第一篇：基于嵌入式終端的票控機的研究與設計分析論文
為了提高商業環境的規范性，很多地方都采用了票據進行管理，例如煤炭銷售票、旅游景點的門票等。但是也造成了很多假票的產生，如何來保證票據的真實性和安全性是急需解決的問題。出具票據的核心是控制機，因此保證票據的真實性和安全性的關鍵就是控制機所具有的安全性。
目前，為保障數據的安全性有多種解決辦法，主要有CA認證技術、USB Key技術和RSA,DSA,MD5等數據加密算法，但是如何將這幾種核心技術融合在一起，結合各個算法的優點還比較少，因此，有必要結合這幾種技術進行系統的研究提出一種較為合理的為保障數據安全的綜合應用方案。
1控制機系統的設計
控制機的體系結構中最低層的是硬件平臺，采用的是嵌入式主機;第2層是虛擬硬件層，虛擬硬件層把硬件平臺跟嵌入式XPE操作系統相隔離，解除了硬件平臺跟操作系統層的藕合度，虛擬硬件層與硬件平臺緊密相連，其向XPE操作系統提供了硬件平臺的接口，這樣當硬件平臺發生變化時第3層的XPE操作系統及上層都不用變化，保證了操作系統可以在不同的硬件平臺上移植，嵌入式操作系統內核對硬件的相關操作主要包括系統啟動初始化、任務上下文管理、中斷異常管理以及時鐘管理，都是通過硬件虛擬層來實現的;第3層的XPE操作系統通過虛擬硬件層所提供給其的接口來控制硬件平臺，XPE是Windows操作系統的組件化版本，所以控制機軟件完全可以不需做任何的改動運行在XPE系統上，而最終的XPE系統體積要遠遠小于XP系統，而且速度更快;第4層是安全控制層，安全控制層采用多種安全控制措施來保證運行在控制機上的應用軟件的安全性。
2控制機的安全性設計
控制機系統在安全性方面主要是用來保證操作人員的合法性、用戶所使用的控制機的合法性和數據傳輸過程中的數據安全性3大部分。
2.1操作人員的合法性
使用控制機的用戶必須是經過上級部門所注冊的用戶，而未經注冊的用戶是不允許操作本系統的。為了解決用戶是否合法，系統采用了給經過注冊的用戶發放一個USB Key，用戶在使用控制機之前，先在票控機上插入USB Key，然后輸入固定密碼和隨機密碼進行登錄。通過這種方式可以避免非法人員使用控制機。
USB kye具有存儲容量大、數據保密性好、抗干擾(包括抗電磁干擾)能力強、存儲可靠、讀寫設備簡單、操作速度快、脫機工作能力強及應用范圍廣等優點嘆USB Key現在已經成為離線電子數據存儲的主流技術，廣泛應用于身份識別、支付工具、加密/解密、信息存儲。
2.2控制機的合法性
為了防止未經認證的控制機在系統中使用，給每一個控制機都鉛封了一個唯一的序列號，通過這種方式解決了在使用控制機時的不可抵賴性。
2.3數據傳輸過程加密
數據由控制機到后臺管理系統的傳輸過程中，為了防止對數據的非法篡寫和更改，對數據采用了加密處理。通常所使用的加密算法有RSA,DSA,MD5等數據加密算法等。
3基于控制機的票控機的實現
煤炭銷售票可以對煤炭的產運等各個環節進行監管，從而可以實現煤炭行業的健康可持續發展。但是由于煤炭管理票據的繁多且沒有統一的標準，各單位所采用的都是自身的票據體系，這樣在實際的工作中會產生如下問題。
(1)各部門數據的不統一，造成后期難以進行統計。如過磅票和銷售票數據不一致，調運單與銷售票數據不一致。
(2)礦端開票手續復雜。在礦端需要開具幾種不同的票，每種票都有專門的開票流程、工具和紙張，這就造成了開票的繁瑣。
(3)運輸單位的查票手續復雜。煤炭運輸單位在運輸過程中經過相關的檢查單位查票時所需要的票不同，造成手續復雜。
(4)所涉及的相關票據沒有加入防偽驗證功能，造成在使用過程中大量的被復制偽造假票的問題。
為了使煤炭銷售票管理規范化、網絡化、數據化、可控化，從而可以堵住現有銷售票使用的漏洞，進而維護煤炭生產、銷售和運輸產業的健康發展。提出建立一套煤炭銷售票管理系統，其包括票控終端機、后臺管理系統和數據分發3大部分。通過信息化手段對煤炭銷售票工作的分發、領用、使用、回收、核銷等各個環節進行準確、快速、高效的管理，變人工售票為軟件及硬件售票，通過內部網和互聯網數據傳輸解決票據流轉問題;采用USB Key作為身份認證從而避免人為舞弊現象的發生;通過數據加密技術避免數據在傳輸過程中的信息泄露問題;通過使用票控機及票上使用二維條碼避免“假”票的產生。
控制機在經過多次的測試后已經應用于很多企業產品，其中票控機是其應用的比較常用的地方。
在之前設計的控制機的基礎上增加了票控機所需要的軟件和其所需要的相關的硬件，控制機提供了供二次開發所需要的大量接口，所以很容易進行二次開發而不需要做更多的開發接口的工作。
為了方便使用，在銷售票用戶聯上加印二維碼標來完成網絡編程，實現圖像數據的網絡傳輸。
4系統測試
在之前設計的控制機的基礎上增加了票控機所需要的軟件和其所需要的相關的硬件，控制機提供了供二次開發所需要的大量接口，所以很容易進行二次開發而不需要做更多的開發接口的工作。
為了方便使用，在銷售票用戶聯上加印二維碼標簽。票控機可以通過輸入的銷售票號自動生成唯一對應的二維碼。運輸經營企業(帶有二維碼的銷售票進行過關檢查。在基層查驗回收單位(公路出省口管理站、焦炭集團、糾察隊、省銷辦)，審核人員使用手持條碼掃描儀快速采集銷售票信息，如果基層查驗回收單位事先獲得有效防偽碼編碼，就可以實現現場驗票真偽。采用手持掃描儀采集數據，方便快捷，可以保證回收數據的準確完整。如果基層查驗回收單位具有聯網條件，則可以直接將采集的數據通過網絡上報到中心系統中去，實現實時比對，現場檢查票據真偽。二維碼是用某種特定的幾何圖形按一定規律在平面(二維方向分布的黑白相間的圖形記錄數據符號信息。在代碼編制上使用若干個與二進制相對應的幾何形體來表示文字數值信息，通過圖像輸入設備或光電掃描設備自動識別以實現信息自動處理。二維碼能夠在橫向和縱向兩個方位同時表達信息，因此能在很小的面積內表達大量的信息。
5系統主要模塊的實現
根據實際的應用需求對控制機和票控機的基本功能和流程做了詳細的分析，本系統所采用的開發環境是系統涉及的界面很多，限于篇幅，這里不一一列出。
6結論
本文在原有煤炭銷售票、調運單、過磅單等多種票據的基礎上，通過將礦端開票、票據的驗核銷等環節進行了有效整合，實現了一體化閉環式管理，為了提高票據的真偽性和數據的安全性，整合了二維碼、USB key、數字簽名、加解密等多種技術。為煤炭管理部門在進行煤炭票務整合提供了可依據的方案。
第二篇：光機設計概念與分析
第一章：投影機系統簡介
1-1 光機設計初步認識 1-2 光源在照明系統之行為
1-3 反射罩口徑與焦距之關系
第二章：投影機光學元件的角色與作用
2-1 成像基本概念 2-2 照明系統投射原理 2-3 成像基本概念
2-4 Lens與Panel之關系 2-5 系統F#之計算 2-6 系統設計實例演練
第三章：光機設計分析軟件實例介紹
3-1 Zemax 3-2-1 ASAP 3-2-2 ASAP
第一章：投影機系統簡介 1-1光機設計初步認識
照明系統的設計目的為何?燈源在LCD中有何作用?
現在要說明的是投影機光機之設計的基本概念。在此，我們以一三片式穿透式LCD光機為例。如畫面中所顯示的是一般所使用的三片式LCD所組成之光機系統。整個 LCD projector的作用是因為LCD本身并非自發性的發光元件，所以必須使用一個燈源來提供光源。使其能透過照明系統，有效的照射于LCD面板上，提供LCD面板投影至鏡頭所需要的光源。
首先，我們將照明系統視為一個黑盒子，燈源的發光分布經過投影機系統成像到LCD面板上面。由于燈源本身特性使然，其在空間上之能量部分如圖A中所示，如果將此光源直接照射于液晶面版上面，除了使得光使用效率大打折扣外，也會使的面版上呈現不均勻之能量分布，進而影響了成像質量。所以照明系統設計之目的，就是希望透過設計的技巧，除了提升光源之效率外，并能均勻化液晶面版上之能量，如圖B中所示。
如此一來，可使得LCD成像面上的每個位置都達到均勻效率的分布。透過這樣的設計，可將LCD面板透過鏡頭成像的影像效果達到最佳質量。
1-2光源在照明系統之行為 燈源于反射罩上之行為如何?
