頻率合成技術廣泛應用于通信、航空航天、儀器儀表等領域。目前，常用的頻率合成技術有直接式頻率合成，鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)。本次設計是利用FPGA完成一個DDS系統(tǒng)并利用該系統(tǒng)實現(xiàn)模擬信號的數(shù)字化調(diào)頻。 DDS是把一系列數(shù)字量形式的信號通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號的合成技術。主要是利用高速存儲器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其他任意波形)。一個典型的DDS系統(tǒng)應包括：相位累加器，可在時鐘的控制下完成相位的累加；相位碼—幅度碼轉(zhuǎn)換電路，一般由ROM實現(xiàn)；DA轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號。DDS系統(tǒng)可以很方便地獲得頻率分辨率很精細且相位連續(xù)的信號，也可以通過改變相位字改變信號的相位，因此也廣泛用于數(shù)字調(diào)頻和調(diào)相。本次數(shù)字化調(diào)頻的基本思想是利用AD轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，同時用該數(shù)字信號與一個固定的頻率字累加，形成一個受模擬信號幅度控制的頻率字，從而獲得一個頻率受模擬信號的幅度控制的正弦波，即實現(xiàn)了調(diào)頻。該DDS數(shù)字化調(diào)頻方案的硬件系統(tǒng)是以FPGA為核心實現(xiàn)的。使用Altera公司的ACEX1K系列FPGA，整個系統(tǒng)由VHDL語言編程，開發(fā)軟件為MAX+PLUSⅡ。經(jīng)過實際測試，該系統(tǒng)在頻率較低時與理論值完全符合，但在高頻時，受器件速度的限制，波形有較大的失真。
標簽： FPGA DDS 數(shù)字化 調(diào)頻
上傳時間： 2013-06-14
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隨著移動終端、多媒體、Internet網(wǎng)絡、通信，圖像掃描技術的發(fā)展，以及人們對圖象分辨率，質(zhì)量要求的不斷提高，用軟件壓縮難以達到實時性要求，而且會帶來因傳輸大量原始圖象數(shù)據(jù)帶來的帶寬要求，因此采用硬件實現(xiàn)圖象壓縮已成為一種必然趨勢。而熵編碼單元作為圖像變換，量化后的處理環(huán)節(jié)，是圖像壓縮中必不可少的部分。研究熵編解碼器的硬件實現(xiàn)，具有廣闊的應用背景。本文以星載視頻圖像壓縮的硬件實現(xiàn)項目為背景，對熵編碼器和解碼器的硬件實現(xiàn)進行探討，給出了并行熵編碼和解碼器的實現(xiàn)方案。熵編解碼器中的難點是huffman編解碼器的實現(xiàn)。在設計并行huffman編碼方案時通過改善Huffman編碼器中變長碼流向定長碼流轉(zhuǎn)換時的控制邏輯,避免了因數(shù)據(jù)處理不及時造成數(shù)據(jù)丟失的可能性，從而保證了編碼的正確性。而在實現(xiàn)并行的huffman解碼器時，解碼算法充分利用了規(guī)則化碼書帶來的碼字的單調(diào)性，及在特定長度碼字集內(nèi)碼字變化的連續(xù)性，將并行解碼由模式匹配轉(zhuǎn)換為算術運算，提高了存儲器的利用率、系統(tǒng)的解碼效率和速度。在實現(xiàn)并行huffman編碼的基礎上，結(jié)合針對DC子帶的預測編碼，針對直流子帶的游程編碼，能夠?qū)D像壓縮系統(tǒng)中經(jīng)過DWT變換，量化，掃描后的數(shù)據(jù)進行正確的編碼。同時，在并行huffman解碼基礎上的熵解碼器也可以解碼出正確的數(shù)據(jù)提供給解碼系統(tǒng)的后續(xù)反量化模塊，進一步處理。