【正文】 并且寫入和擦除的速度也很快，是高數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的最佳選擇。這兩種結(jié)構(gòu)性能上的異同步如下：1. NOR的讀速度比NAND稍快一些；2. NAND的寫入速度比NOR快很多；3. NAND的擦除速度遠(yuǎn)比NOR快；4. NAND的擦除單元更小，相應(yīng)的擦除電路也更加簡(jiǎn)單；5. NAND閃存中每個(gè)塊的最大擦寫次數(shù)是百萬(wàn)次，而NOR的擦寫次數(shù)是十萬(wàn)次。此外，NAND的實(shí)際應(yīng)用方式要比NOR復(fù)雜得多。NOR可以直接使用，并在上面直接運(yùn)行代碼。而NAND需要I/O接口，因此使用時(shí)需要驅(qū)動(dòng)程序。不過(guò)當(dāng)今流行的操作系統(tǒng)對(duì)NAND Flash都有支持。由于以上Flash的特性決定了，在嵌入式設(shè)備中，我們一般會(huì)把只讀屬性的映象文件，如啟動(dòng)引導(dǎo)程序、內(nèi)核、文件系統(tǒng)文件存放在NOR Flash中，而把一些讀寫類的文件，如用戶應(yīng)用程序等存放在NAND Flash中。出于成本的考慮，選用低容量昂貴的NOR Flash存儲(chǔ)啟動(dòng)引導(dǎo)程序和內(nèi)核，而把文件系統(tǒng)存放在NAND Flash中。在核心板上，用兩片HY57V561620構(gòu)成64M的SDRAM，用作系統(tǒng)內(nèi)存，同時(shí)在nCS0連接了一片16M NOR FLASH，用于存放引導(dǎo)程序和操作系統(tǒng)內(nèi)核。在nCS1連接了一片64M NAND FLASH，用于存放文件系統(tǒng)和應(yīng)用程序，做海量存儲(chǔ)使用。 觸摸屏接口觸摸屏按其工作原理的不同分為表面聲波屏、電容屏、電阻屏和紅外屏幾種[38]。電阻觸摸屏是一種對(duì)外界完全隔離的下作環(huán)境，不怕灰塵和水汽，它可以用任何物體來(lái)觸摸，可以用來(lái)寫字畫畫，比較適合下業(yè)控制領(lǐng)域使用，并且具備輕、薄、功耗低的特性，本系統(tǒng)用的是電阻屏。UCB1400是一款特殊的芯片，其主要功能是用作立體式音頻解碼器，另外它還有觸摸屏接口和電源管理接口。在系統(tǒng)的板上主要用作Xscale AC處理單元的接口電路和觸摸屏的數(shù)模轉(zhuǎn)換電路。觸摸屏接口可直接連接四線制觸摸屏。其內(nèi)建10位A/D轉(zhuǎn)換，提供讀取觸摸屏和電源管理參數(shù)的能力。10個(gè)通用I/O引腳可向系統(tǒng)提供可編程輸入輸出。在應(yīng)用的過(guò)程中，存在著飛點(diǎn)。所謂的飛點(diǎn)[40]，是指由于觸摸屏的電氣噪聲和機(jī)械誤差影響A/D轉(zhuǎn)換的輸入電壓使轉(zhuǎn)換后的坐標(biāo)值偏離了實(shí)際筆觸點(diǎn)的位置。在觸摸屏中，由于AD轉(zhuǎn)換器的前端電路具有高輸入阻抗，因此特別容易受到電氣噪聲的影響。在硬件電路中，需要對(duì)帶有觸摸屏控制器的電路小心布局。通常在AD轉(zhuǎn)換器輸入端增加低通濾波器來(lái)減小各種噪聲。此外還需要在程序中使用一定的方法去除飛點(diǎn)。在本系統(tǒng)中，去除飛點(diǎn)的操作過(guò)程是：對(duì)同一個(gè)筆觸點(diǎn)進(jìn)行3次數(shù)據(jù)讀取，如果其中最大值和最小值之間的差異大于50時(shí)，則認(rèn)為此點(diǎn)為飛點(diǎn)，應(yīng)舍棄。如果差異不大，則取中間值作為該點(diǎn)的坐標(biāo)值。 IDE電路IDE即Integrated Drive Electronics，它的本意是指把控制器與盤體集成在一起的硬盤驅(qū)動(dòng)器，我們常說(shuō)的IDE接口，也叫ATA(Advanced Technology Attachment)接口。 USB概述HID全稱為“Human Interface Devices”人機(jī)交互設(shè)備。通過(guò)人機(jī)交互設(shè)備來(lái)方便使用者控制操作系統(tǒng)。典型的HID設(shè)備包括：鍵盤、位置標(biāo)定設(shè)備（鼠標(biāo)、跟蹤球、游戲操縱桿等）和面板控制設(shè)備（旋鈕、開(kāi)關(guān)、按鈕和滑塊等等）。這些控制可以應(yīng)用于：電話、VCR遠(yuǎn)程控制、游戲等領(lǐng)域中。例如：數(shù)據(jù)手套、調(diào)節(jié)閥、舵輪等。USB全稱是“Universal Serial Bus”，意為“通用串行總線”，由Compaq、DEC、IBM、Intel、NEC、微軟以及Northern Tele等公司于1994年11月共同提出的，主要目的就是為了解決接口標(biāo)準(zhǔn)太多的弊端。