國家863項目“飛行控制計算機系統(tǒng)FC通信卡研制”的任務是研究設計符合CPCI總線標準的FC通信卡。本課題是這個項目的進一步引伸，用于設計SCI串行通信接口，以實現(xiàn)環(huán)上多計算機系統(tǒng)間的高速串行通信。 本文以此項目為背景，對基于FPGA的SCI串行通信接口進行研究與實現(xiàn)。論文先概述SCI協(xié)議，接著對SCI串行通信接口的兩個模塊：SCI節(jié)點模型模塊和CPCI總線接口模塊的功能和實現(xiàn)進行了詳細的論述。 SCI節(jié)模型包含Aurora收發(fā)模塊、中斷進程、旁路FIFO、接受和發(fā)送存儲器、地址解碼、MUX。在SCI節(jié)點模型的實現(xiàn)上，利用FPGA內(nèi)嵌的RocketIO高速串行收發(fā)器實現(xiàn)主機之間的高速串行通信，并利用Aurora IP核實現(xiàn)了Aurora鏈路層協(xié)議；設計一個同步FIFO實現(xiàn)旁路FIFO；利用FPGA上的塊RAM實現(xiàn)發(fā)送和接收存儲器；中斷進程、地址解碼和多路復合分別在控制邏輯中實現(xiàn)。 CPCI總線接口包括PCI核、PCI核的配置模塊以及用戶邏輯三個部分。本課題中，采用FPGA+PCI軟核的方法來實現(xiàn)CPCI總線接口。PCI核作為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁：PCI核的配置模塊負責對PCI核進行配置，得到用戶需要的PCI核；用戶邏輯模塊負責實現(xiàn)整個通信接口具體的內(nèi)部邏輯功能；并引入中斷機制來提高SCI通信接口與主機之間數(shù)據(jù)交換的速率。 設計選用硬件描述語言VerilogHDL和VHDL，在開發(fā)工具Xilinx ISE7.1中完成整個系統(tǒng)的設計、綜合、布局布線，利用Modelsim進行功能及時序仿真，使用DriverWorks為SCI串行通信接口編寫WinXP下的驅(qū)動程序，用VC++6.0編寫相應的測試應用程序。最后，將FPGA設計下載到FC通信卡中運行，并利用ISE內(nèi)嵌的ChipScope Pro虛擬邏輯分析儀對設計進行驗證，運行結(jié)果正常。 文章最后分析傳輸性能上的原因，指出工作中的不足之處和需要進一步完善的地方。
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)代社會對各種無線通信業(yè)務的需求迅猛增長，這就要求無線通信在具有較高傳輸質(zhì)量的同時，還必須具有較大的傳輸容量。這種需求要求在無線通信中必須采用效率較高的線性調(diào)制方式，以提高有限頻帶帶寬的數(shù)據(jù)速率和頻譜利用率，而效率較高的調(diào)制方式通常會對發(fā)端發(fā)射機的線性要求較高，這就使功率放大器線性化技術(shù)成為下一代無線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 在本文中，研究了前人所提出的各種功放線性化技術(shù)，如功率回退法、正負反饋法、預失真和非線性器件法等等，針對功率放大器對信號的失真放大問題進行研究，對比和研究了目前廣泛流行的自適應數(shù)字預失真算法。在一般的自適應數(shù)字預失真算法中，主要有兩類：無記憶非線性預失真和有記憶非線性預失真。無記憶非線性預失真主要是通過比較功率放大器的反饋信號和已知輸入信號的幅度和相位的誤差來估計預失真器的各種修正參數(shù)。而有記憶非線性預失真主要是綜合考慮功率放大器非線性和記憶性對信號的污染，需要同時分析信號的當前狀態(tài)和歷史狀態(tài)。在對比完兩種數(shù)字預失真算法之后，文章著重分析了有記憶預失真算法，選擇了其中的多項式預失真算法進行了具體分析推演，并通過軟件無線電的方法將數(shù)字信號處理與FPGA結(jié)合起來，在內(nèi)嵌了System Generator軟件的Matlab/Simulink上對該算法進行仿真分析，證明了這個算法的性能和有效性。 本文另外一個最重要的創(chuàng)新點在于，在FPGA設計上，使用了系統(tǒng)級設計的思路，與Xilinx公司提供的軟件能夠很好的配合，在完成仿真后能夠直接將代碼轉(zhuǎn)換成FPGA的網(wǎng)表文件或者硬件描述語言，大大簡化了開發(fā)過程，縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。
上傳時間： 2013-06-20