在本文介紹的設計方案中，按照自頂向下的設計方法，對星載圖像壓縮系統(tǒng)中的熵編解碼器進行分析，進而進行邏輯功能分割及模塊劃分，然后分別實現(xiàn)各子模塊，并最終完成整個系統(tǒng)。在設計過程中，用高級硬件描述語言verilogHDL進行RTL級描述。利用了Altera公司的QuartusII開發(fā)平臺進行設計輸入、編譯、仿真，同時還采用modelsim仿真工具和symplicity的綜合工具，驗證了設計的正確性。通過系統(tǒng)波形仿真和下板驗證熵編碼器最高頻率可以達到127M，在62.5M的情況下工作正常。而熵解碼器也可正常工作在62.5M，吞吐量可達到2500Mbps，也能滿足性能要求。仿真驗證的結(jié)果表明：設計能夠滿足性能要求，并具有一定的使用價值。
上傳時間： 2013-05-19
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在衛(wèi)星遙感設備中，隨著遙感技術的發(fā)展和對傳輸式觀測衛(wèi)星遙感圖像質(zhì)量要求的不斷提高，航天遙感圖像的分辨率和采樣率也越來越高，由此引起高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)存儲量和傳輸數(shù)據(jù)量的急劇增長，然而衛(wèi)星信道帶寬有限。為了盡量保持高分辨率遙感圖像所具有的信息，必須解決輸入數(shù)據(jù)碼率和傳輸信道帶寬之間的矛盾。所以星載高分辨率遙感圖像數(shù)據(jù)的高保真、實時、大壓縮比壓縮技術就成了解決這一矛盾的關鍵技術。FPGA器件為實現(xiàn)數(shù)據(jù)壓縮提供了一種壓縮算法的硬件實現(xiàn)的一個理想的平臺。FPGA器件集成度高，體積小，通過用戶編程實現(xiàn)專門應用的功能。它允許電路設計者利用基于計算機的開發(fā)平臺，經(jīng)過設計輸入，仿真，測試和校驗，直到達到預期的結(jié)果，減少了開發(fā)周期。小波變換能夠適應現(xiàn)代圖像壓縮所需要的如多分辨率、多層質(zhì)量控制等要求，在較大壓縮比下，小波圖像壓縮質(zhì)量明顯好于DCT變換，因此小波變換成為新一代壓縮標準JPEG2000的核心算法。同時，小波變換的提升算法結(jié)構(gòu)簡單，能夠?qū)崿F(xiàn)快速算法，有利于硬件實現(xiàn)，因此提升小波變換對于采用FPGA或ASIC來實現(xiàn)圖像變換來說是很好的選擇。本文針對衛(wèi)星遙感圖像的數(shù)據(jù)流，主要研究可以對衛(wèi)星圖像進行實時二維小波變換的方案。針對提升小波變換的VLSI結(jié)構(gòu)和FPGA設計中的關鍵技術，從邊界延拓、濾波器結(jié)構(gòu)、整數(shù)小波、定點運算、原位運算等方面進行了研究和討論，并且完成了針對衛(wèi)星遙感圖像的分塊二維9/7提升小波變換的FPGA實現(xiàn)。采用VerIlog語言對設計進行了仿真驗證，并將仿真結(jié)果同matlab仿真結(jié)果進行了比較，比較結(jié)果表明該方案能實現(xiàn)對衛(wèi)星遙感圖像數(shù)據(jù)流的二維提升小波變換的功能。同時QuartusII綜合結(jié)果也表明，系統(tǒng)時鐘能夠工作在很高的頻率，可以滿足高速實時對衛(wèi)星圖像的小波變換處理。
上傳時間： 2013-06-15
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STM推出一款全新數(shù)字信號輸出三軸加速傳感器。新產(chǎn)品的最大可測量值達到24g，相當于一級方程式賽車（F1）在強勁剎車時產(chǎn)生的加速度的5倍左右。LIS331HH擁有市場上獨一無二的性能組合，包括10g以上量程，緊湊的尺寸，高分辨率，低功耗，以及嵌入式智能功能，可在廣泛的消費電子和工業(yè)應用中實現(xiàn)高精確度的運動測量。 在±6/±12/±24g的全量程范圍內(nèi)，意法半導體最新的MEMS加速傳感器LIS331HH的輸出數(shù)據(jù)極其精確。LIS331HH的中g傳感能夠測量高強度震動，檢測劇烈碰撞事件，不會丟失任何信息。在與游戲相關的應用中，中g檢測器可提升用戶界面體驗，增加以前感受不到的真實程度
