數(shù)控系統(tǒng)在工礦領域已得到廣泛應用，計算機數(shù)控系統(tǒng)通過對數(shù)字化信息的處理和運算，并轉化成脈沖信號，實現(xiàn)對步進電機的控制，進而控制數(shù)控機床動作和零件加工。隨著嵌入式技術的發(fā)展，我們可以設計規(guī)模更小，成本更低，功能更特定的嵌入式系統(tǒng)來完成傳統(tǒng)計算機數(shù)控系統(tǒng)所完成的工作。 步進電機以其精度高、控制靈活、定位準確、起停迅速、工作可靠、能直接接受數(shù)字信號的特點，成為數(shù)控系統(tǒng)中的重要執(zhí)行部件。然而根據步進電機的特性，必須要采取適當而有效的升降速控制策略，特別是在多電機連動的系統(tǒng)中，對多個電機連動的速度控制和脈沖分配也很值得研究。在本文中作者將介紹一種三軸連動的速度控制和脈沖分配的優(yōu)化算法，以及其在基于FPGA和ARM配合的高速數(shù)控雕刻機控制系統(tǒng)中的實現(xiàn)。 在本文中還可以看見，為了減小本系統(tǒng)中主控MCU的壓力，作者還將利用FPGA來設計一個針對多電機連動的速度控制和脈沖分配優(yōu)化算法的外圍定制控制器。 最終實驗結果表明，作者所提出的優(yōu)化算法及其在本系統(tǒng)的實現(xiàn)方案，完全達到客戶所提出的高速數(shù)控雕刻機控制系統(tǒng)的各項設計性能指標。
上傳時間： 2013-07-02
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在測井過程中，由于測井深度直接影響到其它測井信息的準確性，所以精確的測井深度變得越來越重要。本文針對現(xiàn)有絞車系統(tǒng)的不足(CPU為單片機決定其精度不高、缺少完善的深度校正系統(tǒng)等)，首次將DSP與FPGA應用到測井絞車系統(tǒng)中，充分利用FPGA硬件資源豐富、速度快及DSP軟件設計靈活的特點，使系統(tǒng)硬件、軟件結構更加合理，功能得到增強，性價比進一步提高，從而優(yōu)化了整個系統(tǒng)，為今后絞車設計提供了新的方法和途徑。 本文相對其它絞車系統(tǒng)的設計，主要特點有：設計了比較完善的深度校正模塊(深度脈沖校正、根據磁記號與磁定位信號的校正、由張力等原因引起的電纜形變的校正)。將打標和測量一體化。設計了方便的通信接口(校正后的深度脈沖及DSP通過RS232與主測井儀的通信)。使用DSP作為CPU并且配合FPGA作預處理從而提高了測量深度的準確性。電路采用了可編程邏輯器件，提高了電路工作的可靠性，減小了電路板面積。另外，本文在研究電纜絞車系統(tǒng)的同時，對測井的地面信號處理也進行了初步的研究，主要是對趨膚效應的校正做了初步的研究。 本文所完成的是一個完整的測量與打標系統(tǒng)，通過室內與現(xiàn)場實驗，得出該系統(tǒng)具有高精度、高智能化等優(yōu)點。最后，本文對該系統(tǒng)的發(fā)展方向作了展望。
標簽： FPGA DSP 絞車 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-07-08
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隨著圖像處理和模式識別技術的進步，基于生物特征的識別技術成為蓬勃發(fā)展的高技術之一，根據IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統(tǒng)計和預測，該領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。目前指紋識別技術是生物識別領域中應用最廣泛的識別技術，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、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內部，與用戶自定義邏輯結合構成一個基于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中各個環(huán)節(jié)的算法進行了較為深入的研究，結合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)據結構；提出了一套基于特征點匹配的指紋識別算法。實驗結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。 實驗結果表明本文所提出的系統(tǒng)設計方案是可行的。基于FPGA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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在機器人學的研究領域中，如何有效地提高機器人控制系統(tǒng)的控制性能始終是研究學者十分關注的一個重要內容。