USB使用一個(gè)4 針插頭作為標(biāo)準(zhǔn)插頭，采用菊花瓣形式把所有外設(shè)連接起來(lái)，最多可連接127個(gè)外設(shè)。它采用串行方式傳輸數(shù)據(jù)，支持多數(shù)據(jù)流和多個(gè)設(shè)備并行操作，允許外設(shè)熱插拔。USB有兩個(gè)規(guī)范。它的傳輸速率達(dá)到了480Mbps，折算為MB為60MB/s，足以滿足大多數(shù)外設(shè)的速率要求?！霸鰪?qiáng)主機(jī)控制器接口”(EHCI)。 ARM與DSP接口設(shè)計(jì)主機(jī)并行接口(HPI)是一個(gè)并行端口，主處理器通過(guò)它可以直接訪問(wèn)CPU存儲(chǔ)空間。主機(jī)器件對(duì)接口具有主動(dòng)控制權(quán)，這樣就增加了訪問(wèn)的容易度。主機(jī)和CPU可以通過(guò)內(nèi)部或外部存儲(chǔ)器交換信息，還可以直接訪問(wèn)存儲(chǔ)器映射的外設(shè)。HPI與CPU存儲(chǔ)空間的互連是通過(guò)DMA或增強(qiáng)的DMA(EDMA)控制器實(shí)現(xiàn)的。主機(jī)和CPU都可以對(duì)HPI控制(HPIC)寄存器進(jìn)行訪問(wèn)。通過(guò)使用外部數(shù)據(jù)和接口控制信號(hào)，主機(jī)可以訪問(wèn)HPI地址(HPIA)寄存器、HPI數(shù)據(jù)(HPID)寄存器和HPIC[41] [42]。 本章小結(jié)硬件是整個(gè)系統(tǒng)的基礎(chǔ)，本章對(duì)硬件從整體結(jié)構(gòu)上進(jìn)行了說(shuō)明，其中主要包括動(dòng)態(tài)稱重模塊和控制模塊的建立。在動(dòng)態(tài)稱重模塊中，對(duì)傳感器的選擇、AD的應(yīng)用、數(shù)據(jù)處理模塊進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)，并設(shè)計(jì)了數(shù)據(jù)傳輸接口、數(shù)據(jù)據(jù)存儲(chǔ)接口等，作為高速傳輸數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)大量數(shù)據(jù)使用。在控制模塊中，對(duì)其核心板上的資源進(jìn)行了設(shè)計(jì)，擴(kuò)展了人機(jī)接口、存儲(chǔ)接口等，以便嵌入Windows CE操作系統(tǒng)，這為下一步軟件設(shè)計(jì)奠定了良好的基礎(chǔ)。第4章 軟件設(shè)計(jì)與試驗(yàn)結(jié)果分析通過(guò)前幾章的敘述，建立了整個(gè)系統(tǒng)的工作平臺(tái)，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)的硬件，但是僅有這些是不夠的，還要編寫相應(yīng)的軟件來(lái)驅(qū)動(dòng)硬件，使之工作。對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行相應(yīng)的試驗(yàn)，并分析試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)本系統(tǒng)的性能進(jìn)行評(píng)估。在本系統(tǒng)中，軟件主要有以下幾個(gè)部分：1. 整個(gè)平臺(tái)的工作流程；2. 控制模塊上的信息管理系統(tǒng)。在控制模塊上，在PXA270中嵌入Windows CE操作系統(tǒng)，用Platform Builder(PB)對(duì)Windows CE內(nèi)核進(jìn)行裁剪和定制，用Embedded Visual C++(EVC)編寫相應(yīng)的信息管理系統(tǒng)；3. 動(dòng)態(tài)稱重的算法實(shí)現(xiàn)軟件和AD轉(zhuǎn)換器工作流程。 系統(tǒng)工作流程采用的Intel XScale架構(gòu)的PXA270可以嵌入Linux、Wince等操作系統(tǒng)，在本設(shè)計(jì)中，使用的是Wince操作系統(tǒng)[43]。Windows CE是一個(gè)具有搶先式多任務(wù)功能，并且有強(qiáng)大通信能力的嵌入式操作系統(tǒng)。也是微軟公司專門為移動(dòng)設(shè)備和消費(fèi)類電子產(chǎn)品、嵌入式應(yīng)用等非PC領(lǐng)域而全新設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)產(chǎn)品，因此根據(jù)其應(yīng)用環(huán)境的特點(diǎn)，Windows CE被設(shè)計(jì)成具有高度模塊化、良好實(shí)時(shí)性、強(qiáng)大通信能力、支持多種CPU的嵌入式操作系統(tǒng)。