正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術是一種多載波傳輸技術，它的基本思想是在頻域內(nèi)將給定信道劃分成幾個相互正交的子信道，每個子信道使用一個子載波進行調(diào)制，各子載波并行傳輸。該技術可以有效提高頻譜利用率，能夠?qū)苟鄰叫a(chǎn)生的頻率選擇性衰弱和載波間干擾，在時變、頻變、多徑干擾嚴重的水聲信道中具有較強的優(yōu)勢。 隨著計算機和多媒體通信技術的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在各個領域的應用不斷深入。其中，基于ARM技術知識產(chǎn)權(IP)核的微處理器依靠其高性能、低功耗和易擴展的特點，在工業(yè)控制、無線通信、消費電子等多個領域得到廣泛的應用；隨著嵌入式系統(tǒng)復雜度的提高，操作系統(tǒng)已成為嵌入式系統(tǒng)不可缺少的一部分。其中，嵌入式Linux憑借免費開源、功能強大、成熟穩(wěn)定等特點，目前已成為主要的嵌入式操作系統(tǒng)之一。 數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)具有很強的數(shù)字信號處理能力，可以滿足各種高實時要求，但其尋址范圍小，I/O功能較差。ARM+DSP雙處理器的結構可以充分利用ARM和DSP各自的優(yōu)勢實現(xiàn)協(xié)同工作。 本論文的主要工作是研究和實現(xiàn)一個基于OFDM技術的由ARM+DSP硬件平臺實現(xiàn)的能夠完成水下聲信道圖像傳輸?shù)南到y(tǒng)。主要研究內(nèi)容包括OFDM系統(tǒng)的基本原理、ARM+DSP底層硬件的驅(qū)動和控制，Linux操作系統(tǒng)的移植、MiniGUI人機界面的設計、相關應用軟件的編寫以及在TMS320VC5502上初步實現(xiàn)OFDM的調(diào)制解調(diào)，以期對今后水下圖像傳輸系統(tǒng)的實現(xiàn)能具有較大的參考價值。
標簽： ARMDSP OFDM 圖像傳輸系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-20
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傳統(tǒng)的家電采用各自獨立的工作模式，不同家電之間無法通信，這樣就不能有效地安排各種家電協(xié)同工作，容易造成浪費。同時它們無法自動獲取外界的信息，人們無法對其進行遠程操作，難以滿足現(xiàn)代生活的需求。所以開發(fā)智能化的家電及其控制系統(tǒng)己成為當前的研究熱點。 傳統(tǒng)的電話只能進行語音通信，它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺點。近年來，以ARM為代表的高性能專用微處理器的出現(xiàn)，以及Linux、Windows CE等操作系統(tǒng)的完善，使嵌入式技術迅速發(fā)展，這為智能IP電話的研發(fā)提供了軟硬件基礎。 現(xiàn)階段家庭網(wǎng)關接入互聯(lián)網(wǎng)的方式主要為有線接入，因為這種方式網(wǎng)絡性能比無線隱定，延時性相對要小，用它來遠程控制智能家電比無線網(wǎng)要安全可靠。要實現(xiàn)智能家電的網(wǎng)絡化，如果采用PC機進行直接進行控制，或者讓每臺家電接入網(wǎng)絡，這樣成本很高，不利于一般家庭的普及。 為此，筆者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系統(tǒng)的IP電話作為家電的控制中心，智能家電采用ARM9芯片和linux2.4操作系統(tǒng)。各個智能家電與IP電話采用串口進行通信，IP電話采用網(wǎng)口與因特網(wǎng)通信。這樣可以大量的降低成本，而且通信方式比PLC和藍牙通訊技術更安全可靠。 本文以IP電話與智能家電互聯(lián)為切入點，結合ARM、嵌入式Linux和網(wǎng)絡技術，設計出一種較為完善的IP電話與智能家電的控制系統(tǒng)。采用這種方式，使智能家電集電腦、電信和消費類電子產(chǎn)品的特征于一體，讓家電具有信息的獲取、加工、傳遞等功能，提供全方位的信息交換，幫助家電與外部保持信息交流暢通，這樣可以優(yōu)化人們的生活方式，節(jié)約能源費用資金。 筆者完成了系統(tǒng)硬件和軟件設計，并進行了調(diào)試，驗證了所設計系統(tǒng)的有效性和實用性。并力爭將其拓展成為完善的智能家電控制系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著國內(nèi)工業(yè)化、數(shù)字化的迅速發(fā)展，嵌入式開發(fā)在IT行業(yè)中的重要性越來越顯著。嵌入式開發(fā)領域?qū)Ξa(chǎn)品的功能性、穩(wěn)定性、實時性等方面的要求也越來越高。 