本文研制了一種基于社區和家庭,以家庭為核心的“家庭——社區醫院——中心醫院”的三層體系結構的遠程家庭監護系統。該系統主要包括家庭端的遠程家庭監護智能終端和遠端的醫院監護中心兩部分,其中,家庭端的遠程家庭監護智能終端的軟硬件實現是本文的重點和關鍵。 給出了遠程家庭監護智能終端的硬件結構和軟件體系的總體設計方案。遠程家庭監護的硬件平臺,以Philips的ARM內核的32位嵌入式微處理器LPC2214為控制核心,外圍擴展藍牙模塊、ISP1160 USB主機模塊、10M以太網通信模塊、CF卡存儲模塊和液晶顯示模塊等模塊實現。對各硬件模塊的設計實現做了詳盡的論述。在硬件平臺的基礎上,移植嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ,按照操作系統、中間件程序和應用程序的分層軟件體系結構,設計實現了遠程家庭監護智能終端的軟件,使得軟件更易維護和升級。 對家庭監護終端的軟件實現進行了詳細的論述。設計實現了各硬件模塊的驅動程序、通信協議和應用程序。整個應用程序按功能劃分為9個任務,由操作系統內核進行調度,提高了系統的可靠性和實時性。應用程序實現了友好的人機界面和生理信號的自動分析功能。重點研究了ECG信號自動分析診斷算法,應用自適應模板法,實現了疾病自動分析診斷功能,能夠實現10種常見心律異常的自動分析診斷。 遠程家庭監護智能終端系統可實現對病人心電、血壓、血糖、體溫、呼吸率和血氧飽和度等參數的實時遠程監護,可根據病人的情況定制要監護的參數,具有良好的可擴展性和靈活性。遠程家庭監護終端,通過藍牙模塊以無線方式采集病人的心電和體溫參數,通過USB主機下行口連接其他生理參數模塊采集血壓等參數。所采集的參數經終端分析處理后,可在液晶上顯示生理參數值及結果,并可通過局域網傳送到監護中心服務器,供社區醫院監護醫生分析診斷。在病人出現生理異常時,家庭監護智能終端能夠給出初步診斷結果并發出報警。監護服務器收到報警后提醒監護醫生給出診斷結果,并將診斷結果反饋到家庭監護終端顯示,使病人能夠得到及時救治。
上傳時間: 2013-06-06
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Internet現已成為社會重要的信息流通渠道。嵌入式系統能夠連接到 Internet上面將信息傳送到幾乎世界上的任何一個地方。嵌入式設備與Internet的結合代表著嵌入式系統和網絡技術的真正未來。隨著IPv6的應用,設備都可能獲得一個全球唯一的IP地址,通過IP地址和互聯網相連成為一個網絡設備。因此隨著電子技術和Internet技術的發展使的家用電子電器產品步向智能化網絡化的智能家居方向。智能家居是集成微電子技術與控制技術當前嵌入式系統典型的代表。 本文將嵌入式技術與電力載波通信協議X-10技術結合起來來實現智能家居控制系統,著重研究智能家居控制系統的核心一基于ARM核的智能家居網關軟硬件設計。智能家居網關是一個嵌入式WEB服務器,用戶通過登陸智能家居網關進而實現對智能家居網關的遠程控制操作,智能家居網關將接收到的用戶命令進行“翻譯”之后向家庭電力線發送X-10指令,實現對家庭設備的控制。 本文首先分析基于ARM的智能家居控制系統的原理及X-10技術;然后給出具體基于ARM平臺的硬件電路設計,本文在以LPC2210為處理器實現智能家居控制系統的設計中,給出詳細設計步驟與過程。本系統主要電路包括有電源電路、鍵盤電路、LCD顯示電路、存儲電路、網口電路、及X-10電力載波電路等等;其次ARM平臺軟件實現是本文的一個重點。本文主要分三步來實現:第一步實現了在LPC2200系列處理器上的嵌入式操作系統uC/OS-Ⅱ的移植、第二步實現TCP/IP協議棧LWIP在嵌入式操作系統上的移植、第三步實現WEB服務器的組建以及應用軟件設計。最后系統在搭建完軟硬件平臺之后,進入調試結果環節。系統運行后本人使用本地示波器觀看波形,然后通過對波形的解析與X-10指令的對照來驗證基于ARM的智能家居控制系統的可行性,進而實現了X-10信息家電與Internet的互連控制。
上傳時間: 2013-06-04