Platform Builder是為基于微軟Windows CE操作系統(tǒng)定制嵌入式平臺(tái)而提供的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境(IDE)。它提供了所有進(jìn)行設(shè)計(jì)、創(chuàng)建、編譯、測(cè)試和調(diào)試Windows CE平臺(tái)的工具[44]。它運(yùn)行在Windows下，程序設(shè)計(jì)人員可以通過(guò)它來(lái)設(shè)計(jì)和定制內(nèi)核、選擇系統(tǒng)的特性，然后進(jìn)行編譯和調(diào)試。還可以利用它來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)等。也就是說(shuō)，可以能過(guò)Platform Builder對(duì)Windows CE的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行裁剪，對(duì)于一些不必要的組件（如自動(dòng)取款機(jī)中的媒體播放功能等）可以不必添加到定制的內(nèi)核里，而對(duì)于一些必須的組件則可以通過(guò) 這個(gè)工具靈活的進(jìn)行添加。在本系統(tǒng)中，整個(gè)工作流程如圖41所示。整個(gè)流程的實(shí)現(xiàn)是在前面設(shè)計(jì)的系統(tǒng)平臺(tái)和硬件的基礎(chǔ)上，通過(guò)在WindowsCE上編程來(lái)實(shí)現(xiàn)的。操作系統(tǒng)內(nèi)核裁剪與定制是用Platform Builder來(lái)實(shí)現(xiàn)的，用其編寫硬件的驅(qū)動(dòng)程序，然后整合成模塊，定制進(jìn)Windows CE中，使硬件工作。Windows CE操作系統(tǒng)是基于Win32 API的，因此Windows CE下的應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)與在Windows XP下進(jìn)行程序設(shè)計(jì)是類似的。Embedded Visual C++(EVC)提供了開(kāi)發(fā)Windows CE應(yīng)用程序的集成開(kāi)發(fā)環(huán)境與工具，可以很好的幫助我們創(chuàng)建、編譯與調(diào)試編寫的應(yīng)用程序。在本系統(tǒng)中，信息管理系統(tǒng)的軟件就是用EVC來(lái)編寫的。 稱重模塊軟件稱重模塊軟件主要包括稱重算法的實(shí)現(xiàn)和AD轉(zhuǎn)換器的軟件。，實(shí)現(xiàn)流程如下：系統(tǒng)根據(jù)實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)序列，用最小二乘法估計(jì)離散化式(214)中的參數(shù)，據(jù)此遞推計(jì)算系統(tǒng)的輸入，為離散化的汽車重量序列，計(jì)算系統(tǒng)的輸入序列取均值得到汽車的重量值。 稱重算法試驗(yàn)結(jié)果 動(dòng)載質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)一般是指砝碼，用其對(duì)各種非自動(dòng)衡器進(jìn)行檢測(cè)，這是大家比較熟悉的。它是借助于放置在秤臺(tái)上的砝碼的已知質(zhì)量，與秤的示值比較，從而找到誤差，達(dá)到質(zhì)量傳遞、準(zhǔn)確一致的目的。然而采用這種方法對(duì)動(dòng)態(tài)稱重性能進(jìn)行檢測(cè)卻是無(wú)能為力、難以勝任的。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)砝碼只能在靜止?fàn)顟B(tài)下對(duì)衡器進(jìn)行檢測(cè)，無(wú)法模擬反映出運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下的被稱物體與衡器接觸通過(guò)時(shí)因振動(dòng)、沖擊帶來(lái)的影響。為不脫離實(shí)際，體現(xiàn)出汽車動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的本質(zhì)技術(shù)性能指標(biāo)，不違背檢測(cè)的真正價(jià)值，動(dòng)態(tài)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的建立正被提到議事日程。