隨著信息技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)級芯片SoC(System on a Chip)成為集成電路發(fā)展的主流。SoC技術(shù)以其成本低、功耗小、集成度高的優(yōu)勢正廣泛地應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)中。通過對8位增強(qiáng)型CPU內(nèi)核的研究及其在FPGA(Field Programmable Gate Arrav)上的實現(xiàn)，對SoC設(shè)計作了初步研究。 在對Intel MCS-8051的匯編指令集進(jìn)行了深入地分析的基礎(chǔ)上，按照至頂向下的模塊化的高層次設(shè)計流程，對8位CPU進(jìn)行了頂層功能和結(jié)構(gòu)的定義與劃分，并逐步細(xì)化了各個層次的模塊設(shè)計，建立了具有CPU及定時器，中斷，串行等外部接口的模型。 利用5種尋址方式完成了8位CPU的數(shù)據(jù)通路的設(shè)計規(guī)劃。利用有限狀態(tài)機(jī)及微程序的思想完成了控制通路的各個層次模塊的設(shè)計規(guī)劃。利用組合電路與時序電路相結(jié)合的思想完成了定時器，中斷以及串行接口的規(guī)劃。采用邊沿觸發(fā)使得一個機(jī)器周期對應(yīng)一個時鐘周期，執(zhí)行效率提高。使用硬件描述語言實現(xiàn)了各個模塊的設(shè)計。借助EDA工具ISE集成開發(fā)環(huán)境完成了各個模塊的編程、調(diào)試和面向FPGA的布局布線；在Synplify pro綜合工具中完成了綜合；使用Modelsim SE仿真工具對其進(jìn)行了完整的功能仿真和時序仿真。 設(shè)計了一個通用的擴(kuò)展接口控制器對原有的8位處理器進(jìn)行擴(kuò)展，加入高速DI，DO以及SPI接口，增強(qiáng)了8位處理器的功能，可以用于現(xiàn)有單片機(jī)進(jìn)行升級和擴(kuò)展。 本設(shè)計的CPU全面兼容MCS-51匯編指令集全部的111條指令，在時鐘頻率和指令的執(zhí)行效率指標(biāo)上均優(yōu)于傳統(tǒng)的MCS-51內(nèi)核。本設(shè)計以硬件描述語言代碼形式存在可與任何綜合庫、工藝庫以及FPGA結(jié)合開發(fā)出用戶需要的固核和硬核，可讀性好，易于擴(kuò)展使用，易于升級，比較有實用價值。本設(shè)計通過FPGA驗證。
標(biāo)簽： FPGA CPU 8位 增強(qiáng)型
上傳時間： 2013-04-24
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隨著變頻調(diào)速技術(shù)的快速發(fā)展，基于變頻調(diào)速的恒壓供水系統(tǒng)越來越多的應(yīng)用到了小區(qū)供水中。與恒速供水系統(tǒng)相比，變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)取得了較好的節(jié)能效果，但是由于其壓力設(shè)定值一般是按系統(tǒng)最大能量需求時設(shè)定的，并且該設(shè)定值一旦設(shè)定后不能依據(jù)系統(tǒng)的能量需求自動做實時調(diào)整，使系統(tǒng)在大部分時間內(nèi)供給的能量大于需求的能量。因此，該供水方式并沒有把變頻調(diào)速的節(jié)能潛力全部發(fā)揮出來。本文針對變頻調(diào)速恒壓供水系統(tǒng)這一不足，提出了變頻調(diào)速實時恒壓供水方式，它能依據(jù)系統(tǒng)的能量需求實時的調(diào)整壓力設(shè)定值，能更好的發(fā)揮變頻調(diào)速的節(jié)能潛力。 本文首先依據(jù)泵理論和水動力學(xué)對供水系統(tǒng)進(jìn)行了深入的分析和研究，詳細(xì)探討了供水系統(tǒng)的節(jié)能原理，從而為后續(xù)章節(jié)中控制策略的選擇奠定了基礎(chǔ)。 然后針對供水系統(tǒng)的精確數(shù)學(xué)模型難以建立的問題，本文采用了專家系統(tǒng)。該專家系統(tǒng)能依據(jù)用戶能量需求的不同，實時給出泵出口的壓力設(shè)定值；在此基礎(chǔ)上通過模糊-PID控制使供水系統(tǒng)迅速進(jìn)入穩(wěn)定狀態(tài)，同時使系統(tǒng)具有快速性、穩(wěn)定性和良好的魯棒性。通過MATLAB仿真工具對整個控制系統(tǒng)進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果表明該控制系統(tǒng)與常規(guī)PID控制相比具有更好的控制品質(zhì)。 最后以ARM7LPC-2129為硬件基礎(chǔ)，實現(xiàn)了以上各個部分的功能。