隔離升壓DC-DC變換器在電動汽車、儲能系統(tǒng)、可再生能源發(fā)電以及超導儲能系統(tǒng)等領(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用前景。本文以隔離升壓全橋變換器(Isolated Boost Full Bridge Converter,簡稱IBFBC)為研究對象，針對隔離升壓型變換器的拓撲結(jié)構(gòu)、起動問題、隔離變壓器漏感問題、軟開關(guān)問題和輸入電感磁復(fù)位問題等進行了系統(tǒng)深入的研究，解決了這一類拓撲所共有技術(shù)問題。 提出了隔離升壓DC-DC變換器拓撲族，分析比較了各種拓撲的特點，確定了以IBFBC為研究對象。對IBFBC進行了詳細的穩(wěn)態(tài)分析和小信號建模分析，為其分析、設(shè)計和搭建實驗平臺提供了電路理論基礎(chǔ)。 理論上分析了IBFBC起動時存在電流沖擊的原因。提出了二種數(shù)字化軟起動方案，該方案對主電路進行了改造，利用DSP能靈活產(chǎn)生PWM波的特點采用了新的控制策略，成功實現(xiàn)了該系統(tǒng)的軟起動。 理論上分析了IBFBC隔離變壓器漏感引起功率開關(guān)管關(guān)斷電壓尖峰的原因，采用了有源箝位的方法，有效的解決電壓尖峰問題。提出了帶有源箝位IBFBC的九種PWM控制策略，提出了一種控制型軟PWM方法，在不增加主電路元器件的基礎(chǔ)上，通過控制PWM的發(fā)生方法，實現(xiàn)了有源箝位功率開關(guān)管和橋臂功率開關(guān)管的零電壓開通。 從理論上分析了IBFBC輸入電感磁復(fù)位問題。在正常停機時提出了一種數(shù)字化軟停止的方法，控制變換器由Boost工作狀態(tài)逐漸過渡到Buck工作狀態(tài)，讓輸入電感存儲的能量逐漸釋放掉，最后停止工作。對于故障保護停機，采用了繞組磁復(fù)位的方法，把輸入電感設(shè)計成反激式變換器形式，突然停機時，電感中存儲的能量通過反激式繞組釋放到輸出端，這樣保護了變換器不會損壞。 給出了主電路關(guān)鍵器件參數(shù)的設(shè)計方法，設(shè)計了以DSP-TMS320F2407為核心的數(shù)字控制單元，編寫了DSP控制程序和CPLD邏輯處理程序。研制了一臺輸出功率5KW，輸入電壓直流24V，輸出電壓直流300V的IBFBC,通過全面的性能實驗驗證了理論分析和仿真結(jié)果。 本文立足于IBFBC的關(guān)鍵技術(shù)要求，并充分考慮工程應(yīng)用中的實際因素，進行了理論分析和實驗研究，為實際系統(tǒng)方案設(shè)計提供理論依據(jù)，并已經(jīng)在實際應(yīng)用中得到驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高壓換流設(shè)備在工業(yè)應(yīng)用中日益廣泛。其核心元件晶閘管（SCR）的電壓與電流越來越高（已達到10KV/10KA以上），應(yīng)用場合要求也越來越高。在國際上，晶閘管的光控技術(shù)發(fā)展日益成熟。根據(jù)對國內(nèi)晶閘管技術(shù)發(fā)展前景和需求的展望，本文采用自供電驅(qū)動技術(shù)與光控技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)光控自供電晶閘管驅(qū)動控制板，然后與晶閘管本體相結(jié)合即形成光控晶閘管工程化實現(xiàn)模型，其可作為光控晶閘管的替代技術(shù)。 在工程應(yīng)用中，光控晶閘管的典型應(yīng)用場合為四象限高壓變頻器和國家大型直流輸變電系統(tǒng)等。隨著國家節(jié)能工程的實施，高壓變頻器的應(yīng)用范圍越來越廣泛，已成為工業(yè)節(jié)能中的重要環(huán)節(jié)。高壓直流換流系統(tǒng)難度大，技術(shù)復(fù)雜，要求高，本論文研究的光控晶閘管替代技術(shù)只作為其儲備技術(shù)之一。本論文以電流源型高壓變頻器作為該光控晶閘管替代技術(shù)的應(yīng)用背景重點闡述。 電流源型高壓變頻器為了提高單機容量，通常是數(shù)個SCR串聯(lián)使用。隨著系統(tǒng)容量越來越大，裝置對高壓開關(guān)器件的要求也越來越高。如果一組串聯(lián)SCR中某一個SCR該導通時沒有導通，那么加在該組SCR上的電壓都將加到該SCR上形成過電壓，造成該器件的擊穿損壞，甚至于一組串聯(lián)SCR都被燒壞。