在分析了工業(yè)機器人的發(fā)展歷程和機器人控制系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀后，本論文的主要目標是針對四關節(jié)實驗室機器人特有的機械結構和數(shù)學模型，建立一個新型全數(shù)字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統(tǒng)的軟、硬件平臺，實現(xiàn)對四關節(jié)實驗室機器人的精確控制。 本論文從實際情況出發(fā)，首先分析了所研究的四關節(jié)實驗室機器人的本體結構，并對其抽象簡化得到了它的運動學數(shù)學模型。在明確了實現(xiàn)機器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機器人控制系統(tǒng)的諸多可行性方案進行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結構：第一級CPU為上位計算機，它實現(xiàn)對機器人的系統(tǒng)管理、協(xié)調控制以及完成機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實現(xiàn)了對機器人多個關節(jié)的高速并行驅動；第三級CPU為交流伺服驅動處理器，它實現(xiàn)了機器人關節(jié)伺服電機的精確三閉環(huán)誤差驅動控制，以及電機的故障診斷和自動保護等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現(xiàn)上位計算機．與下位控制器之間的數(shù)據通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統(tǒng)的通信速度和可靠性。 機器人系統(tǒng)的軟件設計包括兩個部分：一是采用VC++實現(xiàn)的上位監(jiān)控軟件系統(tǒng)，它主要負責機器人實時軌跡規(guī)劃等控制算法的運算，同時完成用戶與機器人系統(tǒng)之間的信息交互；二是采用C語言實現(xiàn)的下位DSP控制程序，它主要負責接收上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱發(fā)送的控制信號，實現(xiàn)對機器人的實時驅動，同時還能夠實時的向上位監(jiān)控系統(tǒng)或者下位控制箱反饋機器人的當前狀態(tài)信息。 研究開發(fā)出來的四關節(jié)實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩(wěn)定可靠的特點，它允許用戶通過上位控制計算機實現(xiàn)對機器人的各種設定作業(yè)的控制，也可以讓用戶通過機器人控制箱現(xiàn)場對機器人進行回零、示教等各項操作。
上傳時間： 2013-06-11
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通信領域的主導技術有兩種：用于內部商業(yè)通信的局域網(LAN)中的以太網(Ethernet)和廣域網(WAN)中的SDH(SynchronousDigitalHierarchy)。因為在SDH網絡上不直接支持以太網，當企業(yè)(客戶)間需要彼此通信或企業(yè)(客戶)內需要將其總部與分部連至同一LAN網時互連問題便應運而生。 該研究課題的目的是研究在EoS(EthernetoverSDH)實現(xiàn)過程中存在的技術難題和協(xié)議實現(xiàn)的復雜性，提出一種簡單、快速、高效的協(xié)議實現(xiàn)方法。主要關注的是EoS系統(tǒng)中與協(xié)議幀映射相關的關鍵技術，例如：自定義幀結構、幀定位、全數(shù)字鎖相技術、流量控制技術等，最終完成EoS中這些關鍵技術模塊的設計。 該課題簡單分析EoS系統(tǒng)相關協(xié)議幀結構及EoS系統(tǒng)的原理，闡述了FPGA技術的實現(xiàn)方法，重點在于利用業(yè)界最先進的EDA工具實現(xiàn)EoS系統(tǒng)中幀映射技術。系統(tǒng)中采用一種簡化了的點對點實現(xiàn)方案，對以太網的數(shù)據幀直接進行HDLC幀格式封裝，采用多通道的E1信道承載完整的HIDLC幀方式將HDLC幀映射到E1信道中，然后采用單通道承載多個完整的E1幀方式將E1映射到SDH信道中，從而把以太網幀有效地映射到SDH的負荷中，實現(xiàn)“透明的局域網服務”。這對在現(xiàn)有的SDH傳輸設備上承載以太網，開發(fā)實現(xiàn)以太網的廣域連接設備，將會具有重要的意義。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：bugtamor
