人工智能飛速發(fā)展必然帶動嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展。人工智能與嵌入式系統(tǒng)的融合的人才有哪些特點(diǎn)，該如何培養(yǎng)是當(dāng)前高校所面臨的問題。本文分析了人工智能與嵌入式系統(tǒng)的融合人才的特點(diǎn)：系統(tǒng)優(yōu)化思想、具備神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)新知識、交叉學(xué)科創(chuàng)新、跨學(xué)科自學(xué)等。再針對這些特點(diǎn)，提出了建議的新課程體系和一些可行的培養(yǎng)方法。
隨著物聯(lián)網(wǎng)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展，實(shí)時操作系統(tǒng)(RTOS)的安全性和性能需求日益提高。傳統(tǒng)基于C語言的RTOS在內(nèi)存安全和并發(fā)控制方面存在局限，容易導(dǎo)致緩沖區(qū)溢出、數(shù)據(jù)競爭等問題。本項(xiàng)目以RT-Thread為基礎(chǔ)，使用Rust語言重構(gòu)其內(nèi)核，形成了全新的RusT-Thread系統(tǒng)。系統(tǒng)采用模塊化架構(gòu)，涵蓋內(nèi)核服務(wù)、進(jìn)程調(diào)度、內(nèi)存管理、線程通信與時鐘控制等核心功能，并充分利用Rust的所有權(quán)模型與類型系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)內(nèi)存安全與并發(fā)安全保障。項(xiàng)目創(chuàng)新性地引入改進(jìn)的多級反饋隊列調(diào)度算法、中斷安全數(shù)據(jù)容器(RTIntrFreeCell)、內(nèi)聯(lián)匯編與動態(tài)–靜態(tài)數(shù)據(jù)分離等技術(shù)，在保證功能兼容性的同時優(yōu)化了代碼簡潔性與可維護(hù)性。通過單元測試、集成測試和性能基準(zhǔn)測試，RusT-Thread在中斷延時、上下文切換和線程創(chuàng)建時間等關(guān)鍵指標(biāo)上表現(xiàn)出與RT-Thread相當(dāng)甚至更優(yōu)的實(shí)時性能。該工作不僅展示了Rust在系統(tǒng)軟件開發(fā)中的可行性與優(yōu)勢，也為未來安全可靠的嵌入式RTOS設(shè)計提供了參考。
本文介紹了關(guān)于嵌入式虛擬化技術(shù)的主要類型和特點(diǎn)。針對虛擬化技術(shù)在嵌入式領(lǐng)域中應(yīng)用的主要問題，提出了降低虛擬化損耗和提升系統(tǒng)實(shí)時性的方法。并針對嵌入式設(shè)備的需求，給出虛擬化下動態(tài)調(diào)頻的技術(shù)方案，用于提升系統(tǒng)性能的同時，降低設(shè)備功耗。最后列舉了兩個關(guān)于不同虛擬化類型在工業(yè)場景下的實(shí)際應(yīng)用。
CherryUSB是一個輕量級、高性能的開源USB主從協(xié)議棧，由國內(nèi)開發(fā)者維護(hù)，專為資源受限的帶USB外設(shè)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計。近年來，隨著帶USB外設(shè)的嵌入式設(shè)備逐漸增多，CherryUSB成為了一個可靠穩(wěn)定的選擇。相比其他USB協(xié)議棧，CherryUSB更注重用戶閱讀體驗(yàn)、驅(qū)動全面性、穩(wěn)定性和高性能，降低了開發(fā)者入門的門檻，發(fā)揮出了嵌入式設(shè)備中USB的優(yōu)勢。本文對CherryUSB主機(jī)和從機(jī)代碼進(jìn)行原理性的分析，并基于rt-thread artpi2開源硬件平臺，進(jìn)行CherryUSB主從機(jī)的應(yīng)用實(shí)踐，為嵌入式USB開發(fā)提供參考和借鑒。