為了克服上述問題，保證高壓變頻器中串聯(lián)晶閘管能夠安全可靠的工作，提高系統(tǒng)可靠性，有必要為晶閘管配備后備驅(qū)動系統(tǒng)。本文提出了給SCR驅(qū)動電路增設(shè)自供電驅(qū)動系統(tǒng)——SPDS （Self—Powered Drive System）的解決辦法。SPDS基本功能是通過高位取能電路利用RC緩沖電路中的能量為監(jiān)測電路和后備觸發(fā)電路提供正常工作所需要的能量。它的優(yōu)點是由于緩沖電路與晶閘管同電位，自供電驅(qū)動系統(tǒng)要求的電壓隔離水平可以從幾千伏降低到幾百伏，節(jié)省了高壓隔離變壓器，節(jié)省了成本和體積，提高了系統(tǒng)可靠性。國外對相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)有了深入研究，并將其應(yīng)用在高壓變頻器產(chǎn)品中。在國內(nèi)，目前還沒有查到相關(guān)文獻。本文為基于晶閘管的電流源型高壓變頻器設(shè)計了一種高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)，填補了國內(nèi)空白，為自供電驅(qū)動系統(tǒng)的推廣應(yīng)用和其他高壓開關(guān)器件自供電驅(qū)動系統(tǒng)的研制提供了參考。 本文詳細介紹了串聯(lián)高壓晶閘管驅(qū)動系統(tǒng)的要求和RC緩沖電路的工作特 點，進而提出了SPDS的工作原理和具體實現(xiàn)方式，闡述了SPDS各部分組成及其功能。SPDS的核心技術(shù)是取能回路和觸發(fā)方式的設(shè)計。本文在比較各種高壓取能方式和觸發(fā)方式優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，選擇采用RC緩沖取能方式和光纖觸發(fā)方式。 論文基于Multisim10仿真軟件，結(jié)合高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)取能電路的原理，對高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)的核心部分——SPDS取能電路進行了仿真。通過搭建帶SPDS取能電路的單相晶閘管仿真電路和電流源型高壓變頻器前側(cè)變流電路的仿真模型，詳細討論了影響RC取能回路正常工作的各種因素。同時，通過設(shè)定仿真電路的參數(shù)，分析了其工作狀況。根據(jù)得到的仿真波形圖，證明了高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)可以達到有效觸發(fā)晶閘管導通的設(shè)計目標，具有可行性。 為考察SPDS的實際工作性能，本文搭建了簡易的SPDS低壓硬件實驗平臺，為其高壓條件下的工程化應(yīng)用打好了基礎(chǔ)。 在論文的最后，對高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展方向進行了展望。 關(guān)鍵詞：高壓變頻器；晶閘管驅(qū)動；自供電系統(tǒng)；高壓換流；光控晶閘管
上傳時間： 2013-05-26
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本文致力于可并聯(lián)運行的斬控式單相交流斬波變換器的研究。交交變換技術(shù)作為電力電子技術(shù)一個重要的領(lǐng)域一直得到人們的關(guān)注，但大都將目光投向AC-DC-AC兩級變換上面。AC/AC直接變換具有單級變換、功率密度高、拓撲緊湊簡單、并聯(lián)容易等優(yōu)勢，并且具有較強擴展性，故而在工業(yè)加熱、調(diào)光電源、異步電機啟動、調(diào)速等領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。斬控式AC/AC 電壓變換是一種基于自關(guān)斷半導體開關(guān)器件及脈寬調(diào)制控制方式的新型交流調(diào)壓技術(shù)。 本文對全數(shù)字化的斬控式AC/AC 變換做了系統(tǒng)研究，工作內(nèi)容主要有：對交流斬波電路的拓撲及其PWM方式做了詳細的推導，著重對不同拓撲的死區(qū)效應(yīng)進行了分析，并且推導了不同負載情況對電壓控制的影響。重點推導了單相Buck型變換器和Buck-Boost 變換器的拓撲模型，并將單相系統(tǒng)的拓撲開關(guān)模式推導到三相的情況，然后分別對單相、三相的情況進行了Matlab仿真。