另外還采用VB開發(fā)了上位機(jī)監(jiān)控界面；開發(fā)了基于ARM的CAN接口，為供水系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)化提供技術(shù)支持；使用ARM7LPC-2129的通用輸入輸出口，實現(xiàn)了供水系統(tǒng)中電機(jī)的組合運行或單機(jī)啟停控制；泵運行狀態(tài)和火災(zāi)顯示等輔助功能的實現(xiàn)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 智能控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各類建設(shè)工程越來越多，這導(dǎo)致了國家對工程機(jī)械的需求越來越大，要求也越來越高。在機(jī)械和液壓技術(shù)已發(fā)展成熟的今天，信息化和智能化成了工程機(jī)械進(jìn)行產(chǎn)品性能提升的新的突破口。而無線遙控技術(shù)是信息化的一個重要方面。 鑒于工程機(jī)械設(shè)備對無線遙控設(shè)備的需求，本文研制了用于工程機(jī)械的無線遙控器。因為工程機(jī)械對遙控通信的可靠性、抗干擾性和通信距離都有比較高的要求，所以本文沒有選擇紅外、藍(lán)牙等技術(shù)作為通信手段，而是選用高性能的射頻芯片ADF7020來搭建射頻模塊。在控制器方面，考慮到通信過程中需要進(jìn)行非常復(fù)雜的編解碼運算，所以本文選用了運算速率較快的32位ARM核微控制器LPC2119。 論文首先在對上述兩塊主芯片進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上介紹了它們的功能特點和參數(shù)性能，與此同時還介紹了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)知識。接著基于這兩塊芯片對遙控器的實施方案進(jìn)行了設(shè)計，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩方面的內(nèi)容，這構(gòu)成了論文的主體內(nèi)容之一。然后論文詳細(xì)深入的研究和討論了對遙控器通信性能起關(guān)鍵作用的差錯控制系統(tǒng)。研究內(nèi)容包括循環(huán)碼、CRC碼、RS碼和交織技術(shù)等一系列的信道編碼理論，并且給出了各種編解碼的實現(xiàn)方法。基于這些理論，論文設(shè)計了一種CRC碼、RS碼以及交織技術(shù)相結(jié)合的差錯控制方法并將其應(yīng)用在遙控器中，實際測試證明該方法從很大程度上提升了遙控器的通信性能。此外，還實現(xiàn)了遙控器的跳頻功能，可以有效的抵抗同頻干擾。論文的最后簡要介紹了系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試環(huán)境以及仿真工具，并總結(jié)了軟件實現(xiàn)過程中對一些關(guān)鍵問題的處理辦法。
標(biāo)簽： ARM 射頻技術(shù) 工程機(jī)械 遙控器
上傳時間： 2013-05-18
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本文應(yīng)用EDA技術(shù)，基于FPGA器件設(shè)計與實現(xiàn)UART，并采用CRC校驗。主要工作如下： 1、在異步串行通信電路部分完全用FPGA來實現(xiàn)。選用Xilinx公司的SpartanⅢ系列的XC3S1000來實現(xiàn)異步串行通信的接收、發(fā)送和接口控制功能，利用FPGA集成度比較高，具有在線可編程能力，在其完成各種功能的同時，完全可以將串行通信接口構(gòu)建其中，可根據(jù)實際需求分配資源。 2、利用VerilogHDL語言非常容易掌握，功能比VHDL更強(qiáng)大的特點，可以在設(shè)計時不斷修改程序，來適用不同規(guī)模的應(yīng)用，而且采用Verilog輸入法與工藝性無關(guān)，利用系統(tǒng)設(shè)計時對芯片的要求，施加不同的約束條件，即可設(shè)計出實際電路。 3、利用ModelSim仿真工具對程序進(jìn)行功能仿真和時序仿真，以驗證設(shè)計是否能獲得所期望的功能，確定設(shè)計程序配置到邏輯芯片之后是否可以運行，以及程序在目標(biāo)器件中的時序關(guān)系。 4、為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，采用循環(huán)冗余校驗CRC(CyclicRedundancyCheck)，該編碼簡單，誤判概率低，為了減少硬件成本，降低硬件設(shè)計的復(fù)雜度，本設(shè)計通過CRC算法軟件實現(xiàn)。 實驗結(jié)果表明，基于EDA技術(shù)的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA集成度高，結(jié)構(gòu)靈活，設(shè)計方法多樣，開發(fā)周期短，調(diào)試方便，修改容易，采用FPGA較好地實現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)的通信功能，并對數(shù)據(jù)作了一定的處理，本設(shè)計中為CRC校驗。另外，可以利用FPGA的在線可編程特性，對本設(shè)計電路進(jìn)行功能擴(kuò)展，以滿足更高的要求。