為了使設計之照明系統更符合實際之需求，有效而準確的掌握光于照明系統之行為，就成為首要之事，所以首先我們由燈開始，藉由簡單之幾何關系，了解光于反射罩上之行為。如圖1所示，是一2次曲線方程式，我們將曲線上第1焦點定義為f1、第2焦點定義為f2，而曲線頂點與第一焦點距離則定義為f，兩焦點之距離為S。首先由f1發射出一光源達到反射罩P點上，經過反射罩，必定會聚焦于f2上面。在f1、P、f2三點所構成之三角形關系式中，我們定義f1到反射罩的距離為r，P點與f2之距離則定義為r’；光線與光軸的夾角為α。則我們利用此三角關系式可以導出
公式1 ：(r')2=r2+s2α)。
如果我們再把兩焦點之距離S與焦距F之間定義為延伸率E，整個r的廣義式子就是畫面中的公式2。所以利用公式2可以廣義的定義任意一個曲線。
舉例來說：如果在f1焦點上，有一個大小固定的光源時，光線會有一個 △f1的變異量，因此在其聚焦點的位置上，就會產生 △f2=E△f1。所以當f1有△f1的變化量時，在f2的聚焦點會有 E△f1的變異量。利用此關系式，當f1有一定的變化量時，就可以很清楚的知道，光經過一個反射罩之后，光與聚焦點處的變化量的大小為何。當S=0時，由公式2可知，R會等于F，為一個圓的表示式。當S=∞時，r可以簡化成，2倍的焦距除以1加上 cos α，如畫面上的公式3，為反射罩一拋物線的表示式。
1-3反射罩口徑與焦距之關系
何謂拋物線的表示式?如何求出反射罩所需之最小口徑及最大口徑半徑?
為了解光源經過反射罩時之行為，由前面我們得到的拋物線表示式：r為2倍的焦距除以1加上cos α，分別模擬以光α=45及α=135，來看其在反射罩上之光線的行為。當α＝45度角時，代入拋物線的表示式公式1時，可得r=2(2-√2)f。相同的，當α＝135度角（也就負45度時）可得r=2(2 + √2)f。也就是說利用拋物線的表示式，隨時可以求出當α為不同角度時，R與f之間之關系式子。以我們平常所使用HID燈而言，一般的張角是由45度到135度之間，所以利用此公式，進而我們可以計算出反射罩所需之最小口徑及最大口徑半徑。依圖1例子，當α＝135度時，光線由135度角出射后，這是其最大張角，因此反射罩必須當R是極大值時才可收到光。所以當R為最大值時，可得
公式一：Rmax= r.cos 45° 公式二：Rmax =(2 √2+2)f。
利用此關系式我們可以重覆的計算出Rmax 與Rmin 之間的關系。由式子1和式子2我們可以導出
公式三：Rmax =(2 √2+2)f、Rmin =(2 √2-2)f。
我們也可由導出的結果中發現，只要是使用拋物杯的反射罩時，當焦距固定時，其最大的口徑半徑就已經可以決定了。而且當f固定時，最小半徑也已經決定了。所以利用這些關系式結果可以決定反射罩之使用效率。
如何求出不同焦距時的所需要的最小的口徑半徑和最大的口徑半徑？
接著，我們將前面的圖以制表方式呈現，畫面中表格的橫軸顯示的是反射罩的焦距Focal Length，縱軸表示的是反射罩的口徑半徑。如畫面中圖形所示，當焦距固定為8mm時，其最小的口徑半徑為6.63，最大的口徑半徑為38.63。我們可由此圖表的例子與實際的反射罩作一比對，將會發現與實際的情況相差并不會太大。藉由此表，我們隨時可以計算出在不同Focal Length焦距時的所需要的最小的口徑半徑和最大的口徑半徑。
第二章：投影機光學元件的角色與作用 2-1成像基本概念
何謂marginal ray與chief ray？其作用為何？
接著要介紹的是每個光學元件在照明系統所扮演的角色為何。在談到照明系統設計之前，首先要跟各位介紹一些基本觀念，以方便各位更熟悉接下來之課程介紹。各位在之前已經學過基本的光學概念，知道透過成像描線法可以求出透鏡的成像位置與高度。只要透過2條光線（主光線與邊緣光線），就可以表達出物體經過一透鏡成像之過程。如畫面中的圖為例，我們先定義其中兩條光線，第一條從物體與光軸的焦點處和透鏡邊緣處所連成的光線為marginal ray，第二條由物的最高點處經過透鏡的stop 中心連成的光線為chief ray。當marginal ray經過透鏡聚焦于光軸上會有一交點，此焦點處就是物體成像之位置。而chief ray為經過透鏡STOP中心之光線，經過透鏡時并不會發生偏折的現象，所以此延伸的chief ray與成像面也會有一交點，此交點處就是物體成像之高度。故利用marginal ray可以定義出當物體經孔徑邊緣之光線與光軸之焦點，就是物體成像之位置。同理，利用chief ray則可定義出物體成像之高度。另外，由物點發出的光線是由無數之光線所構成，因此一物體可有無限多組marginal ray及chief ray。本例取一般常見之定義作為介紹。
2-2照明系統投射原理
在光學系統中各個元件之間有何種的比例關系？
我們現在要介紹的是整個光學系統的內部部分，首先看到畫面中的圖1的光學系統可分為Reflector、Lens Array、PS Converter以及兩組透鏡(Condenser1 & Condenser2)，在初始設計時，這些元件在照明系統中到底該扮演何種角色，該如何安排，它們之間有何種的比例關系。首先我們先定義反射罩的最大口徑為R，其焦距定義為F，Source的arc長度為d、Lens Array的大小為A，而兩個之間的距離為fA，后方兩組透鏡的距離為fB，LCD的寬度為W。以圖2所示：一般而言，source光源經過Lens 1會聚焦于Lens 2。由之前所提到的光學概念可知，藍色出射的線即為marginal ray。當source光源經過Lens 1聚焦于Lens 2，在Lens 2會有一個source 的image成像。由于Lens 2是放置于source 的image的成像位置上，所以光線并不會發生任何偏折，而會繼續擴散。所以從這些過程中可知照明系統可分為兩部分：
第一，當光源經過Lens 1成像于Lens 2后會投射于LCD的面板上。
第二，如果被照物體位置于Lens 1時，由圖2可知，由Lens 1本身構成之光源來看（即畫面中之藍色、紅色和綠色光線），可以知道物體經過Lens 2的成像會位于LCD的面板上。而畫面中圖1也可視為類似圖2的發光過程，發光源經過反射罩后，透過Lens Array 聚焦LCD的面板上。
整個照明系統的設計概念就是，發光源經過反射罩透過Lens Array會聚焦于PS Converter上。而圖2中之Lens 1的角色就相當于Lens Array，Lens 2的角色就相當于PS Converter，所以燈經過Lens Array聚焦后，再透過Lens 2后會入射于LCD的面板上
2-3成像基本概念 2
如何求出光線經過透鏡聚焦于成像面位置上的高度？
現在要介紹的是有關照明系統設計的公式，首先我們看到畫面中的圖1中有一道平行光經過透鏡后會聚焦于焦點處，焦點至透鏡邊緣的距離稱為后焦，如果物體的發光角度為U角時，經過透鏡成像于V處，其聚光角度為U’，透過計算可得
公式一： u'= u + y?（?=?/f），其中的? 定義為 1/焦距。
另外，假設已知一個平行光入射至透鏡的高度為y1，經過折射后聚焦于X處，那么如何求出折射高度y2呢？我們就可以利用 公式二：
y2 = y1-xv
此計算方式，可以很快的找出光線在經過透鏡聚焦之后任何一個成像面位置上的高度y2的值。畫面中的圖2要說明的是兩透鏡的組合焦距，如果第一個透鏡的有效焦距為F1，第二個透鏡的有效焦距為F2，則可定義出。同理，后焦(bfl)的表示值也是如此，利用這些公式將有助照明系統的設計。
2-4 Lens與Panel之關系
Lens Array的大小與LCD的寬度有何關系？
現在要說照明系統中光在反射罩中經過Lens Array聚焦行為的關系式。在圖1中d燈經過反射罩，理想為平行光時，經過Lens Array后會聚焦于Lens2，通常Lens Array的距離為FA，而Lens A和 Lens B是有相同焦距的透鏡組，所以只需將Lens 放置于 Lens A聚焦處即可。我們參考圖2來說明其過程，當source光源經過Lens 1聚焦于Lens 2。透過三角關系式，可找出A/ fA ＝d/f，并可導出A /d＝fA /f，這是我們得到的第一個關系式。在畫面中的圖3是有一束平行光經過Lens A聚焦于Lens B后的成像情形。由圖4來看，可知在Lens2的兩邊是相似三角形。假設圖3的Panel寬度為W，Lens1的大小為A，Lens1和 Lens2兩透鏡間的距離為fA和X，那么W和A之間的有何關系呢？