目前通用的幾種典型的動(dòng)態(tài)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)如下：1. 以適當(dāng)?shù)钠囓圀w結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，經(jīng)重新設(shè)計(jì)或改造，再配備一定數(shù)量的祛碼、起吊機(jī)構(gòu)、車速表、油耗表等，將其直接開(kāi)到現(xiàn)場(chǎng)，就能完成檢測(cè)任務(wù)。這種動(dòng)態(tài)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)由于是專門制作，所以具有精度高、工作效率高、可靠性好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)。其不足之處是，建立是需要投入較多的資金。2. 充分利用現(xiàn)有的檢衡車，改善運(yùn)動(dòng)性能，裝配有關(guān)檢測(cè)儀表，考核空車重量變化的影響因素，以及采取相應(yīng)措施，保證作為動(dòng)態(tài)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)使用時(shí)達(dá)到應(yīng)有的準(zhǔn)確度。3. 臨時(shí)動(dòng)態(tài)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)形式。這是一種在當(dāng)?shù)卣也坏蕉F(xiàn)場(chǎng)又急需檢測(cè)時(shí)采用的一種形式，它首先應(yīng)具備如下基本條件：第一，有砝碼，其質(zhì)量允差要符合要求，合計(jì)質(zhì)量值不少于被檢衡器的二分之一最大稱量值；第二，有臺(tái)合格的衡器，其靜態(tài)稱量范圍、各稱量點(diǎn)的重復(fù)性、準(zhǔn)確度等技術(shù)指標(biāo)不能超差；第三，有輛適宜的汽車，其空車重量、載貨重量、車體尺寸等有代表性。本文試驗(yàn)動(dòng)載質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)采用標(biāo)準(zhǔn)砝碼、電動(dòng)小汽車。，通過(guò)不同的砝碼組合來(lái)改變動(dòng)載的質(zhì)量。小車行駛速度按勻速計(jì)算，其具體數(shù)值根據(jù)承載板寬度和稱重時(shí)間來(lái)確定。對(duì)試驗(yàn)結(jié)果分析的目的是確定穩(wěn)重系統(tǒng)稱重示值與動(dòng)載質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)之間之差，評(píng)估稱重系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)據(jù)和技術(shù)需求參數(shù)之間的一致性（本文參照ASTME131894標(biāo)準(zhǔn)）。試驗(yàn)結(jié)果按相對(duì)誤差和給定精度下的可靠度進(jìn)行分析。計(jì)算公式如下： (41)式中 ——相對(duì)誤差；——稱重系統(tǒng)產(chǎn)生的整車質(zhì)量；——標(biāo)準(zhǔn)動(dòng)載質(zhì)量。式(42)確定符合某一給定精度時(shí)的可靠度： (42)式中 ——給定精度下的可靠度；N——所有被觀測(cè)數(shù)據(jù)的總數(shù)目；n——沒(méi)有超出給定精度的數(shù)據(jù)項(xiàng)數(shù)目。 稱重系統(tǒng)的靜態(tài)標(biāo)定靜態(tài)標(biāo)定的目的是確定稱重系統(tǒng)產(chǎn)生的數(shù)字和質(zhì)量的關(guān)系。其方法是將不同質(zhì)量的砝碼放置在承載板靠近后緣的位置，每一質(zhì)量的砝碼進(jìn)行6次測(cè)量，記錄試驗(yàn)結(jié)果，然后計(jì)算每一個(gè)砝碼檢測(cè)數(shù)據(jù)的均值，其結(jié)果如表41。表41 靜態(tài)標(biāo)定試驗(yàn)數(shù)據(jù)Table41 Static demacate test data砝碼重(g)稱重系統(tǒng)輸出重量均值123456392290145計(jì)算滿足均值和砝碼質(zhì)量為等式的超定方程組的最小二乘意義上的解，該解即為稱重系統(tǒng)標(biāo)定的系數(shù)。即解如下方程組： (43)得到。本章主要對(duì)系統(tǒng)的工作流程、超載的信息管理系統(tǒng)、稱重算法的實(shí)現(xiàn)和AD的工作流程的軟件進(jìn)行了討論與設(shè)計(jì)，結(jié)合硬件，通過(guò)軟件實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的運(yùn)行。