在大數(shù)據(jù)與深度學(xué)習(xí)浪潮的推動下，數(shù)據(jù)驅(qū)動模型已全面取代傳統(tǒng)規(guī)則式算法，成為提升圖像分辨率的核心引擎。本文綜述了數(shù)據(jù)驅(qū)動模型在圖像分辨率提升方面的應(yīng)用，涵蓋了三維重建、壓縮感知、單像素成像和超分辨率技術(shù)，并進(jìn)一步探討數(shù)據(jù)驅(qū)動模型在視覺成像、工業(yè)無損評估和醫(yī)學(xué)影像處理等實(shí)際場景中的落地實(shí)踐，以及未來的發(fā)展趨勢。
文章詳細(xì)介紹了針對潤開鴻鴻銳開發(fā)板SCDAYU800A的OpenHarmony操作系統(tǒng)的移植適配過程。潤開鴻鴻銳開發(fā)板SCDAYU800A基于平頭哥高性能RISC-V架構(gòu)曳影TH1520芯片，具備強(qiáng)大的AI算力和豐富的功能接口。通過對OpenHarmony的適配，實(shí)現(xiàn)了從產(chǎn)品定義、工具鏈適配到內(nèi)核移植、驅(qū)動適配等關(guān)鍵環(huán)節(jié)的完整流程。并重點(diǎn)探討了RISC-V架構(gòu)下針對標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng)Linux內(nèi)核的移植以及觸摸屏驅(qū)動的開發(fā)，為基于RISC-V架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)研究提供了實(shí)踐參考。
隨著大語言模型(LLM)及邊緣計算技術(shù)的發(fā)展，AI智能體(AI Agent)正逐步成為物聯(lián)網(wǎng)(IoT)系統(tǒng)中的核心調(diào)度與控制單元。文章設(shè)計并實(shí)現(xiàn)了一套以AI智能體為核心的人工智能物聯(lián)網(wǎng)(AIoT)系統(tǒng)架構(gòu)，融合傳感器/執(zhí)行模塊、邊緣終端、本地/云端LLM推理引擎、云計算中心與n8n自動化平臺。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，支持MCP調(diào)度架構(gòu)與OPC UA、MQTT等協(xié)議通信，具備低延遲、高可擴(kuò)展性和良好的工程可移植性。并重點(diǎn)介紹了系統(tǒng)構(gòu)成、核心模塊設(shè)計，以智能家具為典型應(yīng)用實(shí)例及部署實(shí)驗(yàn)，展示其在各種AIoT行業(yè)應(yīng)用場景下的實(shí)用性和開放性。
內(nèi)窺鏡泛指經(jīng)自然腔道或人工孔道進(jìn)入體內(nèi)，并對體內(nèi)器官或結(jié)構(gòu)進(jìn)行直接觀察和對疾病進(jìn)行診斷的醫(yī)療設(shè)備，一般由光學(xué)鏡頭、冷光源、光導(dǎo)纖維、圖像傳感器以及機(jī)械裝置等構(gòu)成。文章介紹了一款基于兩片圖像傳感器和FPGA組成的微型3D內(nèi)窺鏡方案，其可以三維成像，提供更好的空間顯示效果，已廣泛應(yīng)用于外科微創(chuàng)手術(shù)中。
心理健康是社會普遍關(guān)注的問題，我國抑郁癥患者群體人數(shù)持續(xù)擴(kuò)大，發(fā)病群體呈現(xiàn)年輕化趨勢，且高校學(xué)生群體占比持續(xù)升高，利用人工智能技術(shù)賦能高校心理健康工作刻不容緩。本文針對現(xiàn)有高校心理健康工作存在集中評測精度不足、隱患排查時效性差、傳統(tǒng)面談覆蓋面窄等問題，提出了基于多模態(tài)情感交互的學(xué)生心理健康支持系統(tǒng)。該系統(tǒng)依托校園行為大數(shù)據(jù)，構(gòu)建學(xué)生異常情緒及行為監(jiān)測與預(yù)警機(jī)制；通過自主研發(fā)的大語言模型，實(shí)現(xiàn)學(xué)生情緒的動態(tài)識別與智能評估，并結(jié)合心理學(xué)理論，動態(tài)適配個性化疏導(dǎo)策略，支持多角色的情感陪伴與心理支持。系統(tǒng)在實(shí)際應(yīng)用中表現(xiàn)出良好的效果，心理狀態(tài)評測準(zhǔn)確率超過85%，顯著提升了心理服務(wù)的精準(zhǔn)性與響應(yīng)效率，為校園心理健康教育體系的智能化與科學(xué)化建設(shè)提供了有力的技術(shù)支撐。