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隨著社會的進步,經濟的發展以及我國入世以后汽車行業的迅速發展,使得國內交通車輛與日劇增,隨之帶來的交通擁擠、交通堵塞、車輛盜竊等一系列問題成為人們生活中最直接的安全隱患。運用無線通信技術、ARM技術和GPS定位技術的車輛監控系統可以有效的解決這些問題,滿足運輸效率和安全保障的需要,并且帶來極大的經濟效益和社會效益。 通過對車輛監控系統和相關技術的研究與分析,本文提出了基于ARM和GPS的車輛監控系統研究。與傳統的單片機控制的車輛監控系統相比,該系統克服了單片機系統因其功能簡單、無操作系統、程序移植性差而只能滿足簡單控制的缺點,能實現復雜任務的監控,例如顯示復雜的電子地圖、數據進行復雜計算、高端產品甚至有網絡互聯和Web瀏覽功能等等。同時該系統采用了GPRS無線通訊方式,具有資源利用率高、傳輸速率高、計費合理等特點,解決了以往采用SMS短消息通訊技術中存在的通訊費用高、消息延時和消息丟失等問題,提高了系統的實時性和可靠性。 論文首先介紹了在車輛監控系統中應用的GPS全球衛星定位技術和GPRS通用無線分組業務,在GPS定位技術中介紹了GPS系統組成、GPS信號和編碼、定位原理以及GPS誤差;在GPRS通訊技術中介紹了GPRS的概念、GPRS網絡的總體結構、GPRS的主要優點及發展動向。 論文隨后分為車輛監控系統總體結構與功能、車載端的研究與設計、監控中心的研究與數據庫設計三大部分進行介紹。車輛監控系統由車載端、監控中心和兩者之間的通訊網絡三部分組成,車載端主要由GPS定位模塊、GPRS通信模塊和ARM數據處理與控制模塊這三大模塊構成;監控中心包括Internet接入設備、中心服務器、監控端計算機以及一些輔助設備等。車載端分布在各個移動車輛上,負責接受OPS衛星定位信息,通過數據控制處理器解算出車輛所處的位置坐標,坐標數據經過處理后通過GPRS模塊,最后將數據通過通訊網絡GPRS發送到監控中心的信息服務器,信息服務器將收到的車臺數據經過預處理之后分發給監控終端。
上傳時間: 2013-06-14
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近年來,移動通信技術在全球范圍內得到了迅猛的發展及應用,各種全新的無線通信概念層出不窮、各種新的體制及其關鍵技術日新月異。由于正交頻分復用(OFDM)技術可以高效地利用頻譜資源并有效地對抗頻率選擇性衰落,多入多出(MIMO)利用多個天線實現多發多收,在不增加帶寬和發送功率的情況下,可以成倍提高信道容量,因此OFDM-MIMO技術被廣泛認為是后三代通信系統(B3G)的關鍵技術,是當今移動通信領域研究的熱點。 本文對OFDM-MIMO通信系統接收機的關鍵技術--數字下變頻,OFDM同步、解調進行了相關研究,在多天線接收板的XC2VP70-5FF1704芯片上,完成了數字下變頻,OFDM同步和解調的FPGA設計與實現。通過功能仿真、時序仿真、板級電路測試,驗證了該設計的正確性。 本文首先介紹了OFDM基本原理以其特點,然后對同步技術和數字下變頻技術作了相應的介紹。同步是OFDM系統設計中的一項關鍵技術,即是針對系統中存在的時間偏差、頻率偏差進行定時恢復、頻偏的估計與補償,來減少各種同步偏差對系統性能的影響。數字下變頻是軟件無線電的核心技術之一,其基本功能是從高速中頻數字信號中提取所需的窄帶信號,將其下變頻為基帶信號,降低數據率,以供后續DSP器件作進一步處理。 在數字下變頻器的設計和實現方面,本文先介紹了數字下變頻器的原理和基本結構,然后根據系統要求對其進行了設計,并在實現上作了一些簡化,節約了硬件資源。 在對時間同步的設計和實現方面,本文采用了利用PN序列進行時間同步的算法。在實現上根據系統實際情況將數據分為四路分別與本地PN碼做滑動相關運算,更有效的利用了同步數據,達到了更好的同步性能。 在OFDM的頻率同步的設計和實現方面,本文采用重復的PN碼兩兩相關來估計頻偏值,并聯合一個二階負反饋環路進行補償。該算法利用環路自身噪聲帶寬抑制噪聲,提高頻率估計精度,并同時利用負反饋擴大頻偏估計范圍。本文在對算法的詳細研究分析的基礎上對其進行了FPGA設計與實現。
上傳時間: 2013-04-24
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本論文對DSP和FPGA在交流伺服電機控制系統中的應用進行了詳細的設計,并完成了系統的規劃。論文完成的設計任務主要有:1、根據系統要求,詳細分析了運動控制系統,給出了運動控制系統的總體設計,提出了一套對已有外圍設備適用的設計方案。2、根據實際情況,提出了簡單易于實現、實時性好的軌跡插補算法,并給出了插補算法的軟件設計,并在DSP中得以實現。3、使用匯編語言進行軟件設計,完成了運動控制卡中由DSP完成的運動控制任務,即在插補計算的同時完成加減速控制和三軸聯動的協調控制,以及其后的脈沖分配數的計算。4、根據系統運動要求,使用FPGA芯片設計了可連續發送均勻分布脈沖的脈沖分配器,實現對交流伺服系統發送運動控制指令。并給出了VHDL在FPGA中的軟件實現。
