用于Arduino:registered:硬件的Simulink:registered:支持包使您能够在Arduino板上创建和运行Simulink模型。 支持包包括： •Simulink模块库，用于配置和访问Arduino传感器，执行器和通信接口。 •在正常模式仿真期间，已连接的I / O与硬件上的IO外设进行通信。 •Monitor and Tune操作模式，使您可以交互式地监视和优化Simulink中开发的算法在Arduino上运行时的算法。 强调： •使用传感器块捕获数据– BNO055，MPU6050 / 9250，LSM9DS1，超声波，转速表•配置PWM信号的PWM频率。 •使用输入捕捉模块测量外部输入信号的频率和占空比•外部中断块使您可以触发下游功能调用子系统•将来自Simulink模型的信号记录到MAT文件中，或从Arduino硬件上安装的SD卡上的文本文件中读取数据。 •支持行业标准的通信协议，例如TCP

内容概要：本文详细介绍了如何构建智能机器人系统，强调硬件与软件的完美结合。硬件设计部分涵盖了传感器选择与布局（视觉、距离、力觉传感器）、执行机构（电机、伺服系统、机械臂）、电源系统与能源管理以及硬件接口与通信模块。软件设计方面则讨论了操作系统的选择（RTOS、Linux、ROS）、算法与控制逻辑（路径规划、机器学习、人机交互算法）、数据处理与存储以及软件开发工具与框架。最后，文章通过一个智能服务机器人的实际案例，展示了硬件与软件结合的具体实现过程，并强调了数据流设计、驱动程序开发和系统优化的重要性。; 适合人群：对智能机器人系统感兴趣的开发者、工程师和技术爱好者，尤其是有一定硬件或软件基础，希望深入了解机器人系统构建的人群。; 使用场景及目标：①帮助读者理解传感器、执行机构等硬件组件的功能及其选择依据；②指导读者选择合适的操作系统和开发工具；③教授如何通过算法实现机器人智能控制和优化；④通过实际案例展示完整的机器人系统构建流程，提升实际操作能力。; 其他说明：本文不仅提供了理论知识，还结合了实际应用案例，使读者能够更好地理解和掌握智能机器人系统的构建方法。同时，文章强调了硬件与软件结合的重要性，为读者提供了全面的技术视角。

### 移位相加8位硬件乘法器电路设计知识点详解 #### 1. 实验背景与目标 在数字电子领域，乘法器是执行乘法运算的关键组件，广泛应用于微处理器、DSP（数字信号处理器）、ASIC（专用集成电路）等高性能计算设备中。移位相加8位硬件乘法器作为一种典型的时序逻辑乘法器，它通过逐次移位和加法操作实现了高效的乘法运算。南昌航空大学的这份实验报告旨在深入探讨这一设计，并通过EDA（电子设计自动化）技术提升学生的项目设计能力。 #### 2. 实验原理 **纯组合逻辑乘法器**：这类乘法器虽运行速度快，但由于其结构复杂，大量使用了硬件资源，不适用于高宽度乘法器的实现。 **基于PLD外接ROM的乘法器**：利用预存的乘法表（九九表）进行乘法运算，但缺点是无法构建单片系统，实际应用受限。 **移位相加乘法器**：本实验采用的是时序逻辑设计，主要通过8位加法器实现。其核心原理是利用被乘数的每一位（从低位到高位）来决定是否将乘数与当前的累加结果相加，若该位为1，则进行加法；若为0，则直接跳过，从而完成乘法运算。这一过程通过逐次移位实现，最终得到完整的乘积。 #### 3. 实验内容与设计 ##### **3.1 移位相加8位硬件乘法器结构** 移位相加8位硬件乘法器由以下几部分组成： - **8位右移寄存器（SREG8B）**：用于存储并逐位移出被乘数。 - **8位加法器（ADDER8）**：负责将乘数与累加结果相加。 - **选通与门模块（ANDARITH）**：根据被乘数的当前位控制乘数是否参与加法。 - **16位锁存器（REG16）**：用于保存中间结果和最终的乘积。 ##### **3.2 8位右移寄存器模块设计** - **输入**: CLK（时钟信号）、LOAD（加载信号）、DIN（数据输入）。 - **输出**: QB（寄存器输出）。 - **功能**: 在LOAD信号的控制下，加载数据至寄存器，在CLK的每个上升沿，数据向右移动一位。 ##### **3.3 8位加法寄存器模块设计** - **输入**: B（乘数）、A（加数）。 - **输出**: S（加法结果）。 - **功能**: 实现两个8位数的加法运算，结果为9位（包括进位）。 ##### **3.4 选通与门模块设计** - **输入**: ABIN（控制信号）、DIN（数据输入）。 - **输出**: DOUT（数据输出）。 - **功能**: 根据ABIN的值决定是否将DIN传递至DOUT，用于控制乘数是否参与加法。 #### 4. VHDL语言描述 VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种用于描述、设计、测试和验证电子系统的硬件描述语言。实验报告中提供了各个模块的VHDL代码示例，通过这些代码可以清晰地理解模块的功能和工作原理。 #### 5. 波形仿真 波形仿真图展示了各个模块在特定输入信号下的输出响应，有助于验证设计的正确性和优化性能。通过对8位右移寄存器、8位加法器及整个乘法器电路的波形仿真，可以直观地观察数据流和时序关系，确保设计满足预期的功能要求。 移位相加8位硬件乘法器的设计不仅体现了时序逻辑的高效性，同时也强调了硬件资源的有效利用。通过EDA技术的学习与实践，学生能够掌握数字电路设计的基本原理和方法，为进一步的专业发展奠定坚实的基础。