標(biāo)簽： FPGA CRC 串行 通信實現(xiàn)
上傳時間： 2013-04-24
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在圖像處理及檢測系統(tǒng)中，實時性要求往往影響著系統(tǒng)處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測技術(shù)及方法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計和圖像處理技術(shù)，以交通信息視頻檢測系統(tǒng)為研究背景，展開了基于FPGA視頻圖像檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用，通過系統(tǒng)仿真驗證了基于FPGA架構(gòu)的圖像并行處理和檢測系統(tǒng)具有較高的實時處理能力，能夠準(zhǔn)確并穩(wěn)定地檢測出運動目標(biāo)的信息。可見FPGA對提高視頻檢測及處理的實時性是一個較好的選擇。 本文主要研究的內(nèi)容有： 1．分析研究了視頻圖像檢測技術(shù)，針對傳統(tǒng)基于PC構(gòu)架和DSP處理器的視頻檢測系統(tǒng)的弊端，并從可靠性、穩(wěn)定性、實時性和開發(fā)成本等因素考慮，提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計方案。 2．應(yīng)用模塊化的硬件設(shè)計方法，構(gòu)建了新一代嵌入式視頻檢測系統(tǒng)的硬件平臺。該系統(tǒng)由異步FIFO模塊、圖像空間轉(zhuǎn)換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預(yù)處理模塊和圖像檢測模塊等組成，較好地解決了圖像采樣存儲、處理和傳輸?shù)膯栴}，并為以后系統(tǒng)功能的擴(kuò)展奠定了良好的基礎(chǔ)。 3．在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法，分析比較了各自的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，本文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法，并給出該算法的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖，應(yīng)用VHDL硬件描述語言編程、實現(xiàn)，仿真結(jié)果表明，快速中值濾波算法的處理速度較傳統(tǒng)算法提高了50％，更有效地降低了系統(tǒng)資源占用率和提高了系統(tǒng)運算速度，增強(qiáng)了檢測系統(tǒng)的實時性能。 4．研究了基于視頻的交通車流量檢測算法，重點討論背景差分法，圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值，并對圖像進(jìn)行了直方圖均衡處理，提高圖像檢測精度。并結(jié)合嵌入式系統(tǒng)處理技術(shù)，在FPGA系統(tǒng)上研究設(shè)計了這些算法的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，用VHDL語言實現(xiàn)，并對各個模塊及相應(yīng)算法做出了功能仿真和性能分析。 5．系統(tǒng)仿真與驗證是整個FPGA設(shè)計流程中最重要的步驟，針對現(xiàn)有仿真工具用手動設(shè)置輸入波形工作量大等弊病，本文提出了一種VHDL測試基準(zhǔn)(TestBench)方法解決系統(tǒng)輸入源仿真問題，用TEXTIO程序包設(shè)計了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口，很好地解決了仿真測試中因測試向量龐大而難以手動輸入的問題。并將系統(tǒng)的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)在MATLAB上還原為圖像，方便了系統(tǒng)測試結(jié)果的分析與調(diào)試。系統(tǒng)測試的結(jié)果表明，運動目標(biāo)的檢測基本符合要求，可以排除行走路人等移動物體(除車輛外)的噪聲干擾，有效地檢測出正確的目標(biāo)。 本文主要研究了基于FPGA片上系統(tǒng)的圖像處理及檢測技術(shù)，針對FPGA技術(shù)的特點對某些算法提出了改進(jìn)，并在MATLAB、QuartusⅡ和ModelSim軟件開發(fā)平臺上仿真實現(xiàn)，仿真結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本文的研究對智能化交通監(jiān)控系統(tǒng)的車流量檢測做了有益探索，對其他場合的圖像高速處理及檢測也具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-07-13