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上傳時間： 2013-04-24
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隨著微處理器的發(fā)展，現(xiàn)代數(shù)字儀表發(fā)展迅速，功能不斷增強。目前，數(shù)字儀表正朝著集成化、智能化、高精度、微功耗、高可靠性發(fā)展。人們對數(shù)字儀表的設計和性能指標也提出了更高的要求，ARM相對于單片機具有更強的處理能力和更好的處理效果，為高精度、智能化儀表的設計提供了一種新的途徑。 論文首先介紹了國內(nèi)外數(shù)字儀表的發(fā)展情況，并對常見的數(shù)字儀表進行了分類，分析了影響數(shù)字儀表性能的主要因素。綜合數(shù)字儀表的性能特點并考慮實現(xiàn)成本，論文提出了一種基于ARM的五位半分辨率數(shù)字儀表設計方案，并詳細介紹了儀表的總體設計思路、硬件電路設計、軟件設計及數(shù)據(jù)處理方法。該設計采用LPC2148芯片為處理核心，使用VFD（真空熒光顯示器）作為儀表人機界面，界面友好且無視角誤差；考慮到在某些現(xiàn)場條件惡劣的情況下也能對數(shù)字儀表讀數(shù)進行觀測，采用LabVIEW7.1設計了上位機顯示界面；構(gòu)建了一個基于LPC2148的開發(fā)平臺，基于平臺設計了一款具有五位半分辨率的數(shù)字儀表，實現(xiàn)了電壓、電流、電阻等測量功能，同時設計了溫度讀取、實時時鐘計時、SD卡數(shù)據(jù)存儲等功能，為儀表的智能化設計奠定了基礎。 通過對該數(shù)字儀表運行情況進行記錄，并對記錄的大量數(shù)據(jù)進行分析，結(jié)果表明：所設計的數(shù)字儀表能穩(wěn)定顯示，其精度和顯示分辨率均達到五位半精度的要求。
上傳時間： 2013-07-20
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DDS（Direct Digital Synthesis直接數(shù)字頻率合成技術）是廣泛應用的信號生成方法，其優(yōu)點是易于程控，輸出頻率分辨率高，同時芯片的集成度高，適合于嵌入式系統(tǒng)設計。針對現(xiàn)有的壓電陶瓷電源輸出波形頻率、相位等不能程控、電路集成度不高、體積和功耗較大等問題，本文以ARM作為控制電路核心，引入DDS技術產(chǎn)生輸出的波形信號，并由集成高壓運放將波形信號提高至輸出級的電壓和功率。 在壓電陶瓷電源硬件電路中采用了模塊化設計，主要分為ARM控制電路、DDS系統(tǒng)驅(qū)動電路和波形調(diào)理電路、高壓運放電路等幾個部分。電源控制電路以三星公司的S3C2440控制器為核心，以觸摸屏作為人機輸入界面；DDS芯片選用ADI公司的AD9851，設計了DDS系統(tǒng)外圍驅(qū)動電路，濾波和信號調(diào)理電路，并應用了將DDS與鎖相環(huán)技術相結(jié)合的雜散問題解決方案；高壓運放電路由兩級運放電路組成，采用了電壓控制型驅(qū)動原理，放大電路的核心是PA92集成高壓運放，加入了補償電路以提高系統(tǒng)的響應帶寬，并在電源輸出設置了過電流保護和快速放電的放電回路。 電源軟件部分采用WINCE嵌入式系統(tǒng)，根據(jù)WINCE系統(tǒng)驅(qū)動架構(gòu)設計DDS芯片的流接口程序，編寫了流接口函數(shù)和配置文件，并將流驅(qū)動程序集成入WINCE系統(tǒng)；編寫了基于EVC的觸摸屏人機界面主程序，由主程序?qū)⒂脩糨斎雲(yún)?shù)轉(zhuǎn)換為DDS芯片的控制字，并采用動態(tài)加載流驅(qū)動方式將控制字送入DDS芯片實現(xiàn)了對其輸出的控制。 對電源進行了不同典型波形輸出的測試實驗。在實驗中，測試了DDS信號波形輸出的精度和分辨率、電源動態(tài)輸出精度和對信號波形的跟隨性和響應性能。實驗表明，壓電陶瓷電源輸出信號波形精度較高，對波形、頻率等參數(shù)改變的響應速度快，達到電源輸出穩(wěn)定性要求。