Zephyr開源項(xiàng)目由Linux基金會維護(hù)，是一個針對資源受限的嵌入式設(shè)備優(yōu)化的小型、可縮放、多體系結(jié)構(gòu)實(shí)時操作系統(tǒng)(RTOS)。近年來，Zephyr RTOS在嵌入式開發(fā)中的采用度逐步增加，支持的開發(fā)板和傳感器不斷增加，其廣泛的設(shè)備支持和高度的可擴(kuò)展性吸引了開發(fā)者的關(guān)注。相比FreeRTOS等小型RTOS而言，教育生態(tài)不夠成熟的Zephyr系統(tǒng)規(guī)模更大，結(jié)構(gòu)更復(fù)雜，這提高了開發(fā)者入門和精通的門檻。文章對Zephyr硬件抽象層和設(shè)備驅(qū)動的架構(gòu)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行系統(tǒng)性分析，重點(diǎn)闡述了設(shè)備驅(qū)動模型和設(shè)備樹的作用。為了展示基于Zephyr的嵌入式軟件開發(fā)，文章在BBC micro:bit V2開源硬件上構(gòu)建樣例Zephyr設(shè)備驅(qū)動和應(yīng)用程序，并做解釋和驗(yàn)證。
本文介紹了一種集成了自研電解質(zhì)傾角傳感器、無線模組(支持WiFi和4G)、溫濕度、電池電壓及振動監(jiān)測模塊的低功耗傾斜穩(wěn)固性形變監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)設(shè)計旨在通過高精度、低功耗的技術(shù)手段，實(shí)現(xiàn)對結(jié)構(gòu)健康狀態(tài)的實(shí)時監(jiān)測與預(yù)警，特別適用于無法直接供電的遠(yuǎn)程或野外環(huán)境。本文詳細(xì)闡述了系統(tǒng)的硬件構(gòu)成、軟件平臺、核心優(yōu)勢以及在邊緣計算領(lǐng)域的應(yīng)用潛力，為結(jié)構(gòu)健康監(jiān)測領(lǐng)域提供了新的解決方案。
本文聚焦基于MCU平臺的物體檢測算法的討論，并提供了一套完整的工程實(shí)現(xiàn)示例：人臉追蹤風(fēng)扇。工程不僅提供了一個高效的物體檢測算法，并且實(shí)現(xiàn)了一個自動追蹤人體的控制系統(tǒng)，控制雙路舵機(jī)轉(zhuǎn)動底座，實(shí)現(xiàn)了風(fēng)扇一直跟隨人臉轉(zhuǎn)動。本文所提供的檢測控制系統(tǒng)也可以集成到監(jiān)控設(shè)備，智能家居，工業(yè)自動化領(lǐng)域等等。
在當(dāng)今電氣系統(tǒng)和設(shè)備日益普及的背景下，電器故障和老化等因素引發(fā)的火災(zāi)事故頻繁發(fā)生，嚴(yán)重威脅著人們的生命安全和財產(chǎn)?，F(xiàn)有的火災(zāi)預(yù)警方案多數(shù)依賴于電氣參數(shù)與固定閾值的比較，存在響應(yīng)速度慢、準(zhǔn)確性不足等問題，無法有效應(yīng)對復(fù)雜的電氣故障情況。為了解決這種問題，提出一種創(chuàng)新的電氣火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)，基于長短期記憶網(wǎng)絡(luò)(LSTM)技術(shù)，結(jié)合高頻電氣參數(shù)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(HF-LSTM)和低頻電氣參數(shù)循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(LF-LSTM)進(jìn)行研究。