照明系統中的Lens Array的大小如何決定？
由前面的定義可計算出此兩個透鏡的焦距f1與焦距f2，此兩個透鏡的組合焦距可以用表示出來。透過此公式我們可以找出W和A之間的關系為
這是我們得到的第二個關系式。整個Panel和Lens Array的關系可由此關系式來表達。
照明系統中的LCD的寬度如何決定？
當x=f2時，表示Lens1與PS Converter B非常接近時（即X≒f2），上式就可以簡化成 2-5系統F#之計算
如何計算光學系統中的F#值？
從前面這兩個組合公式A 和W 以及系統F#，（F#的定義是焦距除以孔徑），由以上這3個公式可以得到（F# = W fA / AR =const）。F#值等于Panel的大小乗以反射罩的焦距除以反射罩的孔徑再乘上燈源d的長度(F#=Wf/Rd)。再代入反射罩之最小及最大半徑公式
Rmax =(2 √2+2)f
就可以得到值。
這個最后所求出的公式表示的是一個光學系統的F#值，F#值其實只跟Panel的大小和source的d有關，至于其他的式子只是相互依靠其值是不能改變的。所以當你在設計照明系統時，如你已決定LCD的Panel size時和燈時，那么也就等于決定了F#值，F#的值就無法改變了。
如何決定適合光學系統中的F number值及兩透鏡之間的距離？
如果.W=25.4、.d=1 mm時，代入F# = W/(9.687×d)公式時，可以求出此照明系統所適合的F#值為=2.62207，以及透鏡之間的距離f2為178.54778。再者，根據2*Rmax = 24√2，你可以改變你的F#值，如果將F#改為f3時，將會發現f2的值會變為2 Rmax 乘上F#。因此f2的值也會由原來的178.54778變為203.64675。再由前面Rmax =(2√2+2)f公式，就可以計算出f等于7.02944。所以當你在設計照明系統時，透過這些公式可以幫助你決定適合光學系統中的F#值及F2。
2-6系統設計實例演練
Lens AB的切割數和焦距如何決定？
再來要說明的是LensAB切割數如何決定，一般而言，你可以視系統的需求決定LensAB的切割數。通常LensAB的每個cell比例會依照panel的比例來切割，一般panel的設計比例為4:3。如果我們在一個正圓的反射罩上，切割成許多的Array時，其也應是4:3的比例。以畫面中的例子而言，每個cell設計成8mm×6mm時，其A的大小對角線為10，當A和f2已知時，我們就可以計算出 fA的焦距了。
總結來說，當你已決定了Panel size和燈的d大小時，就可以透過以上這些公式計算出f2的大小和LensAB的焦距。
第三章：光機設計分析軟件實例介紹 3-1Zemax Zemax簡介
ZEMAX 是一套綜合性的光學設計軟件。它將實際光學系統的設計概念、優化、分析、公差及文件整合在一起。ZEMAX 10.0新版中，包含有 lens design、stray light，illumination，fiber coupling，并且可以搭配CAD軟件作轉換，是全功能的光學系統設計分析軟件。
ZEMAX的應用范圍包括：傳統相機、數位相機鏡頭、觀景窗…設計；DVD、VCD讀寫頭、投影顯示器、照明系統、干涉儀、LED、Laser diode…等。
如何利用Zemax軟件找出你所需要的焦距距離？
接下來要介紹的是Zemax優化的部分，如畫面中所顯示，如果我們要設計出一個已知其焦距為fA、材料為BK7，孔徑大小為10mm的 LensA，我們就可以透過Zemax軟件找出你所需要的焦距距離。首先在此軟件中輸入孔徑大小10mm，并設定主要光線紅、藍、綠的波長，另外也可以使用此軟件的Default Merit Function，將曲率設定為變量，這樣就能很快的優化到LensA，找到當R1=42.424827，厚度為5，它可以聚焦到80.17857，也就是你所需要的焦距。所以透過Zemax設計軟件可以很快的計算出LensA在不同曲率時所要的Focus Lens距離。
如何利用Zemax軟件計算出不同曲率的優化成像位置？
同樣的方法，如果已知透鏡的焦距為203.646750，就可以很快的計算出當LensB聚焦點會位于203.646750處，其焦距值為多少。所以透過Zemax軟件，可以很快計算出當透鏡不同曲率直接優化所需成像的位置。
如何利用Zemax軟件優化？
現在畫面中所顯示是我們設計后的結果，LensAB經過系統入射于Lans2之后變成平行光，會在不同位置投射于panel上，由于實際的反射罩并非完美的平行光，因此我們還必需考慮到當光源正負角度入射情形的成像表現。所以透過前面所說的簡單計算公式并搭配Zemax軟件就可以很快設計出理想的照明系統。3-2ASAP ASAP簡介
接下來要介紹的是另一套光學分析軟件ASAP。ASAP原名為Advanced System Analysis Program，是美國BRO(Breault Research Organization)公司研發的一套專業光學模擬軟件，它可以幫助使用者模擬真實之光學系統，以達到最實際之光學分析結果。
ASAP 可以獨立使用，或與其他己構設計成透鏡設計軟件相結合，來建立3D光學系統模型。無論是燈泡，弧光燈，LED或是雷射光源，均可以輕松的建立。光源可置于幾何模型中的任何位置，無論是在介質內外或是在空氣中。ASAP 能讓使用者觀察到光能量在經過系統而產生反射，透射，吸收，繞射或散射等作用后之變化狀況。
ASAP光學模擬軟件有何特色、功用？
畫面中所顯示的是把之前所我們建立的公用系統放入至ASAP光學分析軟件中模擬光源經過影像系統的成像圖。由于實際的光源并非完美的點光源，所以必須搭配一套光學系統模擬軟件，模擬實際光源經過影像系統的成像情形。使用ASAP就是因為Zemax這套軟件在之前的版本無法模擬真實HID燈的成像表現。將光源資料放在ASAP軟件中模擬時，需要注意什么？
畫面中顯示的是HID燈圖。左圖是HID燈的進場表現，右圖是HID燈的原廠分布。
我們可以將廠商所給予的光源資料放在ASAP軟件中建立一個與其相似的發光源。
因為光源資料準確模擬的結果才會準確。所以當你在使用ASAP軟件時，一定要建立正確的發光源才能得到正確的結果。
利用ASAP軟件或廠商資料兩者所做出來的相似的發光源圖有何差異
現在畫面中所顯示的圖是我們利用ASAP軟件所做出來的相似的發光源圖，你可以和上一頁中廠商所給予的資料作出來的圖相互比較一下。
接下來要利用ASAP軟件模擬PS Converter，由于PS Converter需考慮到偏光轉換的問題，畫面中右圖中顯示的是一道X光，經過PS Converter 45度反射之后，仍然為一個X偏折光的狀態，實際上，以這套ASAP系統來說，X光入射之后遇到45度斜面反射之后出來還是X光。而左圖中的P光則會經過系統之后繼續穿透。所以在PS Converter后加一個Retarder將其作偏光轉換。其整個系統表現如畫面中所示。
入射光在不同角度入射時，其穿透率與反射率有關系？
畫面中的圖提示我們需注意兩件事，一般的光學元件表現主要在于波長和角度，因為每個元件的 coating面對于P光、X光在不同的波長時的表現均會不一樣。畫面中的例子主要是說明在ASAP里面，其實也可以建立一個光隨著不同波長時其穿透率與反射率之間的表現形式。同樣的，入射光在不同角度入射時，其穿透率與反射率也會有所不同的表現。畫面中右圖是ASAP模擬的結果，必須要把實際的光源在不同波長的穿透率與反射率表現出來，以及光在不同角度上穿透率的表現，實際的鍵入最后的模擬值才會比較準確。
ASAP所模擬光源在每個元件的成像表現如何？ B 現在來看看我們實際模擬出來的結果，圖中顯示光在Lens Array、PS Converter、Lens2、及LCD Panel上的成像情形。利用這樣的分析方式，可以實際得到光源在每個元件的成像模擬情形，進而掌握成像的發光行為。