建立了單相Buck 型拓撲的開關(guān)周期平均意義下的大信號模型和小信號模型，指導控制器的設(shè)計。建立了適合電路工作的基于占空比前饋的電壓瞬時值環(huán)、電壓平均值環(huán)控制策略。在理論分析和仿真驗證的基礎(chǔ)上，建立了一臺基于TMS320F2808數(shù)字信號處理器的實驗樣機，完成樣機調(diào)試，并完成各項性能指標的測試工作。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，通信和計算機等領(lǐng)域的DC/DC電源變換技術(shù)在電源行業(yè)占有很重要的市場。為了能滿足電源系統(tǒng)良好的性能和可靠性，分布電源系統(tǒng)(DPS)被廣泛應(yīng)用于電信、計算機等領(lǐng)域。DPS具有模塊化，可靠性和維護性等優(yōu)點。 本文討論了軟開關(guān)技術(shù)的種類和發(fā)展趨勢，介紹了三種傳統(tǒng)的軟開關(guān)諧振變換器，通過理論分析和仿真，總結(jié)了三種傳統(tǒng)諧振變換器的優(yōu)缺點。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新型的LLC串聯(lián)諧振變換器。此變換器可實現(xiàn)原邊開關(guān)管在零電壓條件下開通、輸出端的整流管零電流條件下關(guān)斷，因而可實現(xiàn)極高的轉(zhuǎn)換效率。由于電路充分地利用了變壓器的勵磁電感和開關(guān)管的寄生參數(shù)，可使變換器在寬輸入電壓范圍和全負載下實現(xiàn)軟開關(guān)。此外，利用變壓器漏感和功率MOS管的寄生電容進行諧振，可有效地降低輸出整流管的電壓應(yīng)力，提高抗EMI的性能。因此，在相同的設(shè)計規(guī)格下，LLC諧振變換器可以選取電壓和電流等較低的功率開關(guān)管和整流二極管，進而減小開發(fā)成本。 結(jié)合PSPICE仿真和實驗調(diào)試，論文詳細介紹了LLC串聯(lián)諧振變換器工作原理，詳細討論了諧振參數(shù)、輸入電壓和負載對變換器性能的影響；根據(jù)參數(shù)設(shè)計步驟和特性分析，設(shè)計了LLC串聯(lián)諧振變換器各組成電路；最后設(shè)計了24V/8A-200KHz的DC/DC電源模塊，通過實驗，其結(jié)果驗證了該拓撲在全負載下均能實現(xiàn)軟開關(guān)，效率高等良好特性。
上傳時間： 2013-05-20
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高壓直流電源廣泛應(yīng)用于醫(yī)用X射線機，工業(yè)靜電除塵器等設(shè)備。傳統(tǒng)的工頻高壓直流電源體積大、重量重、變換效率低、動態(tài)性能差，這些缺點限制了它的進一步應(yīng)用。而高頻高壓直流電源克服了前者的缺點，已成為高壓大功率電源的發(fā)展趨勢。本文對應(yīng)用在高輸出電壓大功率場合的開關(guān)電源進行研究，對主電路拓撲、控制策略、工藝結(jié)構(gòu)等方面做出詳細討論，提出實現(xiàn)方案。 高壓變壓器由于匝比很大，呈現(xiàn)出較大的寄生參數(shù)，如漏感和分布電容，若直接應(yīng)用在PWM變換器中，漏感的存在會產(chǎn)生較高的電壓尖峰，損壞功率器件，分布電容的存在會使變換器有較大的環(huán)流，降低了變換器的效率。本文選用具有電容型濾波器的LCC諧振變換器為主電路拓撲，它可以利用高壓變壓器中漏感和分布電容作為諧振元件，減少了元件的數(shù)量，從而減小了變換器的體積。 LCC諧振變換器采用變頻控制策略，可以工作在電感電流連續(xù)模式(CCM)和電感電流斷續(xù)模式(DCM)，本文對這兩種工作模式進行詳細討論。針對CCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，用基波近似法推導出變換器的穩(wěn)態(tài)模型，給出一種詳盡的設(shè)計方法，可以保證所有開關(guān)管在全負載范圍內(nèi)實現(xiàn)零電壓開關(guān)，減小電流應(yīng)力和開關(guān)頻率的變化范圍，并進行仿真驗證?；谠撟儞Q器，研制出輸出電壓為41kV，功率為23kW的高頻高壓電源，實驗結(jié)果驗證了分析與設(shè)計的正確性。 針對DCM下的LCC諧振變換器，本文分析其工作原理，該變換器可以實現(xiàn)零電流開關(guān)，有效地減小IGBT拖尾電流造成的關(guān)斷損耗。