通信電源監控系統是一個分布式計算機控制系統,它集中并融合了傳感器技術、現代計算機技術、通信技術、網絡技術和人機系統技術的最新成果,能夠實現遙測、遙信和遙控三遙功能,對實現現代化的通信電源維護和科學管理有著重要的意義。隨著嵌入式技術近年來的發展,嵌入式系統在傳統的工業監測、機械控制,及新興的移動通訊、數字娛樂方面的應用越來越廣泛。在工業領域,傳統的監控系統主要以單片機為硬件載體進行設計,功能相對單一,可視化及擴展性有限。隨著Linux系統的不斷升級換代,現在出現了以ARM芯片為載體,以Linux系統為軟件平臺的新一代監控系統。它除了能實現原有單片機的功能外,還具備網絡通信功能,其設計過程及界面更加人性化。 本文以基于ARM構建的嵌入式系統為軟硬件平臺,探討了其在電源監控領域的應用。首先,本文討論了通信電源監控系統的功能、組成、體系結構、組網方案、監控對象及監控點的選取等內容。在此基礎上重點對局站中心SU作了設計,包括整體結構、設備、組網等,并給出前置單元嵌入式系統硬件結構、系統軟件和監控軟件的實現。最后,介紹了嵌入式WEB服務器和嵌入式數據庫在嵌入式系統中的應用,并給出本系統使用的BOA服務器和SQLite數據庫的實現方法。
上傳時間: 2013-06-09
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隨著計算機技術的發展,嵌入式系統已成為計算機領域的一個重要組成部分。本文用嵌入式系統構建了一個電力機車主變壓器故障診斷試驗平臺。 在電力機車主變壓器綜合測試及故障診斷領域中,我國幾個大型的電力機車廠的變壓器測試依然采用人工讀數,而這種方法的特點是:效率比較低,數據存在誤差等。因此非常有必要采用自動測試系統,而如果用工控機作為控制中心來進行測試,成本將比較高,因此,本文采用基于ARM的嵌入式系統作為控制中心來進行測試。這樣系統的成本更低,操作更方便,數據更準確。 本文詳細地介紹了基于ARM微處理器ST2410及Linux操作系統的電力機車主變壓器綜合測試及故障診斷系統的開發與實現過程。主要有三部分:硬件平臺設計與實現部分;軟件平臺設計部分;應用程序的開發等3部分。 本論文的研究主要是基于ARM-linux的平臺。它的內核模塊采用了ARM920T核的S3C2410,外部有SDRAM、FLASH、串口、網卡、鼠標、鍵盤、LCD等,同時還提供有擴展插槽,該平臺主要面向高性能的電力、工業控制等,適用于網絡的研究;本文探討嵌入式軟件開發模式,宿主機與目標機,交叉編譯環境的搭建,Linux內核和外設驅動的移植,以及圖形用戶界面QT和應用程序開發移植等;另外,在該平臺開發了應用程序,具體包括串口通信,網絡通信,數據庫編程等。
上傳時間: 2013-07-10
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隨著對高處理能力、網絡通信、實時多任務,超低功耗這些需求的增長,傳統8位處理器已經不能滿足新產品的要求了,高端嵌入式處理器已經得到了普遍的重視和應用.ARM是目前嵌入式領域應用最廣泛的RISC微處理器結構,該文研究了基于ARM處理器的嵌入式系統的開發,介紹了利用一款ARM微處理器和FPGA設計的四路E1中繼板卡的硬件結構和工作原理,并在這個硬件平臺上進行軟件開發的過程.該四路E1收發器能夠提供四條E1鏈路,把帶寬從2Mbps提高到8Mbps,能夠同時負載120個用戶的通信,解決了數字環路系統中卡槽數目限制的問題.目前,建立在G. 703基礎上的El接口在分組網、幀中繼網、GSM移動基站及軍事通信中得到廣泛的應用,傳送語音信號、數據、圖像等業務.文中首先分析了當前數字環路系統的發展現狀和趨勢,隨著網絡通信的用戶數目及信息量的猛增,拓寬數據傳輸的通道是一項研究熱點,這是開發四路E1收發器的一個目的.