13點照度值的功用為何？
最后以畫面中的實例來說，可以比較一下光在成像面上的均勻度表現。按照ASAP量測標準我們可以在軟件上面實際的檢測，如右圖中13點的照度值。由此13點照度值，可以幫助我們很快的判斷出成像系統的設計是否有達到物體均勻化的目的。
如何在ASAP中檢測光在Panel上的入射角度？
最后還要在ASAP中檢測光在Panel上的入射角度。以前面所提到的例子再次做說明，在畫面中的圖可以看出，如果設計一個F number 3（F/）的系統，其入射角度大約只有10度左右，這是符合我們的設計需求。
照明系統設計時有哪些步驟？
現在將整個照明系統的設計步驟與流程，做個整理說明。首先在照明系統中我們會知道panel size 的大小與arc的長短，由廠商的資料也可以知道reflector size為多少，而lensAB aperature則是由設計者自己決定。當設計者將這些數值代入算式中，可以很清楚的計算出 F#值。如果覺得F#值并不適合，你也可以更改F#。不過要注意的是，當F#改變時，整個物體系統的距離也會隨之而改變。透過本章所敘述的計算式子，可以很快的計算出所需要的F2以及 fA。最后將計算式所得到的數值放入光機設計軟件Zemax中作最佳化設計。
第三篇：海商法論文研究與分析
海商法論文
試論海商法的調整對象
作者
倪學偉
提 要 我國是世界十大航運國之一，遠洋運輸在我國對外貿易中占居重要位置。1993年7月1日起生效的《中華人民共和國海商法》，是近年來我國所頒布的法律中與國際慣例和國際通行做法接軌最多的法律之一。明確海商法的調整對象，有利于加強對海商法的研究。本文論述了海商法的四方面調整對象：海上企業組織、海上商業運輸、海上損害賠償和船舶擔保法。
關鍵詞 海商法 船舶 運輸 提單
海商法一詞包括了兩層含義，一是指作為法律的海商法，如《中華人民共和國海商法》，《英國海上貨物運輸法》等等；二是指海商法學科，即以海商法為主要研究對象的古老的法律學科，一般又稱為海商法學。本文從第一種含義上使用海商法一詞，即本文所研究的是海商法法律的調整對象，而且主要以1992年11月7日第七屆全國人民代表大會常務委員會第28次會議通過的《中華人民共和國海商法》為基礎來研究海商法的調整對象。
海商法一詞在大陸法系國家稱為Maritime Law或The law of Admiralty，在英美法系國家稱為Shipping Law。從詞源上考查，海商法一詞是與“海”和“商”有關的法律，是有關海洋商業的法律。海商法的調整對象各國學者認識不一，各國的立法實踐也多有相異之處，這除了與法律傳統、文化習俗、航運習慣等有關之外，還與一個國家的地理位置、外貿地位等有關。我國海商法體系是以《中華人民共和國海商法》為核心，以《中華人民共和國對外國籍船舶管理規則》、《中華人民共和國海上交通安全法》、《中華人民共和國海上環境保護法》、《北京理算 1
規則》、《中國海事仲裁委員會仲裁規則》等以及中國參加的有關海上運輸方面的國際條約為內容構成的，并以眾所周知的航運習慣為必要補充。《中華人民共和國海商法》第一條規定：“為了調整海上運輸關系，船舶關系，維護當事人各方的合法權益，促進海上運輸和經濟貿易的發展，制定本法。”由此可見，我國海商法律的調整對象是海上運輸中發生的以及與船舶有關的各種關系，包括調整平等主體之間的橫向的海商、海事關系和調整非平等主體之間的縱向的海商、海事及船舶行政管理關系。
一、海商法調整對象之一：海上企業組織
海上企業組織是從事海上商業運輸和海上生產活動的主體。海上企業組織可以是法人、非法人的單位和自然人，在現代海上運輸實踐中，海上企業組織多以法人的形式出現，非法人的單位和自然人則較為少見。海商法對海上企業組織的調整主要是關于船舶所有人、船舶輔助人員以及船舶本身的規定。
船舶所有人是指對船舶本身享有占有、使用、收益和處分權利的人，包括船舶所有人本人、船舶共有人和租船人。船舶所有人本人是完全的自物權人，享有充分的和全面的船舶所有權，除可以對船舶進行占有、使用和收益之外，還可以對船舶進行處分。船舶共有人包括船舶共同共有人和船舶按份共有人兩類，他們分別依據民法上的共同共有制度和按份共有制度對船舶行使所有權。船舶由兩個以上的法人或者自然人共有的，應當向船舶登記機關登記，未經登記的，不得對抗善意的第三人。租船人包括航次租船人、期租船人、光船租船人和船舶租購合同中的租船人。租船人對船舶所享有的權利屬于他物權性質，即是在他人的船舶所有權的基礎上對船舶享有的一種不完全的所有權，租船人對船舶可以行使占有、使用、收益的權利，但不能對船舶進行處分。船舶租購合同中的租船人在繳納完約定的租金并在約定期間屆滿時享有船舶的所有權，此時的租船人即成為完全的船舶所有人，可以對船舶行使處分權。船舶所有人是海上運輸活動中享受權利和承擔義務的主體，海上運輸活動和海上生產活動都是圍繞船舶所有人而展開和進行的，在某種意義上可以說，海商法就是關于船舶所有人權利和義務的法律。
船舶輔助人員包括海上船舶輔助人員和陸上船舶輔助人員。海上船舶輔助人員是指受雇于船舶所有人、在特定的船舶上工作的船長船員以及作為獨立營業者的引航員和與拖帶業務有關的人員。陸上船舶輔助人員除包括與船東有雇傭關系的人員外，還包括代理人、中間人、運輸經紀人等獨立的輔助人。作為海商法調整對象之一的船員是指，基于與船舶所有人的雇傭關系而在特定船上連續從事船舶航行業務的人，包括處于船舶指揮地位的船長和在船長指揮下從事船務的船員。在傳統的海商法中，船長在船上具有指揮者和船東代理人的身份，在國家權力難以到達的帶有特殊危險的海上社會中處于支配地位，并具有公法和私法特權，可以行使警察權等公權和船東與貨主的當然代理人等私權。《中華人民共和國海商法》對船長的公法權利和私法權利作了明確規定，如“船長在其職權范圍內發布的命令，船員、旅客和其他在船人員都必須執行。”“為保障在船人員和船舶的安全，船長有權對在船上進行違法、犯罪活動的人采取禁閉或者其他必要措施，并防止其隱匿、毀滅、偽造證據。”“船長負責船舶的管理和駕駛”。“船長管理船舶和駕駛船舶的責任，不因引航員引領船舶而解除。”等等。船員是在船長指揮下從事船務工作的人員，有高級船員和普通船員之分，他們都應經過專業訓練并應持有相應的證書。其他的船舶輔助人員，海商法也作了相應的規定。
船舶是海商法規定中的物，是以商業行為為目的供航海使用的一種水面浮動裝置。船舶的法律性質表現為三方面：
1、船舶是一個合成物，是由船體、桅檣、船機、甲板、船艙等兩個以上的個體組成的一個統一體；
2、船舶是動產，但具有不動產的性質，在實踐中都將船舶作為不動產對待；
3、船舶的擬人處理，在英美法系國家中，原告可以對船舶提起訴訟，即對物訴訟，這就是把船舶作為法律上的“人”而對待的。海商法除規定船舶的性質外，還規定船舶所有權的取得、轉讓、消滅，船舶的登記、檢驗和船舶證書等內容。
二、海商法調整對象之二：海上商業運輸
海上商業運輸主要是指海上貨物運輸和海上旅客運輸，除此之外還包括海上拖航運輸。海上貨物運輸是海商法調整的主要對象之一，又有兩種運輸方式，即提單運輸(又稱為班輪運輸、定期船運輸、件雜貨運輸或零擔運輸)和租船運輸(又稱為不定期船運輸)。提單運輸是指承運人承攬運輸件雜貨而應托運人要求簽發提單并收取運費的運輸，此時的運輸合同是通過提單表現的，提單具有海上貨物運輸合同的證明、承運人收受貨物或將貨物裝船的收據、承運人憑以在目的港交付貨物的物權憑證等三大法律功能。調整提單運輸的國際公約主要有 1924年的《統一提單若干法律規定的國際公約(International Convention for the Unification of Certain Rules of Law Relating to Bills of Lading)》，簡稱《海牙規則(The Hague Rules 1924)》，1968年的《關于修訂統一提單若干法律規定的國際公約的議定書(Protocol to Amend the International Convention for the Unification of Certain Rules of Law Relating to Bills of Lading)》，簡稱《海牙一維斯比規則(The Hague-Visby Rules 1968)》