**基于Keil的KEA128的FreeRTOS工程** 在嵌入式系统开发中，实时操作系统（RTOS）如FreeRTOS被广泛应用于各种微控制器，包括STM32和KEA128。FreeRTOS是一个小型、高效且免费的RTOS，特别适合资源有限的嵌入式设备。本项目是基于Keil集成开发环境（IDE）对KEA128微控制器进行FreeRTOS的集成和应用。 我们来了解一下**KEA128**。KEA128是恩智浦半导体推出的一款高性能的Cortex-M4F内核的微控制器，它集成了浮点运算单元（FPU），适用于需要高效计算能力和实时性能的应用。其特性包括丰富的外设接口、高精度的模拟功能以及低功耗模式，常用于工业控制、物联网设备、智能家居等领域。 接下来，我们要了解**Keil uVision**。这是一个强大的嵌入式开发工具，支持多种微控制器，包括ARM架构的MCU。它提供了编辑器、编译器、调试器和项目管理等功能，使得开发者能够方便地进行代码编写、编译和调试。 在本项目中，我们将利用Keil的集成环境搭建**FreeRTOS**工程。FreeRTOS是一个轻量级的实时操作系统，它的核心特性包括任务调度、信号量、互斥锁、队列等，为开发者提供了一个多任务并行运行的平台。通过FreeRTOS，我们可以创建多个并发执行的任务，并通过优先级分配确保关键任务的及时响应。 在设置FreeRTOS工程时，需要完成以下步骤： 1. **创建工程**：在Keil中新建一个工程，选择KEA128对应的芯片型号。 2. **配置FreeRTOS**：添加FreeRTOS库文件到工程，并进行相应的配置，如任务数量、堆栈大小、调度器类型等。 3. **编写任务函数**：定义各个任务的函数，这些函数将作为独立的执行单元在FreeRTOS中运行。 4. **初始化FreeRTOS**：在主函数中启动FreeRTOS调度器。 5. **配置中断服务程序**：如果需要，还需要为KEA128的外设中断编写服务程序。 6. **编译与调试**：使用Keil的编译器编译代码，然后通过内置的仿真器或硬件调试器进行调试。 在**标签**中提到的"stm32 arm 嵌入式硬件 单片机"，它们是嵌入式开发的重要组成部分： - **STM32**是意法半导体推出的一系列基于ARM Cortex-M内核的微控制器，具有高性能、低功耗的特点，是嵌入式领域的热门选择。 - **ARM**是一种广泛应用的微处理器架构，其低功耗和高性能特性使其成为嵌入式系统设计的首选。 - **嵌入式硬件**涵盖了微控制器、存储器、电源管理、接口电路等，是实现特定功能的硬件平台。 - **单片机**是指集成在一个芯片上的微型计算机，通常包含CPU、内存和外围接口，广泛应用于各种嵌入式系统。 通过本项目，开发者可以学习到如何在实际工程中运用FreeRTOS，掌握微控制器的驱动编程、任务调度和实时系统管理等技能，这对于深入理解嵌入式系统开发和提升项目实施能力具有重要意义。同时，对于理解STM32和KEA128这类Cortex-M内核微控制器的工作原理也有很大的帮助。