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目前電力系統(tǒng)正朝著設備數(shù)字化和網(wǎng)絡互聯(lián)化的方向發(fā)展，電力系統(tǒng)的行為也將會越來越復雜。作為電網(wǎng)故障分析必不可少的故障錄波器，電網(wǎng)的日趨復雜化對其性能提出了更高的要求。FPGA技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展為故障錄波器的性能改善提供了必要條件。 本文首先提出了一種基于以上技術(shù)的高性能分布式輸電線路故障錄波器的實現(xiàn)方案，簡要分析了其軟硬件結(jié)構(gòu)和功能；接著針對故障錄波裝置中數(shù)據(jù)采集的高精度、高速度問題，提出了基于FPGA和AD7656的數(shù)據(jù)采集單元的設計方案；針對大容量故障數(shù)據(jù)的存儲問題，設計了在內(nèi)嵌PowerPC微處理器的FPGA上實現(xiàn)SDRAM控制器的方案，并運用modelsim6.0仿真工具對設計的SDRAM控制器進行了仿真；研究了在內(nèi)嵌PowerPC微處理器上構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的問題；最后討論了行波測距算法在輸電線路故障錄波器中應用的相關(guān)問題。
上傳時間： 2013-07-17
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相對于JPEG中二維離散余弦變換(2DDCT)來說，在JPEG2000標準中，二維離散小波變換(2DDWT)是其圖像壓縮系統(tǒng)的核心變換。在很多需要進行實時處理圖像的系統(tǒng)中，如數(shù)碼相機、遙感遙測、衛(wèi)星通信、多媒體通信、便攜式攝像機、移動通信等系統(tǒng)，需要用芯片實現(xiàn)圖像的編解碼壓縮過程。雖然有許多研究工作者對圖像處理的小波變換進行了研究，但大都只偏重算法研究，對算法硬件實現(xiàn)時的復雜性考慮較少，對圖像處理的小波變換硬件實現(xiàn)的研究也較少。 本文針對圖像處理的小波變換算法及其硬件實現(xiàn)進行了研究。對文獻[13]提出的“內(nèi)嵌延拓提升小波變換”(Combiningthedata-extensionprocedureintothelifting-basedDWTcore)快速算法進行仔細分析，提出一種基于提升方式的5/3小波變換適合硬件實現(xiàn)的算法，在MATLAB中仿真驗證了該算法，證明其是正確的。并設計了該算法的硬件結(jié)構(gòu)，在MATLAT的Simulink中進行仿真，對該結(jié)構(gòu)進行VHDL語言的寄存器傳輸級(RTL)描述與仿真，成功綜合到Altera公司的FPGA器件中進行驗證通過。本算法與傳統(tǒng)的小波變換的邊界處理方法比較：由于將其邊界延拓過程內(nèi)嵌于小波變換模塊中，使該硬件結(jié)構(gòu)無需額外的邊界延拓過程，減少小波變換過程中對內(nèi)存的讀寫量，從而達到減少內(nèi)存使用量，降低功耗，提高硬件利用率和運算速度的特點。本算法與文獻[13]提出的算法相比較：無需增加額外的硬件計算模塊，又具有在硬件實現(xiàn)時不改變原來的提升小波算法的規(guī)則性結(jié)構(gòu)的特點。這種小波變換硬件芯片的實現(xiàn)不僅適用于JPEG2000的5/3無損小波變換，當然也可用于其它各種實時圖像壓縮處理硬件系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-13
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本文提出了一種適合于嵌入式SoC的USB器件端處理器的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。并主要研究了USB器件端處理器的RTL級實現(xiàn)及FPGA原型驗證、和ASIC實現(xiàn)研究，包括從模型建立、算法仿真、各個模塊的RTL級設計及仿真、FPGA的下載測試和ASIC的綜合分析。它的速度滿足預定的48MHz，等效門面積不超過1萬門，完全可應用于SOC設計中?！ ”疚闹攸c對嵌入式USB器件端處理器的FPGA實現(xiàn)作了研究。為了準確測試本處理器的運行情況，本文應用串口傳遞測試數(shù)據(jù)入FPGA開發(fā)板，測試模塊讀入測試數(shù)據(jù)，發(fā)送入PC機的主機端。通過NI-VISA充當軟件端，檢驗測試數(shù)據(jù)的正確。
上傳時間： 2013-07-24