工程機械監(jiān)控系統(tǒng)是利用計算機技術、現(xiàn)場總線技術、無線通信技術以及衛(wèi)星定位技術對工程機械的運行狀態(tài)、位置等進行監(jiān)測，是一個既復雜又龐大的系統(tǒng)，涉及的領域廣，而且由于其工作環(huán)境的特殊性，對系統(tǒng)的安全性、穩(wěn)定性要求特別高。現(xiàn)在隨著嵌入式技術的不斷成熟與發(fā)展，高可靠性、小型化、人性化、網絡化和智能化將是其發(fā)展方向。 本文采用底層單元控制系統(tǒng)、車載監(jiān)控系統(tǒng)和遠程監(jiān)控系統(tǒng)三級網絡總體結構，對起重機底層安全控制單元進行監(jiān)控。在底層單元中引入CAN總線，研究基于CAN總線協(xié)議的Hilon A協(xié)議實現(xiàn)底層各單元的通信。中間層以S3C2410和Linux為核心，融合嵌入式技術，開發(fā)Qt.Embedded界面，對實時采集起重機的吊重、風速、仰角信號狀態(tài)參數(shù)，以及通過計算比較判斷是否發(fā)生異常的狀態(tài)進行顯示。最后研究了GPRS網絡，完成遠程數(shù)據傳輸和遠程終端監(jiān)控的通訊。 文中詳細介紹了系統(tǒng)的各部分硬件設計，結合硬件平臺實現(xiàn)了Linux操作系統(tǒng)的移植、引導加載程序BootLoader，構建了根文件系統(tǒng)。結合Linux操作系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)了CAN總線通信、GPRS通訊、PPP腳本撥號、Socket網絡編程、LCD幀緩沖顯示設備Framebuffer、觸摸屏、A/D轉換器驅動程序的開發(fā)，并通過嵌入式圖形用戶Qt/Embedded在嵌入式Linux平臺上的移植，開發(fā)了友好的人機交互界面。
標簽： ARMLinux 車載監(jiān)控
上傳時間： 2013-06-30
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國內大部分普通高校實驗室的嵌入式實驗教學系統(tǒng)基本上是基于8位CPU的單片機，這些系統(tǒng)的技術已經十分成熟且實驗內容大多停留在單一的驗證性實驗，因此只能提供基礎知識的教學而不能涵蓋基礎、綜合、創(chuàng)新三個層次，也不能培養(yǎng)出市場對嵌入式系統(tǒng)需求的學生。而建立以ARM為內核的嵌入式處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)相結合的實驗教學體系及實驗內容，能使學生在軟、硬件知識結合上和能力上有新的提高。 ARM是當前全球領先的16/32位RISC微處理器內核，現(xiàn)在大多數(shù)功能強大的嵌入式處理器都是基于ARM內核構建的，如本課題中教學實驗平臺硬件部分以IntelXscale處理器PXA270為核心，軟件部分以Linux操作系統(tǒng)為核心進行開發(fā)，教學實驗平臺是基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)，高速的網絡型硬件平臺功能強大、復雜，起點高，適合于各高校的教學和實驗，以及各種嵌入式系統(tǒng)的課題和科研項目。 構建教學實驗平臺的主要工作是完成硬件的設計、實現(xiàn)及操作系統(tǒng)移植。本論文主要在闡述嵌入式概念和主要開發(fā)技術、方法的基礎上，對PXA270硬件平臺和嵌入式Linux操作系統(tǒng)軟件平臺作了相關介紹；詳細講述了移植Linux到硬件平臺的過程，實現(xiàn)ARM—Linux嵌入式系統(tǒng)軟硬件的結合，并在該教學實驗平臺上設計了如觸摸屏控制實驗、USB設備實驗與數(shù)字視頻接口等實驗。
上傳時間： 2013-07-04
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嵌入式技術與GPRS、GPS的結合實現(xiàn)了許多傳統(tǒng)的數(shù)據終端通過遠程聯(lián)網進行無線監(jiān)控，如車載GPS監(jiān)控系統(tǒng)、農業(yè)現(xiàn)場環(huán)境信息監(jiān)控系統(tǒng)、航標定位監(jiān)控系統(tǒng)等等。此類系統(tǒng)的終端具有以下特點：一是監(jiān)控終端自身是智能設備：二是監(jiān)控終端需要將GPS測量的位置報告給監(jiān)控中心；三是監(jiān)控終端本身無法通過網線接入互聯(lián)網而需要采用GPRS無線通信技術接入互聯(lián)網。 本論文主要研究GPS無線監(jiān)控系統(tǒng)中的無線監(jiān)控終端部分的理論與實現(xiàn)技術。利用現(xiàn)有成熟的無線網GPRS通信技術，采用嵌入式處理器ARM的無線監(jiān)控終端，并給出軟硬件實現(xiàn)方案。系統(tǒng)主要完成GPS數(shù)據采集和GPRS無線數(shù)據收發(fā)，主要包括四個部分：第一，PPP撥號程序pppd和chat的移植；第二，撥號腳本的修改與配置；第三，多進程技術實現(xiàn)GPS數(shù)據的串口讀取；第四，通過socket套接字編程實現(xiàn)監(jiān)控終端和監(jiān)控中心無線收發(fā)數(shù)據。 本設計是基于RedHatLinux9.0操作系統(tǒng)和立宇泰公司的ARMSYS2410開發(fā)平臺下完成的，軟件部分全部用Linux C語言實現(xiàn)。本文以理論聯(lián)系實際，給出了一個監(jiān)控終端的具體實現(xiàn)方案，并在實驗室內使用服務器監(jiān)控程序進行完整的系統(tǒng)設計與初步仿真實現(xiàn)。