采用嵌入式實時操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺，以高性能的嵌入式處理器為工業(yè)控制等領域的主控制器可以有效地提高系統(tǒng)的可靠性、實時性、和軟件編程的靈活性。在嵌入式處理器方面，ARM構架已經(jīng)在高性能、低功耗、低成本的嵌入式領域里占領先地位。而在嵌入式操作系統(tǒng)方面，適合國內(nèi)發(fā)展方向的解決方案以及系統(tǒng)基礎結構方面并不理想。首先，國外成熟的嵌入式實時操作系統(tǒng)大都成本高、結構復雜，不適合強實時應用；其次，因大部分實時操作系統(tǒng)不公開源碼，使開發(fā)的產(chǎn)品存在安全隱患。而類似μC/OS-II的小型強實時嵌入式操作系統(tǒng)內(nèi)核雖然具有低成本、易控制、小規(guī)模、高性能等特性，但這類系統(tǒng)的基礎較為薄弱，面臨產(chǎn)品化和商業(yè)化還有一定的距離。 本文針對這種情況，結合現(xiàn)有的操作系統(tǒng)內(nèi)核理論及嵌入式強實時系統(tǒng)的特殊需求，特別是對μC/OS-Ⅱ的研究分析基礎上，面向強實時應用，設計、構造了一種適合在32位ARM處理器環(huán)境下使用的內(nèi)核。這樣做的目的是為了提供一個基礎牢固、值得信賴的基本平臺。 本文研究工作主要集中在以下幾個方面： 針對嵌入式環(huán)境中高效、簡潔、易擴展、易剪裁的要求，對內(nèi)核體系結構框架進行了設計。內(nèi)核整體上采用分層結構，在各層中采用功能相對獨立的模塊：在最底層借鑒微核的原理，只提供最基本的功能模塊。 針對系統(tǒng)快速和穩(wěn)定的實時響應能力需求，為IRQ中斷建立了統(tǒng)一的中斷入口，采用合理的半嵌套工作方式；保留FIQ為不可屏蔽中斷，在快速反應場合使用；引入中斷分段處理機制解決中斷和任務的ITC機制共享，需要硬保護機制相互協(xié)調(diào)所引起的硬保護機制被隱性地泛濫使用問題。 針對應用提出的系統(tǒng)行為的可預測性需求，在調(diào)度算法方面采用基于優(yōu)先級位圖的搶占閾值調(diào)度算法，提高了處理器的利用率和任務集合的可調(diào)度性，減少了內(nèi)核存儲開銷；在共享資源訪問控制方面，以優(yōu)先級天花板協(xié)議為依據(jù)，使用互斥事件解決優(yōu)先級反轉(zhuǎn)和死鎖問題的發(fā)生。 為了保障系統(tǒng)的強實時性能，本文還對內(nèi)核的時鐘管理、內(nèi)存管理等方面進行了設計。最后，通過實時性能測試，結果表明該實時內(nèi)核有很好的強實時特性。
上傳時間： 2013-04-24
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論文的工作是基于“流媒體網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)”項目。在調(diào)研和消化多套國內(nèi)外相關實驗平臺系統(tǒng)的基礎上，研究開發(fā)了基于ARM9處理器和嵌入式Linux操作系統(tǒng)的多功能實時計算機處理系統(tǒng)，并且根據(jù)實際需要構建了此系統(tǒng)的軟硬件平臺。流媒體網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)是當前IT領域比較熱門的前沿技術，正是因為這前沿技術使得實際構建出的系統(tǒng)功能強大、體積小、成本低、具有相當強的可擴展性，完全能夠取代當前傳統(tǒng)廣播系統(tǒng)中廣泛采用的模擬信號傳輸方式，同時也更好解決了以往這種結構帶來的價格昂貴、體積龐大、系統(tǒng)利用率低等諸多劣勢。 本文設計開發(fā)了基于AMR-Linux的流媒體網(wǎng)絡廣播平臺，該系統(tǒng)基于SamsLlmgS3C2410處理器，采用嵌入式ARM-Linux操作系統(tǒng)，通過HTTP協(xié)議傳輸流媒體，利用MP3標準實現(xiàn)對音頻的解碼，從而支持流媒體網(wǎng)絡廣播功能。本論文設計了系統(tǒng)的軟件部分，包括底層軟件BootLoader、ARM-Linux操作系統(tǒng)、根文件系統(tǒng)、網(wǎng)卡的驅(qū)動程序等并提出了下一步工作的建議和設想。 基于ARM-Linux系統(tǒng)的軟件設計方法是本論文的重點和難點，也是論文的核心內(nèi)容。流媒體網(wǎng)絡廣播系統(tǒng)已經(jīng)經(jīng)過測試，實際的應用效果表明該系統(tǒng)是可行的也是可靠的，同傳統(tǒng)的廣播系統(tǒng)相比，體現(xiàn)出了明顯的優(yōu)勢。
標簽： ARMLinux 流媒體 平臺設計 網(wǎng)絡廣播
上傳時間： 2013-05-29