并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)，對(duì)所得結(jié)果進(jìn)行了分析，驗(yàn)證了本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)的可行性、先進(jìn)性和性能高等特點(diǎn)。結(jié)論近二十年來(lái)，為了實(shí)現(xiàn)公路超載運(yùn)輸?shù)目茖W(xué)管理，國(guó)際上多數(shù)國(guó)家，都很重視研究、試制、安裝檢測(cè)公路行駛車輛的動(dòng)態(tài)情況的設(shè)備。許多國(guó)家，己經(jīng)在本國(guó)的公路網(wǎng)內(nèi)、在行駛公路超載運(yùn)輸車輛較多的路段，安裝了運(yùn)輸車輛動(dòng)態(tài)稱量設(shè)備。有的國(guó)家，還在集中力量研究、試制、改進(jìn)和生產(chǎn)、安裝檢測(cè)、記錄通行公路車輛軸數(shù)、軸距、軸載質(zhì)量、總質(zhì)量、車輛類別等項(xiàng)目的車輛檢測(cè)系統(tǒng)，為公路超載運(yùn)輸車輛的監(jiān)督檢測(cè)和管理，提供科學(xué)依據(jù)。在國(guó)內(nèi)，雖然有關(guān)部門進(jìn)行了多種動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)，但是其性能并沒(méi)有得到多大的改善，究其原因是系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)仍沿用傳統(tǒng)靜態(tài)秤的設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)、采用簡(jiǎn)單的數(shù)字濾波處理；沒(méi)能對(duì)稱重的計(jì)量方法和信號(hào)處理方法進(jìn)行深入的研究，嚴(yán)格的講該產(chǎn)品只能算是準(zhǔn)動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)。測(cè)量正常行駛的車輛的重量時(shí)，由于稱重信號(hào)中包含低頻隨機(jī)干擾，且采樣得到的信號(hào)太短，無(wú)法采集到穩(wěn)定后的稱重信號(hào)。因此必須尋找新的稱重計(jì)量方法和數(shù)據(jù)處理方法。本文圍繞著解決這些問(wèn)題，從車輛受力的分析入手，建立了汽車的力學(xué)二階系統(tǒng)模型，并通過(guò)數(shù)字仿真和模型試驗(yàn)確定其實(shí)用性。在些基礎(chǔ)上，構(gòu)建了DSP和ARM相結(jié)合的檢測(cè)系統(tǒng)。系統(tǒng)中，一部分使用光纖傳感器接收壓力信號(hào)，避免了受外界環(huán)境、電磁干擾等的影響，使信號(hào)得以保真。使用高精度的AD轉(zhuǎn)換器AD7714，配合DSP TMS320DM642實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的高速采集與處理，滿足了汽車動(dòng)態(tài)稱重的實(shí)時(shí)性的要求，使稱重精度得以保證和提高。另一部分使用ARM(PXA270)設(shè)計(jì)的控制管理模塊接收DSP傳過(guò)來(lái)的稱重?cái)?shù)據(jù)，在其上完成了相應(yīng)的管理系統(tǒng)的構(gòu)建、控制、顯示和輸入控制命令等任務(wù)。采用了實(shí)時(shí)的嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE，使系統(tǒng)可以在多線程下工作，并能及時(shí)響應(yīng)系統(tǒng)的各種請(qǐng)求。在本文中完成了對(duì)稱重算法、信息管理系統(tǒng)和工作流程等軟件的設(shè)計(jì)與編寫，使整個(gè)系統(tǒng)得以更好的運(yùn)行。最后對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了試驗(yàn)并對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了誤差分析，系統(tǒng)的稱重精度可以達(dá)到177。4%，與ASTM E131894標(biāo)準(zhǔn)給出的III類動(dòng)態(tài)稱重系統(tǒng)的精度177。6%（相應(yīng)的置信度95%）相比，系統(tǒng)的性能得到提高。本文進(jìn)一步的工作是在實(shí)際中進(jìn)行測(cè)試并應(yīng)用。致謝本論文的選題、課題的研