上傳時間: 2013-04-24
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常模信號是一類非常重要的信號,而專門應用于常模信號的常模算法[1]具有復雜度較低、實現起來比較簡單、對陣列模型的偏差不敏感等顯著的優點。因此,常模算法引起了眾多學者的廣泛關注。近年來,常模算法在多用戶檢測領域[2]的研究越來越受到諸多學者的關注。不僅如此,常模算法在其他領域也是備受矚目,如常模算法在盲均衡以及波束形成等領域的應用也是目前研究的熱點。除此之外,常模算法已經不僅僅局限在應用于常模信號,也可應用于多模信號[3]等。 本文對常模算法在多用戶檢測領域的應用以及FPGA[4]實現作了較多的研究工作,共分六章進行闡述。第一章為緒論,介紹了論文相關背景和本文的結構;第二章首先對常模算法作了理論分析,并改進了傳統的2-2型常模算法,我們稱之為M2-2CMA,它在誤碼率性能上有一些改善;之后在MATLAB平臺上搭建了仿真平臺,分析了常模算法在多用戶檢測中的應用;第三章研究了相關文獻,簡單介紹了FPGA概念及其設計流程和設計方法,并對VerilogHDL以及Quartus軟件做了簡要介紹;第四章則詳細介紹了常模算法的FPGA實現,用一種基于統計數據的方法確定了數據位長及精度,提出了其實現的系統框圖,并詳細闡述了各主要模塊的設計與實現,同時給出了最后的報告文件以及最高數據處理速度;第五章則在MATLAB平臺和QuartuslI的基礎上搭建了一個仿真平臺,借助于平臺分析了2-2型常模算法移植到FPGA平臺后的性能,對不同的精度對系統性能的影響做了討論,也統計了不同信噪比、多址干擾下的誤碼率性能。最后一章是對全文的總結和對未來的展望。
上傳時間: 2013-06-23
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隨著社會的進步及移動用戶的迅猛增長,第三代移動通信越來越受到各界的重視。多用戶檢測技術是第三代移動通信中重要的技術之一;常規CDMA接收機采用匹配濾波器的結構,但是這種結構的接收機并沒有考慮到信道中多址干擾的存在,使彼此間影響減少來提高系統容量;而功控的方法也沒有從接收信號中真正去除多址干擾,只能緩解這種矛盾,不能從根本上解決問題。要想真正消除干擾,大幅度提高系統容量,必須通過多址對消和多用戶檢測技術。 本文首先介紹了CDMA的基本原理和多用戶檢測的基本原理。然后重點介紹和分析各種多用戶檢測的原理,然后依據多用戶檢測的四個技術指標對各種多用戶檢測的方法進行比較,從中選擇實現簡單,性能優越的解相關檢測器來作為實現的標的算法。 然后,本文重點研究分析解相關檢測器的原理,給出了實現解相關檢測器的系統設計的流程,其中包括硬件電路的搭建和軟件實現的方法。硬件電路是基于DSP(TI公司的TMS320C5402)和FPGA(Altera公司的EP1K10Q208-3)來完成。軟件部分主要采用C語言來完成。 本文系統研究了多用戶檢測技術,并實現了解相關算法,在理論研究和實際應用方面都有一定的價值。
上傳時間: 2013-07-29
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隨著經濟的發展,生活水平的逐步提高,購置房屋和車輛的人越來越多,但安全問題也給人們帶來巨大的經濟損失。與此同時,相應的安全防盜系統也應運而生。目前市場上,低端的方案是利用單片機和通訊單元相結合構成系統。這種系統雖然價格便宜,實現起來也相對簡單,但是功能不夠完善,不能實現正真的影、音、像圖文全方位監控。而高端的方案則使用專用集成電路,雖然功能強大,但是價格昂貴,并且對于新的接口標準存在兼容性問題,而且也不易升級。 基于FPGA的安全監控系統,是FPGA和通訊單元相結合的產物。其核心FPGA可多次配置,靈活性強,在性能和價格中找到一個很好的平衡。其易于維護和升級,以滿足市場上不斷推陳出的新的接口標準。 整個系統將是對視頻圖像處理、圖像加密技術、傳感器、PIC總線通訊等諸多技術的整合。