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數(shù)字信號處理是信息科學(xué)中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。常用的實現(xiàn)高速數(shù)字信號處理的器件有DSP和FPGA。FPGA具有集成度高、邏輯實現(xiàn)能力強(qiáng)、速度快、設(shè)計靈活性好等眾多優(yōu)點，尤其在并行信號處理能力方面比DSP更具優(yōu)勢。在信號處理領(lǐng)域，經(jīng)常需要對多路信號進(jìn)行采集和實時處理，為解決這一問題，本文設(shè)計了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集和處理系統(tǒng)。 本文首先介紹數(shù)字信號處理系統(tǒng)的組成和數(shù)字信號處理的優(yōu)點，然后通過FFT算法的比較選擇和硬件實現(xiàn)方案的比較選擇，進(jìn)行總體方案的設(shè)計。在硬件方面，特別討論了信號調(diào)理模塊、模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊、FPGA芯片配置等功能模塊的設(shè)計方案和硬件電路實現(xiàn)方法。信號處理單元的設(shè)計以Xilinx ISE為軟件平臺，采用VHDL和IP核的方法，設(shè)計了時鐘產(chǎn)生模塊、數(shù)據(jù)滑動模塊、FFT運算模塊、求模運算模塊、信號控制模塊，完成信號處理單元的設(shè)計，并采用ModelSim仿真工具進(jìn)行相關(guān)的時序仿真。最后利用MATLAB對設(shè)計進(jìn)行驗證，達(dá)到技術(shù)指標(biāo)要求。
標(biāo)簽： 同步數(shù)據(jù)采集 處理系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-07
上傳用戶：小火車?yán)怖怖?/p>
隨著圖像分辨率的越來越高，軟件實現(xiàn)的圖像處理無法滿足實時性的需求；同時FPGA等可編程器件的快速發(fā)展使得硬件實現(xiàn)圖像處理變得可行。如今基于FPGA的圖像處理研究成為了國內(nèi)外的一個熱門領(lǐng)域。 本文在FPGA平臺上，用Verilog HDL實現(xiàn)了一個研究圖像處理算法的可重復(fù)配置的硬件模塊架構(gòu)，架構(gòu)包括PC機(jī)預(yù)處理和通信軟件，控制模塊，計算單元，存儲器模塊和通信適配模塊五個部分。其中的計算模塊負(fù)責(zé)具體算法的實現(xiàn)，根據(jù)不同的圖像處理算法可以獨立實現(xiàn)。架構(gòu)為計算模塊實現(xiàn)了一個可添加、移出接口，不同的算法設(shè)計只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構(gòu)中來進(jìn)行調(diào)試和運行。 在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上本文實現(xiàn)了排序濾波，中值濾波，卷積運算及高斯濾波，形態(tài)學(xué)算子運算等經(jīng)典的圖像處理算法。討論了FPGA的圖像處理算法的設(shè)計方法及優(yōu)化策略，通過性能分析，F(xiàn)PGA實現(xiàn)圖像處理在時間上比軟件處理有了很大的提高；通過結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)FPGA的處理結(jié)果達(dá)到了軟件處理幾乎同等的效果水平。最后本文在實現(xiàn)較大圖片處理和圖像處理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的討論和改進(jìn)，提高了算法的可用性，同時為進(jìn)一步的研究提供了更加便利的平臺。 整個設(shè)計都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環(huán)境下開發(fā)的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺上實現(xiàn)。在軟件仿真過程中利用了ISE8.2自帶仿真工具和ModelSim結(jié)合使用。 本課題為制造FPGA的專用圖像處理芯片做了有益的探索性研究，為實現(xiàn)FPGA為核心處理芯片的實時圖像處理系統(tǒng)有著積極的作用。
上傳時間： 2013-05-30
上傳用戶：水瓶kmoon5