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正交頻分復用(OnIlogonaJ Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術通過將整個信道分為多個帶寬相等并行傳輸?shù)淖有诺溃ㄟ^將信息經(jīng)過子信道獨立傳輸來實現(xiàn)通信，子信道的正交性可以保證最大限度的利用頻譜資源。OFDM系統(tǒng)通過循環(huán)前綴來消除符號間干擾(ISI)，通過IDFT/DFT調(diào)制解調(diào)降低了系統(tǒng)實現(xiàn)的復雜度。由于其頻譜利用率高，抗多徑能力強，在多種通信場合中都得到了應用。雖然有著上述優(yōu)點，但為了準確的恢復信號，信道估計是OFDM系統(tǒng)中必須實現(xiàn)的一環(huán)。 本文正是針對OFDM接收機中的信道估計模塊的運算部件的實現(xiàn)進行了研究。首先，研究了OFDM信道估計的LS算法，一階線性插值算法，二次多項式插值算法，建立了適用于寬帶通信系統(tǒng)的信道估計模塊模型。其次研究了加法器電路和乘法器電路的實現(xiàn)，包括進位行波加法器，曼徹斯特進位鏈，超前進位加法器和乘法原理，陣列乘法器，wallace樹乘法器及BOOTH編碼算法，并分析了各種電路的特性及優(yōu)缺點。接著研究了幾種主要的除法器設計算法，包括數(shù)字循環(huán)算法，基于函數(shù)迭代的算法，以及CORDIC算法，結合信道估計的特點選擇了函數(shù)迭代和CORDIC算法作為具體實現(xiàn)的方法。最后，在前面的設計的基礎上在FPGA芯片上實現(xiàn)了前面的設計方案。
上傳時間： 2013-06-06
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本文以電子不停車收費系統(tǒng)課題為背景，設計并實現(xiàn)了基于FPGA的π/4-DOPSK全數(shù)字中頻發(fā)射機和接收機。π/4-DQPSK廣泛應用于移動通信和衛(wèi)星通信中，具有頻帶利用率高、頻譜特性好、抗衰落性能強的特點。 近年來現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件在芯片邏輯規(guī)模和處理速度等方面性能的迅速提高，用硬件編程實現(xiàn)無線功能的軟件無線電技術在理論和實用化上都趨于成熟和完善，因此可以把數(shù)字調(diào)制，數(shù)字上/下變頻，數(shù)字解調(diào)在同一塊FPGA上實現(xiàn)，即實現(xiàn)了中頻發(fā)射機和接收機一體化的片上可編程系統(tǒng)(SOPC，System On Programmabie Chip)。 本文首先根據(jù)指標要求對數(shù)字收發(fā)機方案進行設計，確定了適合不停車收費系統(tǒng)的全數(shù)字發(fā)射機和接收機的結構，接著根據(jù)π/4-DQPSK發(fā)射機和接收機的理論，設計并實現(xiàn)了基于FPGA的成形濾波器SRRC、半帶濾波器HB和定時算法并給出性能分析，最后給出硬件測試平臺上結果和測試結果分析。
上傳時間： 2013-07-18
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近年來,隨著微電子技術的高速發(fā)展,數(shù)字圖像壓縮編碼技術的逐漸成熟,實時圖象處理在多媒體、HDTV、圖像通信等領域有著越來越廣泛的應用,圖像壓縮/解壓的IC芯片也已成為多媒體技術的核心,實現(xiàn)這些算法芯片的研究成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點.該文基于FPGA設計了JPEG圖像壓縮編解碼芯片,通過改進算法優(yōu)化結構,在合理地利用硬件資源的條件下,有效地挖掘出算法內(nèi)在的并行性.在JPEG編碼器設計中,改進了JEONG的DCT變換算法,采用流水線優(yōu)化算法解決時間并行性問題,提高了DCT/IDCT模塊的運算速度;設計了基于查找表結構的定點乘法器,便于在設計中共享乘法單元,以適應流水線設計的要求;依據(jù)Huffman編碼表的規(guī)律性,采用并行查找表結構,用較少的存儲單元完成Huffman編解碼的運算,同時也提高了編解碼速度.在JPEG解碼器設計中,根據(jù)Huffman碼字本身的特點和JPEG標準,設計了一種Huffman碼字分組結構,基于該結構提出分組Huffman查找表及地址編碼的設計方法,進而完成了新的快速Huffman解碼算法及其模塊設計.整個設計及其各個模塊都在ALTERA公司的EDA工具QUARTUSII平臺上進行了邏輯綜合及功能和時序仿真.綜合和仿真結果表明,基于FPGA的JPEG圖像編解碼芯片消耗很少的FPGA硬件資源,達到了較高的工作頻率,在速度和資源利用率方面均達到了較優(yōu)的狀態(tài),可滿足實時JPEG圖像編解碼的要求.在邏輯設計的基礎上,該設計可以進一步作硬件仿真和實驗,將源代碼燒錄進FPGA芯片,作為獨立器件或有自主知識產(chǎn)權的JPEG IP模塊,應用于可視電話、手機和會議電視等低成本JPEG編解碼系統(tǒng)的實現(xiàn).
