特别是那些丧失了基本肢体运动功能但思维正常患者,提供一种与外界进行信息交流和控制的新途径。在通常试验条件下, BCI系统由专门的PC系统来完成各种操作。由于PC机体积庞大使得BCI的实际应用受到阻碍因此,现代嵌入式系统的发展使BCI处理控制系统的微型化,实用化成为了可能。嵌入式系统产业近年来持续迅猛发展,正广泛应用于移动计算设备,网络设备、工控设备、信息家电、汽车电子、娱乐设施、仪器仪表等领域。如何合理选择软硬件平台,设计一个良好的嵌入式应用系统是当今的一个难点。在此背景下,我们将嵌入式系统与嵌入式Linux技术相结合,基于Samsung公司的S3C44BOX处理器和uClinux操作系统,建立起了系统的软硬件平台。本论文首先介绍了基于脑电信号的BCI系统和嵌入式的发展现状,并且阐述了嵌入式技术应用于BCI的可行性,以及发展前景。第二章介绍了嵌入式系统及嵌入式操作系统,并提出了实现方案。第三章深入分析了GNU-uClinux操作系统,包括uClinux操作系统的主要系统特性。第四章介绍了Linux设备驱动程序的编写,并具体论述了LCD驱动的设计。第五章介绍了脑电信号数据A/D转换及驱动的设计。第六章给出了总结和展望。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章 绪论

1.1 BCI系统简介

1.2 嵌入式系统定义及简介

1.2.1 嵌入式系统的发展现状

1.2.2 嵌入式系统的特点

1.2.3 嵌入式系统的应用

1.3 典型的嵌入式系统

1.4 嵌入式系统应用于BCI的前景

第二章 系统方案的选择

2.1 嵌入式处理器

2.1.1 嵌入式微处理器(Embedded Micro Processor Unit，EMPU)

2.1.2 嵌入式微控制器(Embedded Microcontroller Unit，EMCU)

2.1.3 嵌入式DSP处理器器（Embedded Digital Signal Processor, EDSP)

2.1.4 嵌入式片上系统(System On Chip)

2.2 常用的微处理器

2.2.1 ARM/StrongARM

2.2.2 MIPS

2.2.3 PowerPC

2.2.4 x86

2.2.5 68K/Coldfire

2.3 嵌入式处理器的选择

2.4 嵌入式操作系统

2.4.1 VxWorks

2.4.2 pSOS

2.4.3 QNX/Neutrino

2.4.4 LynxOS

2.4.5 嵌入式Windows CE操作系统

2.4.6 嵌入式Linux操作系统

第三章 基于GNU-uClinux的软件平台

3.1 uClinux内核源文件的组织介绍

3.2 uClinux内存管理

3.2.1 标准Linux使用的虚拟存储器技术

3.2.2 uClinux针对NOMMU的特殊处理

3.3 uClinux的进程与线程分析

3.3.1 标准Linux系统对进程、线程的管理

3.3.2 uClinux的多进程处理

3.4 uClinux的固件管理和MTD文件系统

3.5 uClinux的Root文件系统

3.5.1 常用Root文件系统

3.5.2 uClinux的可执行文件格式

3.6 uClinux的库

3.7 uClinux的其他方面

第四章 Linux设备驱动程序编写

4.1 Linux设备驱动程序概述

4.1.1 Linux设备驱动程序概念

4.1.2 Linux设备驱动程序特点

4.1.3 Linux设备驱动程序组成

4.2 Linux设备驱动程序基本实现方法

4.2.1 LKM (Loadable Kernel Module)实现机制

4.2.2 Linux设备驱动程序的工作原理

4.2.3 字符设备驱动程序的基本方法

4.3 Linux设备驱动程序需要解决的一般问题

4.3.1 内存管理问题

4.3.2 中断处理

4.3.3 I/O端口

4.3.4 DMA处理

4.4 LCD液晶显示模块以及驱动函数和显示任务

4.4.1 LCD模块的设计

4.4.2 显示模块的驱动程序和显示任务

第五章 数据采集方案设计

5.1 脑电a波特征

5.2 内置A/D模块驱动函数

5.2.1 A/D 转换器

A/D 转换器结构框图

A/D 转换器寄存器功能描述

A/D转换时间

睡眠模式

ADC参考针脚的配置

ADC数据读取的问题

A/D 转换特殊寄存器

5.2.2 驱动函数以及测试函数

第六章 总结和展望

论文工作总结

后续工作展望

参考文献

攻读硕士期间发表的论文

攻读硕士期间参与的科研项目和获得的奖励

致谢

发布时间: 2007-08-01

参考文献

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• [4].嵌入式Linux监控系统软件平台设计[D]. 杨继光.天津大学2006
• [5].基于CORTEX-M4和MQX的直立平衡小车系统设计[D]. 周广涛.太原科技大学2014
• [6].嵌入式工业监控系统的设计与实现[D]. 崔晓明.北京交通大学2007
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• [8].轮式机器人的分析与设计[D]. 谭玉林.西华大学2010
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