計算機(jī)圖形學(xué)中真實感成像包括兩部分內(nèi)容：物體的精確圖形表示；場景中光照效果的適當(dāng)?shù)拿枋觥９庹招Чü獾姆瓷洹⑼该餍浴⒈砻婕y理和陰影。對物體進(jìn)行投影，然后再可見面上產(chǎn)生自然光照效果，可以實現(xiàn)場景的真實感顯示。光照明模型主要用于物體表面某點處的光強(qiáng)度計算。面繪制算法是通過光照模型中的光強(qiáng)度計算，以確定場景中物體表面的所有投影像素點的光強(qiáng)度。Phong明暗處理算法是生成真實感3D圖像最佳算法之一。但是由于其大量的像素級運算和硬件難度而在實現(xiàn)實時真實感圖形繪制中被Gotuaud明暗處理算法所取代。VLSI技術(shù)的發(fā)展以及對于高真實感實時圖形的需求使得Phong明暗處理算法的實現(xiàn)成為可能。利用泰勒級數(shù)近似的Fast Phong明暗處理算法適合硬件實現(xiàn)。此算法需要存儲大量數(shù)據(jù)的ROM。這增加了實現(xiàn)的難度。 本文完成了以下工作： 1、本文簡述了實時真實感圖形繪制管線，詳細(xì)敘述了所用到的光照明模型和明暗處理方法，并對幾種明暗處理方法的效果作了比較，實驗結(jié)果表明Fast Phong明暗處理算法適用于實時真實感圖形繪制。 2、在熟悉Xilinx公司FPGA芯片結(jié)構(gòu)及其開發(fā)流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合Xilinx公司提供的FPGA開發(fā)工具ISE 7.1i，仿真工具為ISE simulator，綜合工具為XST；完成了Fast Phong明暗處理模塊的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)。綜合得到的電路的最高頻率為54.058MHz。本文的Fast Phong明暗處理硬件模塊適用于實時真實感圖形繪制。 3、本文通過誤差分析，提出了優(yōu)化的查找表結(jié)構(gòu)。通過在FPGA上對本文所提結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗證。結(jié)果表明，本方案在提高速度、精度的同時將ROM的數(shù)據(jù)量從64K*8bit減少至13K*8bit。
上傳時間： 2013-06-21
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1992年5月，JoeMitola首次明確提出了軟件無線電的概念。軟件無線電將模塊化、標(biāo)準(zhǔn)化的硬件單元連接構(gòu)成硬件平臺，通過軟件加載實現(xiàn)各種無線通信功能。端到端重配置技術(shù)是在軟件無線電的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，該技術(shù)使通信系統(tǒng)不僅具有重配置的能力，還能提供一體化的重配置管理架構(gòu)，實現(xiàn)聯(lián)合無線資源管理和網(wǎng)絡(luò)規(guī)劃。端到端重配置技術(shù)已經(jīng)成為軟件無線電的發(fā)展趨勢。 寬帶無線接入(BWA，BroadbandWirelessAccess)是當(dāng)前通信界研究的熱點之一，而WiMax和WiFi是BWA中最熱門的兩個技術(shù)，所以本文選擇了IEEE802.16-2004與IEEE802.11a，設(shè)計了基于其物理層標(biāo)準(zhǔn)的可重配置OFDM基帶系統(tǒng)。它們均采用正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM，OrthogonalFrequencyDivisionMultiplexing)。 本文研究了IEEE802.16-2004與IEEE802.11a物理層標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合Altera公司提供的FPGA開發(fā)工具QuartusⅡ、Mentor公司仿真工具ModelsimSE6.0，完成了基于IEEE802.16-2004及IEEE802.11a的可重配置OFDM基帶系統(tǒng)的FPGA設(shè)計。該設(shè)計中，對FPGA進(jìn)行重新配置，實現(xiàn)了802.16-2004與802.11a兩種技術(shù)的完全重配置；通過選擇不同的參數(shù)來調(diào)用不同子模塊，實現(xiàn)802.16-2004與802.11a內(nèi)部不同調(diào)制技術(shù)的局部重配置。該可重配置基帶系統(tǒng)核心的FFT/IFFT。模塊采用基4按頻率抽取及Cordic算法，消除乘法運算，有利于FPGA實現(xiàn)；在802.16-2004系統(tǒng)中，選取了基于前導(dǎo)序列的符號同步算法，在FPGA中實現(xiàn)。最后使用開發(fā)軟件、綜合軟件以及仿真軟件分析了系統(tǒng)的性能并給出了系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： OFDM FPGA 可重配置 基帶系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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ALDEC公司的Active-HDL是一個開放型的仿真工具。 可支持幾乎所有的FPGA/CPLD廠商的產(chǎn)品，設(shè)計輸入可以原理圖或硬件描述語言或有限狀態(tài)機(jī) 方式
上傳時間： 2013-07-14
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