接著敘述了數字環路系統的結構和工作原理,即四路E1收發器的應用環境,著重介紹了四路E1板卡在整個系統中所扮演的角色和嵌入式處理器ARM的體系結構和特點,鑒于數據傳輸中對時鐘的要求比較嚴格,該文還介紹了FPGA技術,應用它主要是為系統提供各個精確的時鐘.然后,在分析了四路E1收發器的工作原理和比較了各類處理器特點的基礎上,提出了四路E1收發器的硬件設計,分別介紹了時鐘模塊、系統接口電路、存儲系統模塊、四通道E1合成器模塊、CPU模塊以及時隙交換模塊.接著,在研究分析了G.703和G.704等通信協議后,再根據系統要求提出了四路E1收發器的軟件設計.先介紹了實時操作系統RTXC,詳細闡述了ARM處理器啟動代碼程序的設計,然后給出了在此操作系統下軟件設計的整體結構,分四個任務分別闡述此軟件功能,其中詳細介紹了信令處理模塊、接口中斷處理模塊、系統運行監測模塊和RC消息LC消息處理模塊.最后介紹了軟件和硬件的調試方法以及設計過程中的調試開發過程,整個系統設計完成后,經過反復調試、測驗已達到了預期的效果,現正投入使用中.
上傳時間: 2013-04-24
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自上個世紀九十年代以來,我國著名學者、現中國科學院院士、清華大學陳難先教授等人使用無窮級數的Mobius反演公式解決了一系列重要的應用物理中的逆問題,例如費米體系逆問題、信號處理等,開創了應用、推廣數論中的Mobius變換解決物理學中各種逆問題的巧妙方法,其工作在1990年得到了世界著名的《NATURE》雜志的整版專評與高度評價。華僑大學蘇武潯、張渭濱教授等則把Mobius變換的方法應用于幾種常用波形(包括周期矩形脈沖,奇偶對稱方波和三角波等)的傅立葉級數的逆變換運算,得到正、余弦函數及一般周期信號的各種常用波形的信號展開;并求得了與各種常用波形信號函數族相正交的函數族,以用于各展開系數的計算與信息的解調;而后把它們應用到通信系統中,提出了一種新的通信系統,即新型Chen-Mobius通信系統。 在新型通信系統中,把這種正交函數族應用于系統的相干調制解調中,取代傳統通信系統中調制解調所采用的三角正交函數族。正是這種正交函數族使得通信系統的傳輸性能大大提高,保密性加強,而且正交函數族產生很方便。 本文從軟件仿真和硬件實現兩個方面對Chen-Mobius通信系統進行了驗證。首先,利用MATLAB軟件構建Chen-Mobius數字通信系統,通過計算機編程,對Chen-Mobius單路、四路和八路的數字通信系統進行仿真分析,對該系統在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算,并繪出了信噪比-錯誤概率曲線;其次,在QuartusⅡ軟件平臺上,利用VHDL語言文本輸入和原理圖輸入的方法構建Chen-Mobius數字通信系統,對該系統進行了仿真,包括設計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等;再次,在QuartusⅡ軟件仿真的基礎上,在Altera公司的Stratix GX芯片上,實現了硬件的編程和下載,從而完成了Chen-Mobius數字通信系統的FPGA實現;最后,從MATLAB軟件仿真和硬件實現的結果出發,通過分析系統的性能,簡單展望了Chen-Mobius數字通信系統的應用前景。 本文通過軟件仿真得到了Chen-Mobius數字通信系統的信噪比-錯誤概率曲線,從理論上驗證了該系統的強的抗干擾能力;利用FPGA完成了系統的硬件實現,從實際上驗證了該系統的可實現性。從兩方面都可以說明,Chen-Mobius通信系統雖然只是一個新的起點,但它卻預示著光明的應用前景。