以及1978年的《聯合國海上貨物運輸公約(United Nations Convention on the Carriage of goods by Sea)》，簡稱《漢堡規則(The Hamburg Rules 1978)》。《漢堡規則》已于1992年11月正式生效，因此，這三個國際公約都是目前現行有效的國際公約。但是，由于《漢堡規則》取消了承運人航海過失免責和管船過失免責的規定，動搖了海商法律的基礎，與《海牙規則》的規定相去甚遠，因而參加者寥寥，且參加的國家都不是航運大國。我國目前尚未參加這三個國際公約，《中華人民共和國海商法》中關于提單的規定與《海牙規則》是一致的，只是在賠償限額、訴訟時效、集裝箱運輸等方面有必要的修改，因而更符合時代的要求。
海上租船運輸是指船舶所有人以一定的條件向租船人提供船舶的全部或部分艙位以運輸貨物或旅客，由租船人向船舶所有人繳納租金的一種運輸方式。海上租船運輸有四種方式，即航次租船運輸、期租船運輸、光船租船運輸和租購船舶運輸。租船運輸沒有既定的船期表，也沒有固定的航線，而是隨貨源情況決定船期和航線。海上租船運輸一般運送的是大批的、整船整艙的貨物，每一個租船合同的條款通常是互不相同的，其租金是以載貨量的大小或時間的長短來計算，租船合同本身就是運輸合同而不是合同的證明。海上租船運輸是海上貨物運輸的一種重要方式，大宗貨物的運輸多采用這種方式。《中華人民共和國海商法》專設一章，即第六章“船舶租用合同”，專門對海上租船運輸予以法律調整。
海上旅客運輸是指承運人以適應運送旅客的船舶經海路將旅客及其行李從一港運送至另一港，而由旅客支付票款的運輸形式。海上旅客運輸與海上貨物運輸相比，對船舶的適航性要求更高，它不僅要求承運人在開航前和開航當時克盡職責使船舶適航，而且要求承運人在整個合同航次中，必須謹慎處理，使船舶始終處于適航狀態。另外，在賠償原則、責任限制等方面，海上旅客運輸也與海上貨物運輸有重大區別。
海商法對海上商業運輸方面的規定主要是關于合同雙方的權利、義務、責任等的原則性規定，除關于承運人的最低責任方面的規定，如提供適航船舶的責任，管貨的責任等是強制性的規定之外，其他方面的規定都是非強制性的，當事人可以根據“契約自由”原則，經雙方協商后予以變更。
三、海商法調整對象之三：海上損害賠償
海商法關于海上損害賠償的規定又被稱為海事法，主要是對船舶碰撞、海上救助、共同海損、海上保險、海上油污、海事索賠責任限制等問題的規定。在這部分內容中，除船舶碰撞是強制性規范之外，其他內容都是非強制性的。
船舶碰撞是指在任何水域海船與海船或海船與內河船發生接觸，致使有關船舶或船上人身、財產遭受損害的行為。海事法律研究船舶碰撞主要是研究船舶碰撞責任的確定以及如何處理碰撞所造成的船舶、人身、貨物及有關財產的損害賠償問題。
海上救助又叫海難救助，是指由外來力量在任何水域對遭遇海難的船舶、貨物和人命的全部或部分進行的援救。海上救助是以維護航行安全、增進貿易航海方便和利益為目的，以承認救助人的救助報酬請求權為手段來促進安全航行的實現。海上救助通常采取“無效果、無報酬(No Cure，No pay)”的形式進行，經雙方當事人協商，也可以采取其他的救助形式。在現代海上運輸中，對遇難油輪的救助通常采取“無效果、有一定報酬”的救助形式，以防止和減少海上油污事件的發生。
共同海損是指在海上運輸中，船舶和貨物遭受共同危險時，為了船貨共同安全的需要，有意和合理地采取措施而產生的特殊犧牲和特殊費用。共同海損源于古老的法律諺語——“一人為大家作出的犧牲要由大家來補償。”共同海損的犧牲和費用不是海上危險直接導致的結果，相反，它是為了解除海上危險而人為地、有意地造成的損失和費用。共同海損的犧牲和費用應由受益的船、貨及運費方分攤。
海上保險是指保險人在被保險人從事海上運輸發生損失時，按照約定的承保范圍和險別負責賠償的損害保險制度。海上保險有船舶保險、運費保險、貨物保險、期得利益保險、船舶碰撞責任保險、再保險等。海上保險應貫徹賠償原則、可保利益原則、絕對誠信原則和近因原則等保險制度的基本原則。
四、海商法調整對象之四：船舶擔保法
船舶擔保法是指關于海上運輸和與其有關的行為所產生特定的當事人之間的特殊債權債務關系的法律，包括船舶優先權和船舶抵押權兩方面的內容。
船舶優先權是指海事請求人根據法律的規定向船舶所有人、光船承租人、船舶經營人提出海事請求，對產生該海事請求的船舶具有優先受償的權利。一般來說，以下各項海事請求具有船舶優先權：(1)船長、船員和在船上工作的其他在編人員的工資、其他勞動報酬、船員遣返費用和社會保險費用的給付請求；(2)在船舶營運中發生的人身傷亡的賠償請求；(3)船舶噸稅、引航費、港務費和其他港口規費的繳付請求；(4)海難救助的救助款項的給
付請求；（5）船舶在營運中因侵權行為產生的財產賠償請求。船舶優先權不因船舶的轉讓而消滅。船舶優先權先于船舶留置權受償。
船舶抵押權是指抵押權人對于抵押人提供的作為債務擔保的船舶，在抵押人不履行債務時，可以依法拍賣，從賣得的價款中優先受償的權利。船舶所有人或其授權的人可以設定船舶抵押權。在設定船舶抵押權時應簽訂書面協議，并應向船舶登記機關辦理船舶抵押權登記，否則不得對抗善意的第三人。船舶抵押權后于船舶留置權受償。
第四篇：嵌入式系統設計與應用
第一章：
嵌入式系統定義：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統對功能，可靠性，成本，體積，功耗嚴格要求的專用計算機系統。（一切非PC計算機系統）嵌入式系統特點：“專用”計算機系統，運行環境差異很大，比通用PC系統資源少，功耗低，體積小，集成度高，成本低，具有完整的系統測試和可靠性評估體系，具有較長的生命周期，需要專用開發工具和方法進行設計，包含專用調試電路，多學科知識集成系統。嵌入式系統應用范圍：汽車，工業控制，通信設備，消費電子，商業終端，航空航天，軍事需求。
嵌入式系統的基本開發流程：系統定義與需求分析階段，方案設計階段，詳細設計階段，軟、硬件集成測試階段，系統功能性測試及可靠性測試階段。
系統定義與需求分析階段：對系統需求進行分析，制定系統的設計依據。方案設計階段：確定系統初步設計方案并形成設計描述文檔。詳細設計階段：完善初步方案，對方案實施詳細設計。
軟硬件集成測試階段：對系統軟硬件進行綜合測試，驗證系統設計功能。
系統功能性能測試及可靠性測試測試：對系統功能，性能，可靠性進行綜合測評。
對于使用操作系統的嵌入式系統來說,嵌入式系統軟件結構一般包含4個層面：板級支持包層，實時操作系統(RTOS)層，應用程序接口(API)層，應用程序層。有些資料將應用程序接口API歸屬于OS層，按3層劃分的應用程序控制系統的運作和行為；操作系統與硬件無關，不同的嵌入式操作系統其組成結構也不盡相同 嵌入式操作系統種類繁多,大體分為兩種：商用型和免費型
商用型：VxWorks，Windows CE，pSoS，Palm OS，OS-9，LynxOS，QNX和LYNX 免費型：Linux和uC/OS—II uC/OS—II具有執行效率高，占用空間小，可移植性及擴展性強，實施性能優良，穩定性和可靠性良好等特點。其內核采用微內核結構，將基本功能(如進程管理，存儲管理，中斷處理)放在內核中，留給用戶一個標準API函數，并根據各個任務的優先級分配CPU時間。交叉開發環境：交叉開發是指一個通用計算機上進行軟件的編輯編譯，然后下載到嵌入式設備中進行調試的開發方式，它通常采用宿主機/目標機模式。
第二章：
RISC是精簡指令集
精簡指令集體系結構的優點：硬連線的指令譯碼邏輯，便于流水線執行，大多數RISC指令為單周期執行。
精簡指令集處理器的優點：處理器關心面積小，開發時間縮短，開發成本降低，容易實現高性能，低成本的處理器。
精簡指令集體系結構缺點：與CISC相比，通常RISC的代碼密度低；RISC不能執行x86代碼；RISC給優化編譯程序帶來了困難
ＡＲＭ設計采用的RISC技術特征主要有：Load/Store體系結構，固定的32位指令，3地址指令格式。