論文通過電路狀態(tài)方程推導出變換器的電壓傳輸比特性，在此基礎(chǔ)上對主電路參數(shù)進行設(shè)計，并進行仿真驗證。基于該變換器，研制出輸出電壓為66kV，功率為72kW的高頻高壓電源，實驗結(jié)果表明了方案的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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高壓變頻調(diào)速技術(shù)節(jié)能效果顯著，多電平逆變器是其常用的一種電路拓撲形式。三電平逆變器能降低功率器件耐壓要求、降低諧波含量，普遍地采用電壓空間矢量脈寬調(diào)制的控制策略。將DSP數(shù)字控制技術(shù)應(yīng)用于三電平逆變器不僅簡化了系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)，提高系統(tǒng)性能，還可以實現(xiàn)系統(tǒng)的優(yōu)化控制。 本文首先簡要介紹了三電平逆變器的拓撲結(jié)構(gòu)和控制策略，并闡述了二極管箝位式三電平逆變器電路結(jié)構(gòu)和電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略的實現(xiàn)方法。在此基礎(chǔ)上，通過對逆變器的工作過程分析，建立了逆變器的數(shù)學模型。并提出了一種能控制逆變器直流側(cè)電容中點電位平衡并且能降低開關(guān)損耗的電壓空間矢量脈寬調(diào)制方法。 本文在綜述人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的電壓空間矢量脈寬調(diào)制算法，充分利用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的快速并行處理能力、學習能力，縮短了計算時間，降低了由控制延時引起的諧波成分。最后在MATIAB/Simulink環(huán)境下，結(jié)合ANN工具箱建立了仿真模型。仿真結(jié)果證明了基于復(fù)合人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的可行性。 本文進行了三電平逆變器的主電路、開關(guān)器件驅(qū)動電路、電流電壓檢測電路和保護電路等的設(shè)計。根據(jù)三電平逆變器主電路功率開關(guān)多，驅(qū)動信號不能共地的特點，本文設(shè)計一種利用光耦隔離驅(qū)動功率開關(guān)器件的驅(qū)動保護電路，降低電磁干擾，并在過流等異常情況下實時保護功率開關(guān)器件。最后以TMS320LF2407DSP為數(shù)字控制平臺，實現(xiàn)了三電平逆變器的電壓空間矢量脈寬調(diào)制控制策略。
上傳時間： 2013-07-07
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隨著數(shù)字時代的到來，信息化程度的不斷提高，人們相互之間的信息和數(shù)據(jù)交換日益增加。正交幅度調(diào)制器(QAM Modulator)作為一種高頻譜利用率的數(shù)字調(diào)制方式，在數(shù)字電視廣播、固定寬帶無線接入、衛(wèi)星通信、數(shù)字微波傳輸?shù)葘拵ㄐ蓬I(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 近年來，集成電路和數(shù)字通信技術(shù)飛速發(fā)展，F(xiàn)PGA作為集成度高、使用方便、代碼可移植性等優(yōu)點的通用邏輯開發(fā)芯片，在電子設(shè)計行業(yè)深受歡迎，市場占有率不斷攀升。本文研究基于FPGA與AD9857實現(xiàn)四路QAM調(diào)制的全過程。FPGA實現(xiàn)信源處理、信道編碼輸出四路基帶I/Q信號，AD9857實現(xiàn)對四路I/Q信號的調(diào)制，輸出中頻信號。本文具體內(nèi)容總結(jié)如下: 1.介紹國內(nèi)數(shù)字電視發(fā)展狀況、國內(nèi)國際的數(shù)字電視標準，并詳細介紹國內(nèi)有線電視的系統(tǒng)組成及QAM調(diào)制器的發(fā)展過程。 2.研究了QAM調(diào)制原理，其中包括信源編碼、TS流標準格式轉(zhuǎn)換、信道編碼的原理及AD9857的工作原理等。并著重研究了信道編碼過程，包括能量擴散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼等。 