標簽: ChenMobius MATLAB FPGA 數字通信系統
上傳時間: 2013-05-19
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音頻管理組件(Audio Management Unit,AMU)是先進客艙娛樂與服務系統(Advanced Cabin Entertainment Service System,ACESS)的組成部分,應用于飛機上音頻資源的管理與控制。飛機運營對航空機載電子系統準確性、復雜性和安全性的高要求,使得其維修維護工作極大地依賴于自動測試設備(Automatic Testing Equipment,ATE)。本課題來源于實際工程項目, FPGA技術具備多種優點,將其與民航測試設備結合研制一個用于檢測AMU故障的自動測試系統,該系統將對AMU自動完成部件維修手冊(Comvonent Maintenance Manual,CMM)所規定的全部功能、性能方面的綜合測試。 本文首先概述音頻管理組件、自動測試系統及其在民航領域的應用,并闡述了課題的背景、研究目標和相關技術要求;文章對可編程邏輯器件CPLD/FPGA的結構原理、硬件描述語言VHDL的特點以及MAXL+plusⅡ軟件的設計流程進行了說明,重點闡述了基于FPGA的DDS信號發生器以及數據采集卡的設計實現、并著重闡述了ARINC429總線的傳輸規范,和基于FPGA的ARINC429總線接口的設計與實現。在ARINC429接口設計中采用自頂向下,多層次系統設計的方法,用VHDL語言進行描述。在發送器中利用了FPGA內部的分布式RAM創建異步FIFO,節約了FPGA的內部資源和提高了數據傳輸速度;在接收器中采用了提高抗干擾性的優化設計。測試結果表明基于FPGA的設計實現ARINC429總線數據通信的要求,使用方便,可靠性好,能夠克服HS-3282芯片中的數據格式固定,使用不夠靈活方便,價格昂貴的缺點。
上傳時間: 2013-08-06
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數字信號處理是信息科學中近幾十年來發展最為迅速的學科之一.目前,數字信號處理廣泛應用于通信、雷達、聲納、語音與圖像處理等領域.而數字信號處理算法的硬件實現一般來講有三種方式:用于通用目的的可編程DSP芯片;用于特定目的的固定功能DSP芯片組和ASIC;可以由用戶編程的FPGA芯片.隨著微電子技術的發展,采用現場可編程門陣列FPGA進行數字信號處理得到了飛速發展,FPGA正在越來越多地代替ASIC和PDSP用作前端數字信號處理的運算.該文主要探討了基于FPGA數字信號處理的實現.首先詳細闡述了數字信號處理的理論基礎,重點討論了離散傅立葉變換算法原理,由于快速傅立葉變換算法在實際中得到了廣泛的應用,該文給出了基-2FFT算法原理、討論了按時間抽取FFT算法的特點.該論文對硬件描述語言的描述方法和風格做了一定的探討,介紹了硬件描述語言的開發環境MAXPLUSII.在此基礎上,該論文詳細闡述了數字集成系統的高層次設計方法,討論了數字系統設計層次的劃分和數字系統的自頂向下的設計方法,探討了數字集成系統的系統級設計和寄存器傳輸級設計,描述了數字集成系統的高層次綜合方法.最后該文描述了數字信號處理系統結構的實現方法,指出常見的高速、實時信號處理系統的四種結構;由于FFT算法在數字信號處理中占有重要的地位,所以該文提出了用FPGA實現FFT的一種設計思想,給出了總體實現框圖;重點設計實現了FFT算法中的蝶形處理單元,采用了一種高效乘法器算法設計實現了蝶形處理單元中的旋轉因子乘法器,從而提高了蝶形處理器的運算速度,降低了運算復雜度.