VHDL（Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language）是一种广泛应用于数字系统设计的硬件描述语言，主要用于电子设计自动化，特别是 FPGA（Field-Programmable Gate Array）和 ASIC（Application-Specific Integrated Circuit）的设计。在本项目中，我们将利用VHDL来辅助实现十字路口交通灯的功能仿真。 理解VHDL的基本结构是必要的。VHDL包含实体（Entity）、结构体（Architecture）、库（Library）、包（Package）等关键元素。实体定义了设计的外部接口，而结构体描述了其内部工作原理。在这个交通灯模拟中，实体将定义交通灯信号的输入和输出，如控制信号和灯的状态；结构体则会实现这些信号间的逻辑关系。 交通灯控制系统通常包括红绿黄三个灯的交替变化，每种灯的持续时间可以通过定时器来控制。在VHDL中，我们可以创建计数器来模拟这些定时器，当计数值达到预设阈值时，灯的状态就会发生变化。此外，还需要考虑南北向和东西向交通灯的协调，确保在没有冲突的情况下切换灯的状态。 在设计过程中，可以使用进程（Process）来描述时序逻辑，它们会在特定条件或时钟信号触发下执行。例如，一个进程可能用于监控当前灯的状态，并在达到预定的计数器值时改变灯的状态。另一个进程可能负责接收外部控制信号，比如行人过马路请求，以临时调整灯的顺序。 在实际编写代码时，我们还需要注意VHDL的语法，如数据类型、运算符和语句结构。例如，信号（Signal）用于在设计的不同部分之间传递信息，变量（Variable）则用于存储临时结果。在仿真过程中，可能会使用到库中的标准逻辑函数和组件，如计数器、比较器等。 在项目中，"trafficlight"文件很可能是VHDL源代码文件，可能包含了交通灯实体和结构体的定义。"使用说明更多帮助.html"和"Readme_download.txt"则可能是项目文档，提供了关于如何编译、仿真和测试代码的指导。 进行功能仿真时，可以使用软件工具如ModelSim、GHDL或Quartus II等。仿真会展示交通灯系统的动态行为，帮助验证设计是否符合预期。通过观察波形图，我们可以检查信号的变化是否正确，及时发现并修复设计中的错误。 这个项目涵盖了VHDL的基础知识，包括硬件描述、逻辑控制、时序逻辑以及系统仿真。通过这个实践，不仅可以深入理解VHDL，还能提高数字系统设计和验证的能力。

采用STM32F407, STM32CubeMX, Keil MDK开发； 本资源采用TIM5作为接口定时器获取HALL状态，TIM8作为PWM发生器驱动BLDC运转。 基于ST官方手册方法实现触发COM换相控制。 本资源实现了电机运转，未进行速度闭环控制。