而本文將側重于論述該系統中視頻圖像處理、控制接口和視頻傳送部分的內容。全文分為五個章節,第一章簡要介紹了視頻信號處理的原理和結構,對一些專業術語進行介紹,并展示了通用的視頻處理過程。第二章針對監控系統的案例,對視頻信號處理模塊的解決方案進行論述,將實際的視頻信號處理劃分為轉換、計算和傳送三個子模塊,并且分別進行功能介紹。第三章著重介紹視頻轉換和視頻計算兩大模塊,對相應的接口配置和模塊主要代碼實現作了深入分析。第四章將論述視頻處理中的重要課題:數字圖像的壓縮技術,并對相應的重要模塊和關鍵步驟作實際建模分析。第五章將探討視頻傳送的相關技術,介紹傳統的Camera-Link標準和最新的千兆以太網傳送標準,對可行性應用進行了比較。
上傳時間: 2013-04-24
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本文在深入研究MIL-STD-1553B總線傳輸協議以及國外協議芯片設計方法的基礎上,結合目前較流行的EDA技術,基于Xilinx公司Virtex-II系列FPGA完成了1553B總線接口協議設計實現,并自行設計實驗板將所做的設計進行了驗證。論文從專用芯片實現的具體功能出發,結合自頂向下的設計思想,給出基于FPGA的總線接口協議設計的總體方案,并根據功能的需求完成了模塊化設計。文章重點介紹基于FPGA的總線控制器(BC)、遠程終端(RT)、總線監視器(MT)三種類型終端設計,詳細給出其設計邏輯框圖、引腳說明及關鍵模塊的仿真結果,最終通過工作方式選擇信號以及其它控制信號將三種終端結合起來以達到通用接口的功能。本設計使用硬件描述語言(VHDL)進行描述,在此基礎上使用Xilinx專用開發工具對設計進行綜合、布局布線等,最終下載到FPGA芯片XC2V2000中進行實現。 文章最后通過自行搭建的硬件平臺對所做的設計進行詳細的測試驗證,選擇ADSP21161作為主處理器,對。FPGA芯片進行初始化配置以及數據的輸入輸出控制,同時利用示波器觀測FPGA的輸出,完成系統的硬件測試。測試結果表明本文的設計方案是合理、可行的。
上傳時間: 2013-08-03
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頻率合成技術廣泛應用于通信、航空航天、儀器儀表等領域,目前,常用的頻率合成技術有直接頻率合成、鎖相頻率合成和直接數字頻率合成(DDS)等。其中DDS是一種新的頻率合成方法,是頻率合成的一次革命。全數字化的DDS技術由于具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、相位噪聲低和頻率穩定度高等優點而成為現代頻率合成技術中的佼佼者。隨著數字集成電路、微電子技術和EDA技術的深入研究,DDS技術得到了飛速的發展。 DDS是把一系列數字量化形式的信號通過D/A轉換形成模擬量形式的信號的合成技術。主要是利用高速存儲器作查尋表,然后通過高速D/A轉換產生已經用數字形式存入的正弦波(或其它任意波形)。一個典型的DDS系統應包括以下三個部分:相位累加器可以時鐘的控制下完成相位的累加;相位一幅度碼轉換電路一般由ROM實現;D/A轉換電路,將數字形式的幅度碼轉換成模擬信號。 現場可編程門陣列(FPGA)設計靈活、速度快,在數字專用集成電路的設計中得到了廣泛的應用。本論文主要討論了如何利用FPGA來實現一個DDS系統,該DDS系統的硬件結構是以FPGA為核心實現的,使用Altera公司的Cyclone系列FPGA。 文章首先介紹了頻率合成器的發展,闡述了基于FPGA實現DDS技術的意義;然后介紹了DDS的基本理論;接著介紹了FPGA的基礎知識如結構特點、開發流程、使用工具等;隨后介紹了利用FPGA實現直接數字頻率合成(DDS)的原理、電路結構、優化方法等。重點介紹DDS技術在FPGA中的實現方法,給出了部分VHDL源程序。采用該方法設計的DDS系統可以很容易地嵌入到其他系統中而不用外接專用DDS芯片,具有高性能、高性價比,電路結構簡單等特點;接著對輸出信號頻譜進行了分析,特別是對信號的相位截斷誤差和幅度量化誤差進行了詳細的討論,由此得出了改善系統性能的幾種方法;最后給出硬件實物照片和測試結果,并對此作了一定的分析。
上傳時間: 2013-04-24
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