上傳時間: 2013-07-19
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近年來,隨著控制系統規模的擴大和總線技術的發展,對數據采集和傳輸技術提出了更高的要求。目前,很多設備需要實現從單串口通信到多路串口通信的技術改進。同時,隨著以太網技術的發展和普及,這些設備的串行數據需要通過網絡進行傳輸,因而有必要尋求一種解決方案,以實現技術上的革新。 本文分別對串行通信和基于TCP/IP協議的以太網通信進行研究和分析,在此基礎上,設計一個嵌入式系統一基于APM處理器的多路串行通信與以太網通信系統,來實現F8-DCS系統中多路串口數據采集和以太網之間的數據傳輸。主要作了如下工作:首先,分析了當前串行通信的應用現狀和以太網技術的發展動態,通過比較傳統的多路串口通信系統的優缺點,設計出了一種采用CPID技術和CAN總線技術相結合的新型技術,并結合F8-DCS系統數據量大和實時性高的特點,對串行通訊幀同步的方法進行了詳細的研究。然后,根據課題的實際需求,對系統進行總體設計和功能模塊劃分,并詳細介紹了基于ARM7處理器的多路串口通信接口、以太網通信接口以及二者之間的數據傳輸接口的電路設計。在軟件設計上,對系統的啟動代碼、串行通信協議、串口驅動以及多串口與網口間雙向數據傳輸等進行了詳細的論述。最后,將上述技術應用于某大型火電廠主機F8-DCS系統I/O通訊網絡的測試與分析,達到了設計要求。
上傳時間: 2013-07-31
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最新的研究進展是OFDM的出現,并且在2000年出現了第一個采用此技術的無線標準(HYPERLAN-Ⅱ)。由于它與TDMA及CDMA相比能處理更高數據速率,因此可以預想在第四代系統中也將使用此技術。 寬帶應用和高速率數據傳輸是OFDM調制/多址技術通信系統的重要特征之一。作者通過參與國家863計劃項目“OFDM通信系統”一年以來的研發工作,對OFDM通信系統及相關技術有了深入的理解,積累了大量實際經驗,并在相關工作中取得了部分研究成果。 另一方面,關于寬帶自適應均衡技術的研究在近年來也引起了廣泛的關注。它是補償信道畸變的重要的技術之一。作者通過參與該項目FPGA部分的開發與調試工作,基于單片FPGA實現了均衡部分;此外,作者在頻域自適應均衡算法方面也取得了一些理論成果。 本文的主體部分就是根據上述工作的內容展開的。 首先介紹了本課題相關技術的發展情況,主要包括:OFDM系統的技術原理、技術優勢、歷史和現狀,均衡技術的特點和發展等。末尾敘述了本課題的來源和研究意義,并簡介了作者的主要工作和貢獻。確定將WSSUS分布和瑞利衰落作為本文研究的信道模型。主要分析了常用的時域均衡器,均是單載波非擴頻數字調制中常用到的均衡器和均衡算法,為接下來的進一步研究作理論參考。 接著,論述了均衡必須用到的信道估計技術。重點就該方案的核心算法(頻域均衡算法)進行了數學上進行了較深入的研究,建立系統模型,并據此推導了三種頻域均衡的算法:頻域消除HICI,Gauss-Seidel迭代算法,頻域線性內插。采用WSSUS信道模型進行了計算機仿真,得出了采用這些均衡算法在不同條件下的性能曲線。并且系統地、有重點地對該方案的原理和實質進行了較深入的討論。歸納比較了各種算法的算法復雜度和能達到的性能,并且結合信道糾錯編解碼進行了細致的分析。進一步嘗試設計了無線局域網OFDM系統的設計,采用典型的歐洲Hyperlan2系統為例,把研究成果引入到實際的整個系統中來看。結合具體的系統指出了該均衡算法在抗衰落和相位偏移方面的應用。 最后,描述了利用Xilinx的xc2v3000-4FG676型號芯片針對OFDM系統實現頻域自適應均衡的方法,主要給出了設計方法、時序仿真結果和處理速度估值等;并結合最新的FPGA發展動態和特點,對基于FPGA實現其他均衡算法的升級空間進行了討論。 本文的結束語中,對作者在本文中所作貢獻進行了總結,并指出了仍有待深入研究的幾個問題。