在C++编程中，获取计算机的硬件信息，如CPU ID和硬盘序列号，是一项常见的需求。这主要涉及操作系统层面的接口调用或者使用特定库来访问底层硬件数据。以下将详细讲解如何通过C++实现这一目标。 我们来看如何获取CPU ID。CPU ID是处理器的唯一标识，通常可以通过Intel或AMD提供的汇编指令来获取。在C++中，我们可以使用inline汇编或者第三方库如`cpuid.h`来实现。对于Intel CPU，可以使用`cpuid`指令。以下是一个简单的示例： ```cpp #include #include void printCPUID(int function_id) { int regs[4]; __asm__ __volatile__("cpuid" : "=a"(regs[0]), "=b"(regs[1]), "=c"(regs[2]), "=d"(regs[3]) : "a"(function_id)); std::cout << "CPUID " << function_id << ": " << regs[0] << ", " << regs[1] << ", " << regs[2] << ", " << regs[3] << std::endl; } int main() { printCPUID(0); return 0; } ``` 这段代码会调用`cpuid`指令并打印出对应功能号0的结果。请注意，不同的功能号会返回不同的CPU信息，具体可参考Intel的开发者手册。 接下来，获取硬盘序列号。硬盘序列号通常存储在硬盘的SMART（Self-Monitoring, Analysis, and Reporting Technology）属性中。在Windows环境下，可以使用`WMI`（Windows Management Instrumentation）接口，而在Linux上则需要读取`/sys/class/block/*`目录下的文件。以下是一个使用Windows API的示例： ```cpp #include #include #include #include std::string getHardDriveSerial() { IWbemLocator* locator = NULL; IWbemServices* services = NULL; HRESULT hr = CoCreateInstance(CLSID_WbemLocator, NULL, CLSCTX_INPROC_SERVER, IID_IWbemLocator, (LPVOID*)&locator); if (SUCCEEDED(hr)) { hr = locator->ConnectServer(L"\\\\.\\root\\CIMV2", NULL, NULL, NULL, 0, NULL, NULL, &services); if (SUCCEEDED(hr)) { IWbemClassObject* diskClass = NULL; hr = services->GetObject(L"Win32_DiskDrive", 0, NULL, &diskClass, NULL); if (SUCCEEDED(hr)) { IEnumWbemClassObject* enumerator = NULL; hr = diskClass->SpawnInstance(0, NULL); if (SUCCEEDED(hr)) { hr = services->ExecQuery(L"WQL", L"SELECT * FROM Win32_DiskDrive", WBEM_FLAG_FORWARD_ONLY | WBEM_FLAG_RETURN_IMMEDIATELY, NULL, &enumerator); if (SUCCEEDED(hr)) { IWbemClassObject* instance = NULL; while ((hr = enumerator->Next(WBEM_INFINITE, 1, &instance, &count)) == S_OK && count > 0) { VARIANT serial; hr = instance->Get(L"SerialNumber", 0, &serial, NULL, NULL); if (SUCCEEDED(hr) && serial.vt == VT_BSTR) { return std::string(serial.bstrVal); } VariantClear(&serial); instance->Release(); } } } } } } if (locator != NULL) locator->Release(); if (services != NULL) services->Release(); return ""; } int main() { std::cout << "硬盘序列号: " << getHardDriveSerial() << std::endl; return 0; } ``` 这段代码利用了COM接口查询`Win32_DiskDrive`类的实例，从中提取硬盘序列号。 需要注意的是，这些操作可能需要管理员权限，并且不同操作系统的实现方式有所不同。在实际开发中，可能需要根据目标平台选择合适的方法。此外，某些系统可能由于安全或隐私原因限制了获取硬件信息的能力。 以上就是使用C++获取计算机CPU ID和硬盘序列号的基本方法。在实际项目中，可以结合具体的业务需求和环境，进一步封装成易于使用的函数或类。同时，确保遵循相关的法律法规，尊重用户隐私。

### 基于CAN总线的智能化温度监测系统设计 #### 概述 本文介绍了一种结合了DS18820智能温度传感器、单片机数据采集与处理技术及CAN总线通信技术的智能化温度监测系统设计方案。该系统不仅能够有效解决传统温度监测系统存在的通信网络可靠性低、抗干扰能力差、成本高等问题，还具备易于安装维护、扩展性好、可靠性高和抗干扰性强等特点。 #### 系统结构与工作原理 ##### 系统结构 整个温度监测系统由两大部分组成： 1. **上位机监控管理部分**：主要负责显示数据、打印以及对下位机的管理。 2. **下位机温度监测节点**：直接连接至现场的DS18820数字化温度传感器，用于采集温度数据，并通过单片机处理后传输至CAN总线上。 ##### 工作原理 1. **DS18820温度传感器**：采用1-wire（单总线）通信协议，能够直接输出被测点的温度值。该传感器具有测温误差小、分辨率高、抗干扰能力强的特点，无需外部电源即可工作。 2. **单片机**：负责收集来自DS18820传感器的数据，并对其进行初步处理，如数据校验、格式转换等，之后将处理后的数据通过CAN总线发送至上位机。 3. **CAN总线**：是一种支持分布式控制和实时控制的串行通信网络。它具有强大的错误检测机制和仲裁功能，能够在多节点环境中高效可靠地传输数据。 #### 硬件设计方案 ##### 数据采集单元 - **DS18820与单片机的连接**：DS18820通过其特有的1-wire接口与单片机相连。由于DS18820可以从中获取必要的电源，因此不需要额外的电源供应，简化了电路设计。 - **多点温度检测**：通过在总线上挂接多个DS18820传感器，可实现多点温度的同时监测。每个传感器都有唯一的序列号，确保了数据的准确性和独立性。 ##### 数据传输单元 - **CAN总线模块**：单片机通过CAN总线模块将数据发送到CAN总线上，从而与其他设备或上位机进行通信。CAN总线模块负责将单片机输出的数据格式化为符合CAN协议的标准消息格式。 #### 软件设计方案 - **单片机软件功能**：主要包括温度数据的采集、处理和发送。软件还包括对DS18820的初始化设置、温度读取命令的发送及接收数据的解析等功能。 - **程序执行流程**：启动后，单片机先初始化DS18820和CAN总线模块，随后进入循环，定期采集温度数据并通过CAN总线发送。上位机软件则负责接收这些数据并进行显示或存储。 #### 实践验证 通过实际应用验证，基于CAN总线的智能化温度监测系统表现出良好的性能特点，包括但不限于： - **低成本**：利用DS18820传感器和CAN总线技术，整体成本得到有效控制。 - **易于安装与维护**：模块化设计使得安装简单快捷，后期维护也更加便利。 - **易于扩展**：CAN总线的支持使得系统可以方便地扩展更多监测点或增加其他功能模块。 - **高可靠性与强抗干扰性**：采用先进的通信技术和传感器技术，确保了数据传输的稳定性和准确性。 基于CAN总线的智能化温度监测系统是一种高效、可靠的解决方案，适用于多种工业环境中的温度监测需求。