3.深入研究了基于FPAG與AD9857電路設(shè)計，其中包括詳細研究了FPGA與AD9857的電路設(shè)計、在allegro下的PCB設(shè)計及光繪文件的制作，并做成成品。 4.簡單介紹了FPGA的開發(fā)流程。 5.深入研究了基于FPAG代碼開發(fā)，其中主要包括I2C接口實現(xiàn)，ASI到SPI的轉(zhuǎn)換，信道編碼中的TS流包處理、能量擴散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼的實現(xiàn)及AD9857的FPGA控制使其實現(xiàn)四路QAM的調(diào)制。 6.介紹代碼測試、電路測試及系統(tǒng)指標測試。 最終系統(tǒng)指標測試表明基于FPGA與AD9857的四路DVB-C調(diào)制器基本達到了國標的要求。
上傳時間： 2013-04-24
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甚短距離傳輸(VSR)是一種用于短距離(約300 m～600m)內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓鈧鬏敿夹g(shù).它主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中的交換機、核心路由器(CR)、光交叉連接設(shè)備(OXC)、分插復(fù)用器(ADM)和波分復(fù)用(WDM)終端等不同層次設(shè)備之間的互連,具有構(gòu)建方便、性能穩(wěn)定和成本低等優(yōu)點,是光通信技術(shù)發(fā)展的一個全新領(lǐng)域,逐漸成為國際通用的標準技術(shù),成為全光網(wǎng)的一個重要組成部分. 本文深入研究了VSR并行光傳輸系統(tǒng),完成了VSR技術(shù)的核心部分--轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn),使用現(xiàn)場可編程陣列FPGA(Field Programmable GateArray)來完成轉(zhuǎn)換器電路的設(shè)計和功能實現(xiàn).深入研究現(xiàn)有VSR4-1.0和VSR4-3.0兩種并行傳輸標準,在其技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,提出新的VSR并行方案,提高了多模光纖帶的信道利用率,充分利用系統(tǒng)總吞吐量大的優(yōu)勢,為將來向更高速率升級提供了依據(jù).根據(jù)萬兆以太網(wǎng)的技術(shù)特點和傳輸要求,提出并設(shè)計了用VSR技術(shù)實現(xiàn)局域和廣域萬兆以太網(wǎng)在較短距離上的高速互連的系統(tǒng)方案,成功地將VSR技術(shù)移植到萬兆以太網(wǎng)上,實現(xiàn)低成本、構(gòu)建方便和性能穩(wěn)定的高速短距離傳輸. 本文所有的設(shè)計均在Altera Stratix GX系列FPGA的EP1SGX25F1020C7上實現(xiàn),采用Altera的Quartus Ⅱ開發(fā)工具和 Verilog HDL硬件描述語言完成了VSR4-1.0轉(zhuǎn)換器集成電路和萬兆以太網(wǎng)的SERDES的設(shè)計和仿真,并給出了各模塊的電路結(jié)構(gòu)和仿真結(jié)果.仿真的結(jié)果表明,所有的設(shè)計均能正確的實現(xiàn)各自的功能,完全能夠滿足10Gb/s高速并行傳輸系統(tǒng)的要求.
上傳時間： 2013-07-14
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信息化社會的到來以及IP技術(shù)的興起，正深刻的改變著電信網(wǎng)絡(luò)的面貌以及未來技術(shù)發(fā)展的走向。無線通信技術(shù)的發(fā)展為實現(xiàn)數(shù)字化社區(qū)提供了有力的保證。而視頻通信則成為多媒體業(yè)務(wù)的核心。如何在環(huán)境惡劣的無線環(huán)境中，實時傳輸高質(zhì)量的視頻面臨著巨大的挑戰(zhàn)，因此這也成為人們的研究熱點。 對于無線移動信道來說，網(wǎng)絡(luò)的可用帶寬是有限的。由于多徑、衰落、時延擴展、噪聲影響和信道干擾等原因，無線移動通信不僅具有帶寬波動的特點，而且信道誤碼率高，經(jīng)常會出現(xiàn)連續(xù)的、突發(fā)性的傳輸錯誤。