上傳時間： 2013-04-24
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基于嵌入式技術的遠程監(jiān)控系統(tǒng)可以達到動態(tài)、無死角的監(jiān)控目的，可以對一些特殊環(huán)境進行遠程監(jiān)視和控制，且不受濕度、溫度等條件的影響，廣泛應用于軍事、交通、智能家居、醫(yī)療監(jiān)護等多個領域?？梢越鉀Q傳統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)將圖像采集設備固定在一個地方而使監(jiān)控范圍有限，適用場合少等弊端。 本文設計了一款基于ARM和FPGA的遠程監(jiān)控系統(tǒng)。首先在對遠程監(jiān)控系統(tǒng)功能分析的基礎上，設計了以ARM為主控制器和FPGA為輔助控制器的硬件電路，采用ARM芯片控制圖像采集、速度采集、網(wǎng)絡傳輸?shù)雀蓴_小的模塊，采用FPGA芯片控制電機驅(qū)動、舵機驅(qū)動、電池監(jiān)控等干擾大的模塊，大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性；其次設計了基于WinCE操作系統(tǒng)的圖像采集、GPIO、PWM、外中斷EINT-19的流接口驅(qū)動程序；同時設計了基于WinCE操作系統(tǒng)的圖像采集及壓縮、網(wǎng)絡通信、車模速度采集的應用程序；FPGA內(nèi)部邏輯電路采用Verilog語言完成電源監(jiān)控、舵機控制、直流電機控制等功能。 本系統(tǒng)集圖像采集和壓縮、運動控制、網(wǎng)絡傳輸于一體。其圖像采集速度達30幀/秒，圖像分辨率達640x480，JPEG壓縮比達10：1，控制命令響應時間為1s，網(wǎng)絡傳輸速率達10Mbps。其功能擴展容易，功耗低，體積小，抗干擾能力強，具有很好的市場前景。關鍵詞：winCE；S3C2440A；FPGA；遠程監(jiān)控；流接口驅(qū)動
標簽： FPGA ARM 遠程監(jiān)控 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電子技術的快速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)成為熱點。嵌入式系統(tǒng)大量應用在自動控制、工業(yè)設備和家用電器當中。當前應用的產(chǎn)品常以嵌入式處理器的形式出現(xiàn)，常用的如PDA、交換機、路由器等。嵌入式的廣泛應用大大提高了人們的生活水平。位置敏感探測器（Position Sensible Detector）是一種基于半導體PN結(jié)橫向光電效應的光電器件。它具有分辨率高、響應速度快、信號處理電路相對簡單等優(yōu)點。我們經(jīng)常將PSD應用在與位置、距離、位移、角度的微小測量有關的場合。本文選用了一維PSD作為系統(tǒng)的探測器，結(jié)合嵌入式技術，將PSD應用于微小位移測量，實現(xiàn)了對微小位移的檢測。 本研究以PSD、ARM、PC機為核心完成了對位移測量系統(tǒng)的設計。以PSD為核心實現(xiàn)了對信號的轉(zhuǎn)換，利用PSD結(jié)合光學三角測量法將位移信號轉(zhuǎn)換成電壓信號，然后對電壓信號進行放大、濾波等處理之后交由A/D器件進行模數(shù)轉(zhuǎn)換。