ARM7TDM名稱具體含義：ARM7：32位ARM體系結構4T版本；T：Thumb16位壓縮指令集；D：支持片上Debug，使處理器能夠停止以響應調試請求；M：增強型Multiplier，與前代相比具有較高的性能且產生64位的結果。I：EmbeddedICE硬件以支持片上斷點和觀察點。ARM7 3級流水線：（取指級，譯碼級，執行級）ARM9TDMI 流水線操作：（取指，譯碼，執行，緩沖/數據，回寫）5級 ARM處理器核可工作兩種狀態：ARM狀態和Thumb狀態
從ARM進入Thumb狀態，當操作數寄存器Rm的狀態位bit[0]為1時，執行“BX Rm”指令進入Thumb狀態
從Thumb進入ARM狀態，當操作數寄存器Rm的狀態位bit[0]為0時，執行“BX Rm”指令進入ARM狀態
ARM處理器工作模式（共7種）：除用戶模式外的其他六種模式稱為特權模式。特權模式：主要處理異常和監控調用（有時也稱為軟件中斷），他們可以自由地訪問系統資源和切換模式
ARM處理器總共有37個寄存器，均為32位 ARM狀態下的通用寄存器分為3類： 未分組寄存器:R0~~R7（為公用寄存器）
分組寄存器：R8~~R14
R13通常用于堆棧指針SP
R14用做子程序鏈接寄存器
程序計數器：R15(PC)
用做程序計數器
ARM程序狀態寄存器中
條件碼標志（N Z C V）
N——在結果是帶符號的二進制補碼的情況下，結果為負，N=1 否則為0 Z——結果為0 Z=1 否則為0 C——針對加法：產生進位
C=1 否則為0
針對減法：產生借位
C=0 否則為1
針對有移位操作的非加減法指令
C為移位操作中最后移出位的值
對于其他指令
C通常不變
V——對于加減法指令
操作數和結果為帶符號的整數時，產生溢出
V=1 否則為0
對于其他指令
V通常不發生變化 ARM的異常中斷響應過程： 一：將CPSR的內容保存到將要執行的異常中斷對應的SPSR中，以實現對處理器當前狀態，中斷屏蔽字以及各條件標志位的保存。二：設置當前狀態寄存CPSR中的相應位：
設置CPSR模式控制位CPSR[4:0]，使處理器進入相應的執行模式
當進入Reset或FIQ模式時，還要設置中斷標志位（CPSR[6]=1）禁止FIQ中斷，否則其值不變
設置中斷標志位（CPSR[7]=1），禁止IRQ中斷
三：將寄存器LR-
四：給程序計數器PC強制賦值，使程序從相應的向量地址開始執行中斷處理程序。
非向量中斷和中斷向量的區別和聯系
異常中斷的優先級：復位（最高），數據異常中斷，FIQ，IRQ，取值指異常中止，SWI未定義指令
ARM支持的數據類型（6種）：8位有符號和無符號字節
16位有符號和無符號半字，以2字節的邊界定位
32位有符號和無符號半字，以4字節的邊界定位
ARM存儲器組織：以字節為單位尋址的存儲器中有“小端”和“大端”兩種方式存儲字 小端格式：較高的有效字節存放在較高的存儲器地址，較低的有效字節存放在較低的存儲器地址
大端格式：較高的有效字節存放在較低的存儲器地址，較低的有效字節存放在較高的存儲器地址
ARM處理器能方便地配置為其中任何一種存儲器方式，但他們的缺省設置為小端格式（71頁有題）
ARM7TDM內核的重要特性：53頁最上面
第三章：
指令分類中基本指令格式
S
可選后綴，若指定S，則根據指令執行結果更新CPSR中的條件碼 ARM尋址方式
立即尋址有選擇題
寄存器間接尋址：ARM的數據傳送指令都是基于寄存器間接尋址，即通過Load/Store完成對數據的傳送操作
103頁舉例
可能為考題
偽操作
是ARM匯編語言程序里的一些特殊指令助記符，它的作用主要是為完成匯編程序做各種準備，在源程序進行匯編時由匯編程序處理，而不是在計算機運行期間由機器執行 ARM嵌入式系統程序設計可以分為ARM匯編語言程序設計、嵌入式C語言程序設計以及C語言與匯編語言的混合編程。
ARM匯編程序中
AREA指示符定義本程序段位代碼段
即申請一個定義段 161頁程序
可能考
嵌入式C語言程序設計中修飾符：interrupt、near、far、huge Interrupt在函數修飾為中斷函數，沒有輸入和輸出參數 第三章課后習題見李向妮筆記
第四章
DMA
I2C
I2S 基于S3C44B0X的最小系統設計：
嵌入式最小系統是指保證嵌入式微處理器可靠工作所必需的基本電路組成的系統，通常包括處理器單元、時鐘單元、復位單元、、存儲器單元、供電電源和調試接口。
基于ARM的嵌入式最小系統基本組成包括：基于ARM核的微處理器、電源電路、復位電路、時鐘電路、存儲器電路（FLASH和SDRAM）、UART接口電路和JTAG調試接口
第五章：
uC/OS—II采用的搶占式內核是一個真正的實時操作系統
uC/OS—II基本特點：源碼開放；可移植性；可裁剪；搶占式內核；可擴展的多任務；可確定的執行時間；中斷管理；穩定性和可靠性
uC/OS—II的文件結構（與內核功能相關的文件）：任務管理；同步通信；內存管理；時間管理
uC/OS—II任務及其運行狀態：
任務是一個簡單的程序，對應于實際應用中的一個邏輯功能。對uC/OS—II來說,任務是系統運行的基本單元，系統以任務為單元分配內存資源和處理時間，每個任務都有自己獨立的寄存器和棧空間。
任務看起來就像一個無限循環永不返回的函數，但是不同于函數的是，它有一套自己的內存空間，運行時完全占用處理器資源，在任意確定的時刻都處于休眠、就緒、運行、掛起以及中斷服務這五種狀態之一 圖見書上337
第六章
uCLinux與標準Linux的最大區別就在于內存管理。標準Linux是針對有MMU的處理器設計的
uCLinux不使用虛擬內存管理技術，采用的是實存儲器管理策略，也就是說uCLinux系統對內存的訪問是直接的
uCLinux與標準Linux系統在進程的創建
進程的執行
進程的終止
上有著顯著不同 基于uCLinux操作系統的應用開發環境一般是由目標系統硬件開發板和宿主PC機所構成。目標硬件開發板用于運行操作系統和系統應用軟件，而目標板所用到的操作系統的內核編譯、電子詞典應用程序的開發和調試則需要通過宿主PC機來完成。目標板用來進行內核編譯
PC機用來進行調試
移植就是使一個實時操作系統能夠在某個微處理器平臺上或者微控制器上運行。uCLinux移植包括3個層次的移植: 處理器結構層次移植、芯片層次移植、板級移植。
移植思路：開發環境確定以后，首先，要為uCLinux設計一個BootLoader，通過BootLoader來初始化硬件，引導uCLinux運行。BootLoader的設計可以在ads中或者Linux中實現。其次，針對硬件環境和設計的BootLoader修改uClinux內核。最后，在交叉編譯環境下配置、編譯、鏈接uClinux，下載編譯得到的印象文件到FLASH，通過BootLoader來啟動uCLinux。如果參數默認或者無參數，則先執行BootLoader，否則BootLoader第二位，參數執行為第一位。
第五篇：論文-嵌入式Web傳感器的研究與應用
石油大學碩士學位論文開題報告及文獻總結
嵌入式Web傳感器的研究與應用
摘要：本文在分析了傳統傳感器和智能傳感器的不足之處的基礎上，結合IEEE1451標準，著重介紹了嵌入式Web傳感器的結構與功能，并闡述了其發展前景和存在的問題。
Abstract: On the basis of analyzing the shortcomings of the Dumb Sensor and the Smart Sensor, the author introduced the Embedded Web Sensor by the link of the IEEE1451.關鍵字：網絡傳感器 嵌入式Web傳感器 IEEE1451 Key Words：Networked Sensor
Embedded Web Sensor IEEE1451
一、嵌入式Web傳感器的必然性
1.1 網絡傳感器的必然性