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隨著圖像處理和模式識別技術(shù)的進步，基于生物特征的識別技術(shù)成為蓬勃發(fā)展的高技術(shù)之一，根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統(tǒng)計和預測，該領(lǐng)域的收入的年增長率30-50％，到2008年，全球總收入將達到46.39億美元。而基于指紋特征的識別技術(shù)由于其獨特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點，恰好符合了市場的需求。目前指紋識別技術(shù)是生物識別領(lǐng)域中應用最廣泛的識別技術(shù)，也是研究與應用的一個熱點。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當前電子設計領(lǐng)域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成一個基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識別系統(tǒng)對速度的要求。 本文對指紋識別技術(shù)中各個環(huán)節(jié)的算法進行了較為深入的研究，結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點，對算法進行了合理的選擇與優(yōu)化，形成了一套完整的指紋識別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識別系統(tǒng)硬件設計方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預處理、后處理和匹配算法進行了改進，提高了算法的性能；設計了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；提出了一套基于特征點匹配的指紋識別算法。實驗結(jié)果表明該算法速度快、誤識率較低、可靠性較高，可以滿足實用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時提升系統(tǒng)的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個單片嵌入式系統(tǒng)，然后以內(nèi)嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設計了一個便攜式指紋識別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設計方案。 3、利用NiosⅡ開發(fā)板對硬件設計方案進行了初步的驗證，實現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進行了算法的移植。 實驗結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設計方案是可行的?；贔PGA的自動指紋識別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴展性方面有著獨特的優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對這一設計繼續(xù)改進的思路和下一步研究的內(nèi)容。
標簽： FPGA 指紋識別 法的研究 硬件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-07
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軟件無線電是二十世紀九十年代提出的一種實現(xiàn)無線通信的體系結(jié)構(gòu)，被認為是繼模擬通信、數(shù)字通信之后的第三代無線電通信技術(shù)。它的中心思想是：構(gòu)造一個開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，并使寬帶模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，從而將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結(jié)構(gòu)形式，綜述了軟件無線電的幾項關(guān)鍵技術(shù)及其最新研究進展。其中調(diào)制解調(diào)模塊是軟件無線電系統(tǒng)中的重要部分，集中體現(xiàn)了軟件無線電最顯著的優(yōu)點——靈活性。