以ARM為核心，主要實現(xiàn)了對數(shù)據(jù)的處理，存儲和通信等功能。將取得的數(shù)字量信號通過特定的軟件程序編程得到位移信號。以PC機為核心，利用VB6.0實現(xiàn)了對實驗數(shù)據(jù)的顯示。PC根據(jù)得到的值與設定值進行比較，根據(jù)這個差值我們可以對系統(tǒng)進行進一步的完善。分析了位移傳感器技術、微處理器ARM和嵌入式操作系統(tǒng)的特點、優(yōu)勢和國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀；而后介紹了微小位移測量系統(tǒng)的總體功能、系統(tǒng)的總體硬件框架；敘述了位置敏感探測器PSD的原理和結(jié)構(gòu)，介紹了將PSD應用于位移測量的設計過程；在ARM最小系統(tǒng)的硬件平臺下，結(jié)合PSD實現(xiàn)了整個系統(tǒng)的硬件設計；軟件設計上，以uClinux操作系統(tǒng)作為軟件平臺，利用內(nèi)核裁剪技術，移植了BOOTLOADER，設計了Linux驅(qū)動程序和應用程序；最后在系統(tǒng)進行調(diào)試的時候，對系統(tǒng)進行了必要的改進，主要是設計了相應的非線性補償電路，利用MATLAB對實驗數(shù)據(jù)進行了擬合與分析。通過實驗數(shù)據(jù)表明，基于ARM和PSD的微小位移測量系統(tǒng)具有精度高，響應速度快，并且成本低等優(yōu)點。
上傳時間： 2013-04-24
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心血管系統(tǒng)疾病是現(xiàn)今世界上發(fā)病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作為一種非穩(wěn)態(tài)的心電變異性現(xiàn)象，是指心電T波段振幅、形態(tài)甚至極性逐拍交替變化。大量研究表明，TWA與室性心律失常、心臟性猝死等有直接密切的關系，已成為一種無創(chuàng)獨立性預測指標。隨著數(shù)字信號處理技術和計算機技術的迅速發(fā)展，微伏級的TWA已經(jīng)可以被檢出，并且精度越來越高。本文以T波交替檢測為中心，基于ARM給出了T波交替檢測技術原理性樣機的硬件及軟件，實現(xiàn)實時監(jiān)護的目的。 在TWA檢測研究中，需要對心電信號進行預處理，即信號去噪和特征點檢測。小波分析以其多分辨率的特性和表征時頻兩域信號局部特征的能力成為我們選取的心電信號自動分析手段。文中采用小波變換將原始心電信號分解為不同頻段的細節(jié)信號，根據(jù)三種主要噪聲的不同能量分布，采用自適應閾值和軟硬閾值折衷處理策略用閾值濾波方法對原始信號進行去噪處理：同時基于心電信號的特征點R峰對應于Mexican-hat小波變換的極值點，因此我們使用Mexican-hat小波檢測R峰，通過附加檢測方案確保了位置的準確性，并根據(jù)需要提出了T波矩陣提取方法。 隨后文章介紹了T波交替的產(chǎn)生機理及研究進展，分別從臨床應用和檢測方法上展現(xiàn)了目前TWA的發(fā)展進程，并利用了譜分析法、相關分析法和移動平均修正算法分別從時域和頻域?qū)σ恍颖緮?shù)據(jù)進行T波交替檢測。在檢測中譜分析法抗噪能力較強，但作為一種頻域檢測方法，無法檢測非穩(wěn)態(tài)TWA信號，而相關分析法受呼吸、噪聲影響較大，數(shù)據(jù)要求較高，因此可以在譜分析檢測為陽性TWA基礎上，再對信號進行相關分析，從而克服自身算法缺陷，確定交替幅度和時間段。最后對影響檢測結(jié)果的因素進行討論研究，從而降低檢測誤差。 文章還設計了T波交替檢測技術原理性樣機的關鍵部分電路和軟件框架。