上傳時間: 2013-04-24
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數字信息在有噪聲的信道中傳輸時,受到噪聲的影響,誤碼總是不可避免的。根據香農信息理論,只要使Es/N0足夠大,就可以達到任意小的誤碼率。采用差錯控制編碼,即信道編碼技術,可以在一定的Es/N0條件下有效地降低誤碼率。按照對信息元處理方式不同,信道編碼分為分組碼與卷積碼兩類。卷積碼的k0和n0較小,實現最佳譯碼與準最佳譯碼更加容易。卷積碼運用廣泛,被ITU選入第三代移動通信系統,作為包括WCDMA,CDMA2000和TD-SCDMA在內的信道編碼的標準方案。 本文研究了CDMA2000業務通道中的幀結構,對CDMA2000系統中的卷積碼特性及維特比譯碼的性能限進行了分析,并基于MATLAB平臺做了相應的譯碼性能仿真。我們設計了一種可用于CDMA2000通信系統的通用、高速維特比譯碼器。該譯碼器在設計上具有以下創新之處:(1)采用通用碼表結構,支持可變碼率;幀控制模塊和頻率控制器模塊的設計中采用計數器、定時器等器件實現了可變幀長、可變數據速率的數據幀處理方式。(2)結合流水線結構思想,利用四個ACS模塊并行運行,加快數據處理速度;在ACS模塊中,將路徑度量值存貯器的存儲結構進行優化,防止數據讀寫的阻塞,縮短存儲器讀寫時間,使譯碼器的處理速度更快。(3)為了防止路徑度量值和幸存路徑長度的溢出,提出了保護處理策略。我們還將設計結果在APEXEP20K30E芯片上進行了硬件實現。該譯碼器芯片具有可變的碼率和幀長處理能力,可以運行于40MHZ系統時鐘下,內部最高譯碼速度可達625kbps。本文所提出的維特比譯碼器硬件結構具有很強的通用性和高速性,可以方便地應用于CDMA2000移動通信系統。
上傳時間: 2013-06-24
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近年來LED顯示技術發展迅速,LED全彩顯示屏得到了廣泛的應用.LED顯示技術涵蓋了微機控制、視頻、光學、機械和數字圖像處理等多種技術.針對現有LED顯示系統數據傳輸和顯示存在的缺陷和開發難度,本文提出并實現了一種新型的LED顯示系統方案.該方案把ARM處理器應用到LED顯示屏中,采用FPGA技術開發了LED顯示屏系統.本文主要討論了利用網絡傳輸LED顯示數據的實現方法,包括嵌入式系統的設計以及TCP/IP協議的實現等分析和設計工作.全文分為七章,首先提出現有LED顯示系統數據傳輸和顯示存在的缺陷和開發難度,然后提出新的LED顯示系統方案,并論證該方案的可行性.接著闡述了作者采用的嵌入式系統的設計方法和過程.第三章和第四章是嵌入式系統的設計和TCP/IP協議的實現,其中包括硬件和軟件的設計以及嵌入式操作系統μ C/OS-Ⅱ的移植.詳細地分析了基于LPC2214芯片的操作系統移植步驟和過程.本文使用的是1wIP網關協議,把其應用于μ C/OS-Ⅱ,實現了LED顯示屏的網絡通信,還分析了RTL8019芯片的工作過程,編寫了有關驅動代碼.在第五章和第六章中闡述了LED顯示屏顯示原理和利用FPGA實現LED顯示的驅動開發過程,利用占空比法實現LED顯示屏的灰度顯示,使用VHDL語言描述LED顯示屏的灰度實現邏輯.最后根據本文的方案實現了LED顯示屏的彩色顯示,通過分析比較,該方案可行并且達到了預定的要求.
上傳時間: 2013-04-24
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