無線信道可用帶寬與傳輸速率的時變特性，使得傳輸?shù)目煽啃源鬄榻档汀?視頻播放具有嚴格的實時性要求，這就要求網(wǎng)絡(luò)為視頻的傳輸提供足夠的帶寬.有保障的延時和誤碼率。為了獲得可接受的重建視頻質(zhì)量，視頻傳輸至少需要28Kbps左右的帶寬。而且視頻傳輸對時延非常敏感。然而無線移動網(wǎng)絡(luò)卻無法提供可靠的服務(wù)質(zhì)量。 基于無線視頻通信面臨的挑戰(zhàn)，本文在對新一代視頻編碼國際標準H.264/AVC研究的基礎(chǔ)上，主要在提高其編碼效率和H.264的無線傳輸抗誤碼性能，以及如何在嵌入式環(huán)境下實現(xiàn)H.264解碼器進行了研究。 結(jié)合低碼率和幀內(nèi)刷新，提出一種針對感興趣區(qū)的可變幀內(nèi)刷新方法。實驗表明該方法可以使用較少的碼率對感興趣區(qū)域進行更好的錯誤控制，以提高區(qū)域圖像質(zhì)量，同時能根據(jù)感興趣區(qū)及信道的狀況自動調(diào)整宏塊刷新數(shù)量，充分利用有限的碼率。 為了有效的平衡編碼效率和抗誤碼能力的之間的矛盾，筆者提出了一種自適應(yīng)FMO(Flexible Macroblock Order)編碼方法，可根據(jù)圖像的復(fù)雜度自適應(yīng)地選擇編碼所需的FMO模式。仿真結(jié)果表明這種FMO編碼方式完全可行，且在運動復(fù)雜度頻繁變化時效果更加明顯，完全可應(yīng)用在環(huán)境惡劣的無線信道中。 在對嵌入式PXA270硬件結(jié)構(gòu)和X264研究的基礎(chǔ)上，基本實現(xiàn)了基于H.264的嵌入式解碼，在PXA270基礎(chǔ)上進行環(huán)境的配置，定制WirtCE操作系統(tǒng)，并編譯、產(chǎn)生開發(fā)所用的SDK和下載內(nèi)核到目標機。利用開發(fā)工具EVC實現(xiàn)在PC機上的實時開發(fā)和在線仿真調(diào)試，最終實現(xiàn)了對無差錯H.264碼流實時解碼。
上傳時間： 2013-06-18
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指令集仿真器是目前嵌入式系統(tǒng)研究中一個極其重要的領(lǐng)域，一個靈活高效且準確度高的仿真器不僅可以實現(xiàn)對嵌入式系統(tǒng)硬件環(huán)境的仿真，而且是現(xiàn)代微處理器結(jié)構(gòu)設(shè)計過程中性能評估的重要工具. 仿真器的性能已經(jīng)成為影響整個設(shè)計效率的重要因素，在現(xiàn)有的指令集仿真技術(shù)中，編譯型仿真技術(shù)雖然可以獲得高的仿真速度，但其對應(yīng)用的假設(shè)過于嚴格，限制了其在商業(yè)領(lǐng)域中的應(yīng)用；解釋型仿真器雖被普遍使用，但其缺點也很明顯，由于模擬過程中需要耗費大量時間用于指令譯碼，解釋型模擬器速度往往很有限，使用性能較低。由此可見，如何減少仿真過程中的指令譯碼時間，是提高仿真器的性能的關(guān)鍵。 本文旨在提出一個指令集仿真器的原型，重點解決指令解碼過程中的速度瓶頸，在其基礎(chǔ)可以進行擴充和改進，以適應(yīng)不同硬件平臺的需要。文章首先從ARM指令集的指令功能和編碼格式入手，通過分析和比較找出了一般常用指令的編碼和實現(xiàn)規(guī)律，并在此基礎(chǔ)上進行了高級語言的描述，其后提出了改進版解釋型指令集仿真器的設(shè)計方案，包括為提高仿真器性能，減少譯碼時間，創(chuàng)新性的在流程設(shè)計中加入了預(yù)解碼的步驟，同時用自己設(shè)計的壓縮算法解決了因預(yù)解碼產(chǎn)生大量譯碼信息而帶來的內(nèi)存過度消耗難題。接下來，描述了仿真器的實現(xiàn)，包括指令的取指、譯碼、執(zhí)行等基本功能，并著重描述了如何通過劃分存儲域和存儲塊的方式模擬真實存儲器的讀寫訪問實現(xiàn)。 另外，需要特別指出的是，針對仿真器中普遍存在的調(diào)試難問題，本文從一線程序開發(fā)人員的角度，在調(diào)試模塊的設(shè)計中除了斷點設(shè)置、程序暫停、恢復(fù)等基本功能外，還添加了各類監(jiān)視設(shè)備和程序跟蹤的功能，以期能提高本仿真器的實用性。 在文章的結(jié)尾，提出了仿真器的驗證方案，并按照該方案對仿真器進行了功能和性能上的驗證，最后對進一步的工作進行了展望。
上傳時間： 2013-08-02
上傳用戶：宋桃子
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