目前這一部分的技術(shù)實現(xiàn)手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發(fā)展，可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構(gòu)能力，成為實現(xiàn)軟件無線電技術(shù)的重要手段。 本論文調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設計，選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對象，采用SystemView軟件作為系統(tǒng)級開發(fā)工具進行集成化設計。在實現(xiàn)系統(tǒng)仿真和FPGA整體規(guī)劃后，著重分析用VHDL實現(xiàn)其中關(guān)鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調(diào)制解調(diào)方式轉(zhuǎn)換的方法。同時，在設計中成功地調(diào)用了Xilinx公司的IP核，實現(xiàn)了設計復用。由于FPGA內(nèi)部邏輯可以根據(jù)需要進行重構(gòu)，因而硬件的調(diào)試和升級變得很容易，而內(nèi)嵌CPU使信號處理過程可以用軟件進行控制，充分體現(xiàn)了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究，初步驗證了在FPGA內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制解調(diào)過程及控制的技術(shù)可行性和應用的靈活性，并對將來的擴展問題進行了研究和討論，為實現(xiàn)完整的軟件無線電系統(tǒng)奠定了基礎。
標簽： FPGA 軟件無線電 調(diào)制解調(diào)
上傳時間： 2013-06-10
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隨著計算機、通信、電子技術(shù)的進步，嵌入式系統(tǒng)和以太網(wǎng)技術(shù)的融合將成為嵌入式技術(shù)未來的重要發(fā)展方向?；贏RM的嵌入式系統(tǒng)由于具有低功耗、高性能、低成本、可以進行多任務操作等優(yōu)點，在控制領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應用。 本選題來自中山大學與北京航天五院合作研制的流體網(wǎng)絡系統(tǒng)地面原理樣機控制器設計項目。論文研究的主要目的是利用基于ARM920T內(nèi)核的嵌入式微處理器AT91RM9200融合多傳感器設計一種可以在地面實驗室環(huán)境中可靠運行的數(shù)據(jù)采集與溫度控制系統(tǒng)。 本文從嵌入式測控系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)和軟件設計兩方面進行分析。在硬件設計上，主控制板以Atmel公司生產(chǎn)的AT91RM9200 CPU為核心，主要包括串口模塊、存儲模塊、以太網(wǎng)接口模塊、基于SPI串行接口設計的數(shù)據(jù)采集模塊（A/D）、基于I2C接口設計的PID控制信號輸出模塊（D/A）和采用PIO接口設計的開關(guān)控制輸出模塊等電路，其中后三個模塊承擔了流體網(wǎng)絡回路的傳感器數(shù)據(jù)采集，關(guān)鍵點的溫度控制和多路電磁閥的開關(guān)控制等任務，后文將重點介紹。在軟件設計方面，主要分兩個方面進行討論，分別為主控制器上基于嵌入式Linux系統(tǒng)的軟件和上位機采用Visual C++編寫的監(jiān)控軟件。主控制器軟件采用多線程進行設計，包括主線程、服務器子線程和數(shù)據(jù)采集子線程，三個線程同時運行，提高了系統(tǒng)的運行效率。上位機和主控制器通過接入以太網(wǎng)中，然后由服務器線程和上位機客戶端利用socket套接字實現(xiàn)通信。同時上位機軟件也提供形象美觀的圖形用戶界面，配合主控制器實現(xiàn)特定的溫度、流量和壓力監(jiān)控。 本論文設計的嵌入式測控系統(tǒng)充分利用了AT91RM9200內(nèi)嵌的的強大功能模塊，包括SPI接口模塊和I2C接口模塊等，可廣泛應用于控制領(lǐng)域。對該系統(tǒng)的一些研究成果和設計方法具有一定的先進性和良好的實用性，具有良好的應用前景。