HF-LSTM深入挖掘線路的溫升規(guī)律和超溫故障特性，而LF-LSTM則用于探索線路溫度變化的周期性模式。通過這兩種模型的結(jié)合，使系統(tǒng)能夠精確預(yù)測線路溫度，實(shí)現(xiàn)對電氣火災(zāi)風(fēng)險的早期識別和預(yù)警。該系統(tǒng)突破了傳統(tǒng)模式只依賴某幾個參量的數(shù)據(jù)特征對電氣火災(zāi)危險性進(jìn)行計算和研判，忽略了參量間的物理關(guān)聯(lián)，本文采用基于LSTM的動態(tài)閾值調(diào)整機(jī)制，增強(qiáng)了時間序列信息的連續(xù)性和相關(guān)性，從而提高了預(yù)警準(zhǔn)確性和響應(yīng)速度。系統(tǒng)還引入了預(yù)警分位的概念，實(shí)現(xiàn)了火災(zāi)風(fēng)險的定量評估和分級管理。硬件電路實(shí)時采集電流、電壓和溫度信息，并與物聯(lián)網(wǎng)平臺結(jié)合，實(shí)現(xiàn)實(shí)時監(jiān)控和自動響應(yīng)。通過先進(jìn)算法，系統(tǒng)提高了對微弱信號的識別能力，確保了早期風(fēng)險感知和預(yù)防。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，該電氣火災(zāi)預(yù)警系統(tǒng)在預(yù)測準(zhǔn)確性和響應(yīng)速度上均顯著優(yōu)于現(xiàn)有方案，能夠有效降低火災(zāi)發(fā)生率，為保障生命和財產(chǎn)安全提供了高效可靠的解決方案。
由于傳統(tǒng)PID控制器面臨參數(shù)調(diào)整繁瑣、實(shí)時調(diào)適滯后、工況適應(yīng)局限等挑戰(zhàn)，本研究提出了一種以人工蜂群算法(Artificial Bee Colony, ABC)為核心的BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化策略。研究表明，ABC算法對蜜蜂覓食行為的模擬機(jī)制，顯著增強(qiáng)了BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)在參數(shù)空間中的探索能力，有效維持了粒子群的多樣性特征，構(gòu)建起了高效的PID控制參數(shù)自適應(yīng)調(diào)節(jié)框架，成功地克服了因參數(shù)失配而引發(fā)的控制效能遞減難題，確保了控制系統(tǒng)在復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性與魯棒性，為提升控制系統(tǒng)整體性能提供了堅實(shí)保障與有力支撐。ABC算法在提升BP神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)性能上卓越可靠，為PID控制革新提供了依據(jù)與范式。
針對礦熱爐電極端部位置檢測精度低及開發(fā)過程中的復(fù)雜性問題，本文介紹了一種新型差動式磁場陣列檢測系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過布置磁場傳感陣列，利用差動信號處理技術(shù)，有效消除了環(huán)境干擾和系統(tǒng)噪聲，提高了電極端部位置檢測的精度和可靠性。研究首先構(gòu)建了礦熱爐磁場檢測模型，并基于畢奧–薩伐爾定律，分析了礦熱爐的爐外磁場分布。仿真驗(yàn)證了差動式磁場陣列檢測方法的有效性。測試結(jié)果表明，該系統(tǒng)能夠在惡劣的工業(yè)環(huán)境中準(zhǔn)確檢測電極端部位置，為礦熱爐的高效運(yùn)行提供了有力支持。本研究為礦熱爐的工業(yè)參數(shù)檢測和控制提供了新的思路和技術(shù)支持。
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