傳感器是人類探知自然界信息的觸角,它可將人們需要探知的各種非電量信息轉化成可測的電量信息,是信息系統的第一道門檻,為人們認識和控制相應的對象提供條件和依據。作為現代信息技術三大核心技術之一的傳感器技術,從誕生到現在,已經經歷了傳統的傳感器(Dumb Sensor)、“智能傳感器”(Smart Sensor)[1]、“網絡化傳感器”(Networked Sensor)的發展歷程。
傳統的傳感器基本上分為電阻式和電容式，它的設計指導思想是把外部信息變換成模擬電壓或電流信號, 然后通過變送器以電壓或電流 [2]石油大學碩士學位論文開題報告及文獻總結
方式連接到采集器。它輸出幅值小,靈敏度低,而且功能單一,因而被人們稱為“聾啞傳感器”。
人們將微處理器技術、智能技術和微機械加工技術（MEMS）應用于傳感器，傳感器性能的改變不再僅僅依賴硬件的改進，而是用存放于微處理器中的功能強大的軟件對系統進行非線性自動校正、自校零、自校準、自補償、自檢驗、抑制噪聲等處理，增強了傳感器的“智能化”功能，這就是智能傳感器。智能傳感器仍然存在缺陷。例如，在數據通信方面，傳感器與控制設備之間仍然采用傳統的模擬電壓和電流信號進行通信，沒有根本解決布線復雜和抗干擾性差的問題。
網絡傳感器的出現成了歷史的必然。網絡傳感器的輸出信號是符合某種網絡協議的數字信號，這就從根本上解決了傳統傳感器和智能傳感器的缺陷，使得網絡傳感器的精度更高、傳輸距離更遠、抗干擾性更強。[3]1.2嵌入式Web傳感器的必然性
根據網絡傳感器所遵從的協議不同，可以將其分為基于現場總線的網絡傳感器和基于Internet的網絡傳感器。基于現場總線網絡傳感器的測控系統的基本結構如圖1所示。
圖1 典型的分布式測量和控制系統 石油大學碩士學位論文開題報告及文獻總結
目前市場上現場總線多種多樣，較為流行的現場總線有CAN（控制局域網絡），Lonworks(局部操作網絡)、Profibus（過程現場總線）、HART（可尋址遠程傳感器數據通信）、FF（基金現場總線）等。各種現場總線的內部結構、通信接口、通信協議各不相同，使得基于現場總線的傳感器/執行器（Sensor/Actuator）接口協議標準各異，這就要求智能傳感器必須符合所在現場總線的有關規定，從而給系統的擴展、維護等帶來不利的影響。
對于傳感器生產商而言，要開發出為所有控制網絡支持的傳感器，是不現實的，所以現有的智能傳感器只能用在特定的現場總線中；對于用戶來說，如果所需要的智能傳感器不支持現有的現場總線，是更換現有的現場總線(顯然這樣代價太大)，還是忍痛割愛，選擇現有現場總線支持但不太符合需要的智能傳感器？哪種選擇都不理想。
如果所使用的傳感器是基于TCP/IP協議的，那么它將直接與企業內部網（Intranet）或因特網(Internet)相連，從而使數據采集、信息傳輸等都能直接在Intranet/Internet上進行，既統一了標準，又使工業測控數據能直接在Intranet/Internet上動態發布和共享，供相關技術人員、管理人員參考，這樣就把測控網（Infranet）和信息網（Intranet）有機地結合了起來，使得工廠或企業擁有一個一體的網絡平臺，無論從成本、管理、維護等方面考慮，都是一個最佳的選擇。
于是就有了本文要論述的嵌入式Web傳感器，下面將對之進行詳細的介紹。
二、嵌入式Web傳感器簡介
2.1嵌入式Web傳感器的定義與特點
嵌入式Web傳感器的實質是在傳統傳感器的基礎上實現信息化、網 3 石油大學碩士學位論文開題報告及文獻總結
絡化、智能化和微型化，其核心是使傳感器本身實現TCP/IP網絡通信協議，將傳感器作為網絡節點直接與計算機網絡通信，可以利用Internet上的任意一臺PC通過瀏覽器與該傳感器通信。確切地說，嵌入式Web傳感器已不再是簡單意義上的“傳感器”，它已經涵蓋了以前是屬于儀器和微型計算機所具有的功能。
嵌入式Web傳感器具有如下特點：第一，具有高可靠性、低功耗、低成本和微體積等特點；第二，可根據輸入信號進行判斷和制定決策，具有自檢測、自校準和自保護功能；第三，不同的應用系統無須采用不同的傳感器，可在單一傳感器的基礎上通過軟件設計來改變傳感器的功能，以滿足客戶的不同需求；第四，采用當今最為流行的TCP/IP網絡通信協議為載體，利用Internet傳輸傳感器數據，與外部進行信息交換；第五，嵌入式Web傳感器組成的控制網絡與計算機網絡直接通信，技術人員利用瀏覽器通過網絡管理嵌入式Web傳感器的工作狀態，實施遠程測控；第六，采用即插即用技術，具有良好的開放性、可升級性和可維護性，方便測控系統的集成；第七，實現了傳統的數據采集與發送向網絡化的信息管理與集成的轉移。
2.2 嵌入式Web傳感器的系統結構
嵌入式Web傳感器主要由三部分組成：敏感單元、智能處理單元和TCP/IP通信協議接口[3]。從原理結構上來說，基于Internet的嵌入式Web傳感器可以用圖2來表示。
石油大學碩士學位論文開題報告及文獻總結
圖2 基于Internet的嵌入式WEB傳感器的體系結構
從框圖中我們可以看到，傳統的傳感器在嵌入式Web傳感器中只占其中的一部分，其核心部分是完成信號處理、數據交換和控制的嵌入式智能單元以及完成數據傳輸的TCP/IP網絡接口，通過微處理器和嵌入式操作系統的使用，使傳感器本身實現數據采集、處理的智能化和數據傳輸的TCP/IP網絡化。
2.3 嵌入式Web傳感器的技術基礎[3]
微處理器技術的發展促進了傳感器的智能化，微機械加工技術的發展為傳感器的微型化提供了可能，基于TCP/IP協議的Internet技術的發展為傳感器的網絡化提供了必要的技術手段，這三大技術的日漸融合促進了基于Internet的嵌入式Web傳感器的產生。
具體地講，嵌入式Web傳感器的實現需要硬件技術和軟件技術的緊密配合。其中硬件技術有：
a)嵌入式網絡硬件技術：微處理器、數據采集和信號處理、TCP/IP等嵌入式網絡硬件的飛速發展是嵌入式Web傳感器發展的重要保證。目
[3]石油大學碩士學位論文開題報告及文獻總結
前，美國Connect One公司、Philips公司、EmWare公司、TASKING公司和國內的P&S公司等均提供基于Internet的Device-Networking的軟件、固件(Firmware)和硬件產品。此外，在數據采集、DSP、TCP/IP、STIM、NCAP方面都不斷有新型的專用接口模塊產生，例如完成數據采集的有ADµ、c812、CS5511、TLC548；完成DSP的有TMS320C2000TMDSP；完成STIM和NCAP的有EDI1520、PLCC-44，而Analog Devices 公司生產的芯片ADCu812就可用來執行IEEE1451.2的STIM端的工作；完成TCP/IP協議轉換的有研華公司的ADAM4572、ADAM4570；目前已有TCP/IP芯片（如美國Seiko Instruments公司生產的ichip S7600A芯片可直接用作網絡接口[4]）等等。隨著這些專用模塊和MCU的不斷發展，完全可以保證在片上系統實現具有Internet功能的Web傳感器。b)大規模集成電路技術：利用大規模集成電路技術將敏感元件、信號處理器和微處理器集成在一塊硅片上，形成一個“單片智能傳感器”，是一個對外界信息具有檢測、數據、處理、判斷、識別、自診斷和自適應能力的多功能傳感器，還能實現與主機遠距離、高速度、高精度的傳輸。這類傳感器具有小型化、性能可靠、能批量生產、價格低廉的優點。
嵌入式Web傳感器用到的軟件技術有：
a)嵌入式Web服務器：嵌入式Web傳感器只需要完成基本參數和采集數據的傳遞，所以對Web功能要求比較簡單，只需要幾個簡單的控制命令和完成基本的數據傳輸。根據這個特點，可以綜合采用Internet技術、操作系統剪裁技術，在ROM DOS上實現了一個最小化剪裁的嵌入式Web服務器，只保留了最基本的控制命令，其它與傳感器數據傳送要求無關的命令都剪裁掉。它接收瀏覽器的訪問，實現瀏覽器命令到設備管理命令、數據的解析。瀏覽器訪問命令有GET、POST、READ等，一般只要支持文件獲取命令GET就可以了。
最小化裁剪的Web服務器程序可以設計為一個標準的子程序，嵌入在應用程序中，故稱之為嵌入式Web服務器。另外，也可根據需要在Web服務器模塊中提供CGI、JAVA腳本、嵌入式數據庫等技術，也可加入GET、石油大學碩士學位論文開題報告及文獻總結