随着技术的不断进步，嵌入式系统被广泛应用于各种领域，从家用电器到工业控制系统，再到医疗设备和航空航天技术。在这些应用中，MLX90640这一词汇频繁出现，它代表着一种高精度的热成像传感器，由Melexis公司生产。MLX90640能够提供高达32x24像素的热图像输出，使其成为需要精确温度测量的应用的理想选择。 然而，在使用MLX90640传感器的过程中，开发者们经常需要依赖于软件层面的支持，这通常以驱动的形式存在。驱动程序的作用是作为软件与硬件之间的桥梁，确保硬件设备能够按照预期工作。在开源社区GitHub上，许多开发者会共享他们为特定硬件编写的驱动代码，以便他人复用和改进。 不幸的是，就像本例中提到的情况一样，GitHub上的某些驱动库可能并不完整，缺少了实现软件与MLX90640传感器通信的IIC（也称为I2C）协议的驱动。IIC是Inter-Integrated Circuit的缩写，是一种广泛使用的串行通信协议，通过两条线（一条用于数据，一条用于时钟信号）就可以实现微控制器（MCU）与各种外围设备之间的通信。 在本例中，“mlx90640-library-master”压缩包中包含了MLX90640传感器所需的完整驱动库。这个库已经被补齐了，意味着它不仅包含了MLX90640的原厂支持驱动，还包括了缺失的IIC通信协议的驱动。这样一来，开发者们就可以轻松地将其集成到他们的项目中，无需从头开始编写代码，从而大大减少了开发时间和复杂性。 此外，这个库的补齐还可能包括了示例代码和使用文档，这些资源能够帮助开发者更好地理解如何操作MLX90640传感器，并将其功能集成到更大的嵌入式系统中。例如，通过示例代码，开发者可以学习如何读取温度数据，如何处理这些数据以及如何将它们转化为可视化的热图像。 这种补全驱动库的做法，除了提供开发上的便利之外，也有助于推动社区的协作精神。开源社区的共同贡献让技术进步和创新成为可能，而这种精神在像MLX90640这样的硬件驱动开发中表现得尤为明显。通过这种方式，开发者们可以集中精力在创新和问题解决上，而不是重新发明轮子。 随着技术的发展，对于嵌入式系统和热成像技术的需求日益增长。MLX90640传感器作为该领域的重要组件，其驱动程序的完整性和可用性变得至关重要。通过补齐GitHub上缺失的MLX90640驱动库，开发者能够更加便捷地在他们的项目中使用这项技术，这对于整个嵌入式开发社区来说是一个巨大的福利。

同频同时全双工是第五代移动通信（5G）提出的核心概念之一，其关键技术为自干扰抵消。其中数字抵消具备灵活高效的优势，进一步提高其性能是降低全双工节点的成本、功耗和复杂度的重要途径。首先介绍了基本数字抵消算法——信道估计重构法的原理；然后从提高自适应性、提高自干扰信号还原准确性以及实现简化三个角度介绍了改进算法；最后，展望了全双工数字自干扰抵消算法未来的研究方向，为全双工架构和算法设计提供参考。