硬件部分圍繞ARM核的Samsung S3C44BOX為核心，設計了該樣機的關鍵電路，包括采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊(外部存儲電路、通信接口電路等)。其中在采集模塊中針對心電信號是微弱信號并且干擾大的特點，采用了具有高共模抑制比和高輸入阻抗的分級放大電路，有效的提取了信號分量：A/D轉(zhuǎn)換電路保證了信號量化的高精度。利用USB接口芯片和刪內(nèi)部異步串行通訊實現(xiàn)系統(tǒng)與外界聯(lián)系。系統(tǒng)軟件中首先介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境，然后給出了心電信號分析及處理程序設計流程圖及實現(xiàn)，使它們共同完成系統(tǒng)的軟件監(jiān)護功能。
上傳時間： 2013-07-27
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隨著我國加入WTO，我國逐漸成為世界縫制設備生產(chǎn)和銷售中心。在縫制設備行業(yè)占據(jù)極其重要地位的繡花機行業(yè)也因此而得到迅速發(fā)展，我國繡花機產(chǎn)量已占據(jù)全球繡花機產(chǎn)量的70％。但是，我國的繡花機行業(yè)在發(fā)展的過程中仍存在和面臨著很多問題。一方面是產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品質(zhì)量，我國的繡花機主要以中低檔為主，在噪聲、刺繡質(zhì)量、效率、產(chǎn)品壽命以及維護性等方面與國外先進機型存在較大差距；另一方面是技術實力和創(chuàng)新能力，作為繡花機全部技術核心的控制器，國內(nèi)能開發(fā)的公司屈指可數(shù)，缺乏有效的競爭，且技術實力和創(chuàng)新能力無法與國際企業(yè)相抗衡。 針對上述情況，本文分析了繡花機的工作原理和當前主流繡花機的控制方式及特點，在研究室已完成的中低速平繡型工業(yè)繡花機課題的基礎上，設計了一種基于硬實時嵌入式操作系統(tǒng)WinCE5.0，以32位RISC架構(gòu)ARM9處理器S3C2440A為主控芯片，以MAXII系列CPLDEPM1270為接口芯片的高速繡花機控制器。整個繡花機以高速，高質(zhì)量為目標，以伺服電機作為主軸驅(qū)動，步進電機作為X/Y軸驅(qū)動，帶USB接口和Ethernet接口，預留特種繡接口，帶高分辨率彩色觸摸屏，功能豐富，操作方便。 本文分7章，第一章闡述了課題背景，繡花機發(fā)展現(xiàn)狀和關鍵技術；第二章從原理出發(fā)完成了需求分析，硬件和操作系統(tǒng)選型和項目規(guī)劃；第三章完成了總體硬件系統(tǒng)設計并重點介紹了驅(qū)動系統(tǒng)，CPLD單元，主控制板的設計和各種資源的分配；第四章在分析WinCE及其項目開發(fā)流程和環(huán)境構(gòu)建的基礎上，完成了軟件的總體框架設計并介紹了相關設計要點。第五章主要是驅(qū)動程序和運動控制模塊并以步進電機驅(qū)動的開發(fā)為例介紹了流驅(qū)動的開發(fā)過程和相關的技術要點。第六章設計了一種自主的內(nèi)部花樣格式并完成了相應的測試。最后一章是對本課題的總結(jié)和展望。 本文不僅從項目研究與開發(fā)和軟件工程的高度詳細探討了基丁ARM和WinCE5.0的繡花機控制器的整個開發(fā)過程，也具體的從硬件設計，資源配置，軟件編寫，驅(qū)動開發(fā)，運動控制和花樣處理等多個方面進行了深入的分析和研究。本課題的工作對于高速高檔繡花機的開發(fā)具有很好的參考價值和實踐意義，對于提升國內(nèi)繡花機行業(yè)在高端市場與國外企業(yè)的競爭力，提升民族品牌價值，改變國內(nèi)繡花機控制器被少數(shù)公司所壟斷，增加良性有效競爭有積極影響。
上傳時間： 2013-06-29
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