標簽： ARMLinux GPRS GPS 監(jiān)控終端
上傳時間： 2013-07-06
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目前，大多數(shù)嵌入式自動化系統(tǒng)都以MCU為核心，與監(jiān)測、伺服、顯示等儀器、設備配合實現(xiàn)一定的功能。現(xiàn)場信息往往止步于“現(xiàn)場”，嵌入式自動化系統(tǒng)從而成為了“信息孤島”，因而制約了其本身的發(fā)展。要實現(xiàn)大規(guī)模的信息集成、綜合實施自動化，就需要一種能在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境下運行、可靠性高且實時性好的通信系統(tǒng)，形成工業(yè)現(xiàn)場的底層網絡，完成現(xiàn)場自動化設備之間的多點通信。 Ethernet（以太網）和CAN-bus（控制器局域網）分別是目前全球應用最為廣泛的國際互聯(lián)技術和開放式現(xiàn)場總線。隨著測控技術與網絡技術日益緊密的結合，測控系統(tǒng)接入互聯(lián)網已經成為大勢所趨，這也促成了近年來嵌入式網絡技術的飛速發(fā)展。以太網技術正在迅猛發(fā)展，將其應用到工控領域，可以達到降低成本，簡化結構等成效。隨著技術的發(fā)展以及實際的需要，將兩者結合無疑會為控制領域的飛速發(fā)展帶來巨大的原動力。本文設計了一種以ARM7處理器為核心的高性能嵌入式CAN-Ethernet網關，可以用來實現(xiàn)監(jiān)控設備和現(xiàn)場設備之間穩(wěn)固、簡潔的互連通信，完成對大規(guī)模現(xiàn)場設備的實時測控。 本文具體的研究內容如下： 1）以LPC2290為主控MCU的CAN-Ethernet互連系統(tǒng)的設計思想以及整體結構設計； 2）CAN-Ethernet互連系統(tǒng)轉換電路及外圍接口電路設計，MCS-51單片機與MCP2510實現(xiàn)CAN總線通信； 3）μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)在LPC2290上的移植以及互連系統(tǒng)應用軟件設計實現(xiàn)與探討； 4）CAN-Ethernet互連系統(tǒng)核心交換模塊的設計； 5）使用HTTP協(xié)議實現(xiàn)Web服務的功能，并通過Web頁面實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的遠程測控。
上傳時間： 2013-08-06
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在測井過程中，由于測井深度直接影響到其它測井信息的準確性，所以精確的測井深度變得越來越重要。本文針對現(xiàn)有絞車系統(tǒng)的不足(CPU為單片機決定其精度不高、缺少完善的深度校正系統(tǒng)等)，首次將DSP與FPGA應用到測井絞車系統(tǒng)中，充分利用FPGA硬件資源豐富、速度快及DSP軟件設計靈活的特點，使系統(tǒng)硬件、軟件結構更加合理，功能得到增強，性價比進一步提高，從而優(yōu)化了整個系統(tǒng)，為今后絞車設計提供了新的方法和途徑。 本文相對其它絞車系統(tǒng)的設計，主要特點有：設計了比較完善的深度校正模塊(深度脈沖校正、根據磁記號與磁定位信號的校正、由張力等原因引起的電纜形變的校正)。將打標和測量一體化。設計了方便的通信接口(校正后的深度脈沖及DSP通過RS232與主測井儀的通信)。使用DSP作為CPU并且配合FPGA作預處理從而提高了測量深度的準確性。電路采用了可編程邏輯器件，提高了電路工作的可靠性，減小了電路板面積。另外，本文在研究電纜絞車系統(tǒng)的同時，對測井的地面信號處理也進行了初步的研究，主要是對趨膚效應的校正做了初步的研究。 本文所完成的是一個完整的測量與打標系統(tǒng)，通過室內與現(xiàn)場實驗，得出該系統(tǒng)具有高精度、高智能化等優(yōu)點。最后，本文對該系統(tǒng)的發(fā)展方向作了展望。
標簽： FPGA DSP 絞車 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-05-18
上傳用戶：黃華強