POST、READ等Web協議以外的自定義命令和數據通訊格式，這時需要在Web服務器功能、復雜度、可靠性和尺寸大小等方面進行權衡和選擇。b)Web遠程信號采集：利用內嵌在網頁中的程序、ActiveX控件等服務程序，可以很方便地通過Internet實現傳感器信號的遠程數據采集，用戶可以通過瀏覽器設定采樣參數、啟動采樣過程和獲取采樣數據。
有一點要指出的是，由于傳感器的軟、硬件資源畢竟有限，要使它象PC微機那樣成為一個全功能的Internet節點，顯然是不可能的，也是沒有必要的[4]。
2.4 嵌入式Web傳感器的前景展望
目前，包括Siemens/Infineon、Philips與Motorola在內的數十家大公司聯合成立了“嵌入式Internet聯盟（ETI）”，共同推動著嵌入式Internet技術和市場的發展[4]。具有Internet/Intranet功能的網絡化智能傳感器技術已經不再停留在論證階段或實驗室階段，越來越多成本低廉具備Internet/Intranet網絡化功能的智能傳感器/執行器涌向市場，正在并且將要更多更廣地影響著人類生活。
可以預見，在網絡化測控、嵌入式網絡和e-維護技術三個領域中，嵌入式Web傳感器都將起到重要作用[3]。在國防、通信、航空、航天、氣象、制造等領域，對大范圍的網絡化測控將提出更迫切的需求，嵌入式Web傳感器必將很快發展并成熟起來，從而有力地帶動和促進現代測量技術即網絡測量技術的進步。在此基礎上，嵌入式網絡、e-維護等技術也會蓬勃發展起來，對工業和社會的進步產生深遠影響。
而同時，嵌入式Web傳感器使得“數字地球”成為可能。屆時，無數因特網的節點（具有Internet/Intranet功能的網絡化智能傳感器）將發揮著神經細胞的功能，它將使地球披上一層“電子皮膚”，地球用因特網在支持和傳遞著它的“感覺”，無處不在的網絡化智能傳感器（包括氣象參數傳感器、水土分析傳感器、污染檢測器、電子眼、電子
[4]石油大學碩士學位論文開題報告及文獻總結
鼻、葡萄糧傳感器和腦電圖儀等等）探測和監視著我們的城市、大氣、船只、車流和我們人類自己。
三、IEEE1451系列標準簡介
3.1 IEEE1451系列標準發展歷程
鑒于現場總線的混亂，為了實現智能傳感器接口總線的統一，IEEE-TC9在1993年9月決定制定一種智能傳感器通信接口。
1994年3月，NIST(the National Institute of Standard and Technology)和IEEE(the Institute of Electrical & Electronic Engineer)共同組織了一次關于制定智能傳感器接口的研討會，會上討論了開發這樣一種簡化控制網絡和智能傳感器連接標準接口的可能性。從那以后，連續召開四次研討會，直到1995年4月,成立了兩個專門的技術委員會：P1451.1工作組和P1451.2工作組。
P1451.1工作組主要負責智能變送器的公共目標模型進行定義和對相應模型的接口進行定義；P1451.2工作組主要定義TEDS 和數字接口標準，包括STIM和NACP之間的通訊接口協議和管腳定義分配[5]。在1997年和1999年IEEE先后頒布了IEEE 1451.2標準和IEEE 1451.1標準。1998底，技術委員會針對大量的模擬量傳輸方式的測量控制網絡及小空間數據交換問題，鑒于許多混合型智能傳感器（即能非同時地以模擬和數字的方式進行通信）由于沒有統一的標準，成立了另外兩個工作組P1451.3和P1451.4。其中P1451.3負責制定模擬量傳輸網絡與智能網絡化傳感器的接口標準；P1451.4負責制定小空間范圍內智能網絡化傳感器相互之間的互聯標準。
IEEE1451.4就是一個混合型的智能傳感器接口的標準，它通過提供一個與傳統傳感器兼容的通用IEEE1451.4傳感器通信接口使得傳感器具有即插即用功能，在傳統儀器與智能混合型（smart mixed-mode）傳感器之間提供了一個橋梁。石油大學碩士學位論文開題報告及文獻總結
IEEE1451.4標準通過定義不依賴于特定控制網絡的硬件和軟件模塊來簡化網絡化傳感器的設計，使得工程師們在選擇傳感器時不用考慮網絡結構，這就減輕了制造商要生產支持多網絡的傳感器的負擔，也使得用戶在需要把傳感器移到另一個不同的網絡標準時可減少開銷[5]。
3.2 IEEE1451標準的優越性
IEEE1451是為變送器制造商和用戶提供的一種有效而經濟的方式以支持各種控制網絡。IEEE1451標準接口的結構如圖3所示[5]：
圖3.不同網絡總線IEEE1451轉換方案
針對上圖的幾點說明：
第一層模塊結構用來運行網絡協議棧（Network Protocol Stack）和應用硬件（Application Firmware）,即網絡匹配處理器NCAP(Network Capable Application Processor);第二層模塊為智能變送器接口模塊STIM（Smart Transducer interface Module）,其中包括變送器和變送器電子數據單TEDS（Transducer Electronic Data Sheet）。
這樣在基于各種現場總線的分布測量控制系統中，各種變送器的設計制造無須考慮系統的網絡結構。石油大學碩士學位論文開題報告及文獻總結
3.3.IEEE1451.2標準簡介[6]
IEEE 1451.1標準定義了網絡獨立的信息模型，使傳感器接口與NCAP相連，它使用了面向對象的模型定義提供給智能傳感器及其組件；IEEE 1451.2標準定義了一個連接傳感器到微處理器數字接口（STIM），并通過網絡適配器（NCAP）把傳感器和執行器連接到網絡。據IEEE和NIST最新資料，1451.X標準之間可以一起使用，也可以單獨使用
[7]。
IEEE1451.2是一個開放的標準，它的目標不是開發另外一種控制網絡，而是在控制網絡和傳感器之間定義一個標準接口，使傳感器的選擇和控制網絡的選擇分開，從而使用戶可以根據自己的需要選擇不同廠家生產的智能傳感器而不受限制，實現真正意義上的即插即用(Plug and Play)。
基于IEEE1451.2標準的網絡Web傳感器的系統結構框圖如下：
圖4 IEEE1451.2傳感器的結構框圖
IEEE1451.2主要定義了STIM(Smart Transducer Interface Module)的內容,其中主要包括TEDS(Transducer Electronic Data Sheet)和TII(Transducer Independent Interface)。
TEDS是IEEE1451.2標準的核心,提供了對廣大范圍傳感器 石油大學碩士學位論文開題報告及文獻總結
(sensor)、緩存傳感器(buffered sensor)、數據系列傳感器(data sequence sensor)、事件系列傳感器(event sequence sensor)、執行器(actuator)等模型的支持,并具有自動識別這些傳感器和執行器的能力。TEDS完整詳細地描述了它支持的傳感器和執行器的類型、操作和屬性。
TEDS被分成8個可以尋址的部分,其中只有Meta TEDS和Channel TEDS是必須要的,其余的6個TEDS可以根據需要選擇。每個STIM包括1個Meta TEDS，用來描述TEDS的數據結構、STIM的極限時間參數和通道組信息等有關STIM的總體信息；每個STIM通道包括1個Channel TEDS，主要用來對每個通道的具體信息，如：函數模型、校準模型、通道的物理屬性、返回的數據類型和格式、對象使用上下極限、使用時限等參數。
TII并非是額外的一種網絡協議，而是用于連接NCAP和STIM的點對點、時鐘同步、短距離的接口，共有10個引腳。IEEE1451.2標準詳細定義了這10個引腳的功能，并定義了NCAP和STIM數據傳輸協議。
3.4 IEEE1451系列標準的發展動向[5]
IEEE和NIST還在著手制定無線連接各種傳感設備的接口標準，該標準的名稱為“IEEE P1451.5”，主要用于利用電腦等主機設備綜合管理建筑物內各傳感設備獲得的數據，還將包括把傳感器獲得的信息用于
點擊咨詢 