標簽： ARM 流體 網(wǎng)絡測控
上傳時間： 2013-06-30
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在采礦、冶金、制造、化工、制藥、供水等行業(yè)中，壓力是生產(chǎn)過程中的重要參數(shù)，它的應用極其廣泛。實時監(jiān)測壓力的變化是實施現(xiàn)代化生產(chǎn)管理的重要環(huán)節(jié)，因而壓力測試技術(shù)和儀表的發(fā)展歷來受到人們的重視。在采礦行業(yè)中，壓力檢測是保證采煤安全的重要一環(huán)，因此開發(fā)一種智能壓力檢測裝置來用于采煤工作面液壓系統(tǒng)的壓力檢測是十分必要的。 本文所設計的壓力檢測系統(tǒng)是ARM處理器與儀器的有機結(jié)合，它以菲利普公司的LPC2294為核心，利用電阻應變片將壓力轉(zhuǎn)換成電壓信號，通過放大電路將電壓信號放大并傳輸至LPC2294進行A/D轉(zhuǎn)換，然后將各液壓支架的壓力數(shù)據(jù)傳輸至存儲芯片保存，并顯示。本系統(tǒng)的特點是：壓力量程為1～60Mpa，每5分鐘采集一次壓力數(shù)據(jù)。各分機的壓力數(shù)據(jù)通過CAN總線傳輸至主機，總線的傳輸速率為250Kbps。主機再通過串口將數(shù)據(jù)傳輸至計算機。計算機通過串口讀取主機的壓力數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)保存在數(shù)據(jù)庫中，上位機采用NI公司的Labview軟件進行設計。其中串口的接收部分用Labview中自帶的VISA控件來編寫，數(shù)據(jù)庫部分采用微軟的Access軟件建立數(shù)據(jù)庫，利用第三方編寫的Labsql將數(shù)據(jù)寫入數(shù)據(jù)庫。 論文的第一章綜述了壓力檢測的起源，發(fā)展以及國內(nèi)外壓力檢測的現(xiàn)狀；第二章主要論述了系統(tǒng)的整體設計思路及方法；論文第三章、第四章系統(tǒng)的硬件電路、軟件開發(fā)環(huán)境及相關(guān)的軟件流程；第五章簡單介紹了PC機軟件開發(fā)語言以及對上位機部分的軟件設計做了簡單的介紹。第六章對全文的工作做了總結(jié)，并對壓力檢測以后的發(fā)展方向闡述了自己的觀點。
上傳時間： 2013-08-01
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半導體技術(shù)的迅猛發(fā)展使得微控制器集成度越來越高，計算速度越來越快，價格和功耗越來越低。近年來異軍突起的一些32位ARM微控制器工作主頻高達幾百兆，很好的解決了困擾工程師們的實時性問題。 隨著計算機、通訊和控制技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)正在朝著網(wǎng)絡化、分布化的方向發(fā)展。現(xiàn)場總線既是一個開放通信網(wǎng)絡，又是一種全分布控制系統(tǒng)?，F(xiàn)已廣泛應用于多個工業(yè)領(lǐng)域。CAN總線即是現(xiàn)場總線的一種，它主要應用于各種設備檢測及控制，被公認為最有前途的現(xiàn)場總線之一。 本文基于ARM微控制器AT91RM9200，開發(fā)了一套帶有CAN總線接口的海洋氣象要素觀測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以掛接多個CAN總線傳感器節(jié)點，同時還具有以太網(wǎng)、USB、RS232、RS422、RS485等多種通信端口，并且可靠性高、抗干擾能力強。CAN總線傳感器節(jié)點，由傳感器、微處理器芯片(內(nèi)嵌CAN控制器)和CAN收發(fā)模塊組成，可以獨立完成某一項或多項氣象要素的數(shù)據(jù)采集，同時還能實現(xiàn)與CAN總線的數(shù)據(jù)交換。 論文首先介紹了海洋氣象要素觀測系統(tǒng)的總體設計，接著介紹了傳感器節(jié)點的CAN總線實現(xiàn)方案，然后詳細闡述了以AT91RM9200為核心的開發(fā)平臺的硬件組成及實現(xiàn)，并以此硬件平臺為基礎，詳細的論述了嵌入式Linux開發(fā)流程以及移植到具體硬件平臺需要完成的工作，如U－BOOT的移植、Linux內(nèi)核的編譯與裁剪、文件系統(tǒng)的制作、驅(qū)動程序的編寫、以及應用程序的開發(fā)。
上傳時間： 2013-05-20
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