通用智能嵌入式控制器交互式GUI的设计与实现

摘要

随着网络技术和计算机技术的发展,嵌入式技术已经成为本世纪最热门的技术之一。嵌入式技术的发展使得各种嵌入式设备应用越来越广泛,例如:消费类电子产品、智能手机、个人数字助理等,这些产品在与人们的交互过程中,都需要一个友好的图形用户界面。而QT具有适用于多种操作系统平台、易移植、方便集成开发等优点,因此本文采用QT开发嵌入式图形用户界面。随着嵌入式技术的飞快发展,将智能技术集成到嵌入式控制器中以提高性能前景广阔,其研究方兴未艾。以自适应动态规划算法为核心实现的通用智能,通过简单的环境交互即可实现在线学习和最优化运行。本文主要设计与ADP算法相匹配的GUI界面,通过进程间交互实现对后台ADP算法参数的修改和控制效果的显示。同时结合嵌入式通用智能控制器控制倒立摆的实例,实现控制倒立摆图形的实时显示。本论文主要做了以下的工作:(1)对基于自适应动态规划算法的通用嵌入式智能控制器阐述和分析的基础上,设计图形用户界面以实现操作者与后台算法程序的友好、便捷交互。(2)在vmware虚拟机环境和嵌入式linux系统上,使用QT Creator创建GUI界面,采用两级坐标变换和旋转绘图实现倒立摆动态图像的控制效果实时显示。(3)使用基于驱动的共享内存方式实现了前端QT界面和后台智能算法程序的进程间通信,进而实现了后台倒立摆控制程序和界面的完整接口。

目录

摘要

ABSTRACT

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 嵌入式系统的概述

1.2.1 嵌入式系统的概念

1.2.2 嵌入式系统的组成

1.2.3 嵌入式系统的特点

1.2.4 嵌入式系统的发展历史和发展趋势

1.3 嵌入式控制器的发展

1.4 通用智能控制器的概述

1.5 本文研究的主要内容

第2章 自适应动态规划的概述及发展

2.1 动态规划理论概述

2.2 自适应动态规划的发展

2.3 Critic-Action结构的行为依赖启发式动态规划

2.4 本章小结

第3章 嵌入式GUI系统平台的概述

3.1 嵌入式GUI的发展现状及前景

3.1.1 嵌入式GUI的发展现状

3.1.2 嵌入式GUI的发展前景

3.2 硬件平台—开发板概述

3.2.1 ARM处理器概述

3.2.2 S3C2440处理器的体系结构

3.2.3 Mini2440开发板概述

3.3 嵌入式软件平台的建立

3.3.1 虚拟机的介绍及安装

3.3.2 在虚拟机上安装linux操作系统

3.3.3 安装VMware tools

3.3.4 安装交叉编译工具链

3.3.5 安装QT/Embedded

3.4 本章小结

第4章 基于QT/EMBEDDED图形用户界面的设计

4.1 QT/EMBEDDED的概述

4.1.1 QT的概述

4.1.2 QT/Embedded的介绍

4.2 图形用户界面的设计、编译及下载

4.2.1 倒立摆控制状态动态显示的建立

4.2.2 界面其它控制部件的建立

4.2.3 图形用户界面源程序的编译

4.2.4 通过网络传送文件(FTP)下载编译好的图形用户界面

4.3 本章小结

第5章 实例倒立摆控制系统GUI界面设计

5.1 嵌入式系统总体设计

5.2 GUI界面与倒立摆控制程序接口的实现

5.2.1 启动倒立摆控制程序以及向控制程序传递数据接口的实现

5.2.2 控制程序的运行过程在GUI界面显示接口的实现

5.2.3 控制倒立摆接口的实现

5.2.4 退出接口的实现

5.3 控制结果的显示及分析

5.3.1 控制程序参数的设置

5.3.2 控制结果的显示及分析

5.4 本章小结

第6章 总结与展望

6.1 总结

6.2 展望

致谢

参考文献

作者在攻读硕士学位期间参加科研情况

武汉理工大学学位论文提交单(回执)