上傳時間： 2013-05-31
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隨著數(shù)字信號處理技術應用的不斷深入，數(shù)字信號處理系統(tǒng)的實現(xiàn)面臨著很多挑戰(zhàn)，其中面臨的四個主要問題是：速度、設計規(guī)模、功耗和開發(fā)周期。因此許多數(shù)字信號處理的實現(xiàn)方法被提出，其中基于FPGA的實現(xiàn)技術就是其中的重要技術之一。 本文以數(shù)字信號處理系統(tǒng)的實現(xiàn)為應用背景，著重研究了基于FPGA的數(shù)字濾波器實現(xiàn)技術。本文分為兩個主要部分： 第一部分以Xilinx公司的FPGA為例，總結了FPGA設計的基本方法及設計流程，并在此基礎上介紹了一種用于產(chǎn)品快速開發(fā)的設計方式—基于SystemGenerator的設計方式，這種設計方式向數(shù)字信號處理系統(tǒng)的設計者提供了自上而下的FPGA解決方案。 第二部分系統(tǒng)地研究了基于FPGA的數(shù)字濾波器實現(xiàn)技術。該部分首先研究了三種適合于FPGA的FIR濾波器實現(xiàn)方法，直接結構、轉(zhuǎn)置結構及分布式算法。其次，討論了針對直接結構FIR濾波器的乘法器優(yōu)化技術，CSD編碼和系數(shù)分解，以及針對轉(zhuǎn)置結構FIR濾波器的乘法器優(yōu)化技術，簡化加法器圖，并結合實例給出了它們的優(yōu)化效果。再次，介紹了直接結構FIR濾波器中常用多操作數(shù)加法實現(xiàn)方法，二叉樹和Wallace樹，并在Wallace樹的基礎上提出了一種適合于FPGA的1比特多操作數(shù)加法結構，這種實現(xiàn)結構在實現(xiàn)采樣字長與系數(shù)字長均為l比特的FIR濾波器時，使FPGA的資源利用率得到明顯提高。最后還給出了三種FIR濾波器實現(xiàn)方法在FPGA中應用的優(yōu)缺點及其適用性，并給出了一個帶通濾波器的設計實例。 論文的研究成果已應用于“北斗一號”導航定位接收機中。
標簽： FPGA 數(shù)字濾波器 實現(xiàn)技術
上傳時間： 2013-08-01
上傳用戶：Andy123456
正交頻分復用(OFDM)技術是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術，它具有頻譜利用率高、抗多徑能力強等特點，在寬帶無線多媒體通信領域中受到了廣泛的關注。 OFDM系統(tǒng)可分為連續(xù)工作模式和突發(fā)工作模式。在IEEE802.11a、HiperLANType2等無線局域網(wǎng)標準中采用了OFDM的突發(fā)工作模式，該模式下的接收機首先對符合某種特定格式的幀做出檢測。本文介紹了一種基于最小錯誤概率準則的幀檢測算法，提出了該算法的FPGA實現(xiàn)方案。 同步技術是OFDM最關鍵的技術之一，它包括載波頻率同步和符號同步。載波頻率同步是為了糾正接收端相對于發(fā)送端的載波頻率偏移，以保證子載波間的正交性；符號同步確定OFDM符號有用數(shù)據(jù)信息的開始時刻，也就是確定FFT窗的開始時刻。本文首先介紹了一種基于自相關的載波頻率同步算法，給出了它的FPGA實現(xiàn)方案，重點講述了其中用到的Cordic算法及其實現(xiàn)；然后介紹了分別基于互相關和自相關的兩種符號同步算法，給出了各自的FPGA實現(xiàn)方案，從實現(xiàn)的角度比較了兩種算法的優(yōu)缺點，并且在FPGA設計中體現(xiàn)了面積復用和流水線操作的設計思想。 文章最后介紹了系統(tǒng)調(diào)試的情況，總結出一種ChipScopePro與Matlab相結合的調(diào)試方法，該方法在FPGA調(diào)試方面具有一定的通用性。
上傳時間： 2013-07-16
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小波變換是一種新興的理論，是數(shù)學發(fā)展史上的重要成果。它無論對數(shù)學還是對工程應用都產(chǎn)生了深遠的影響。最新的靜態(tài)圖像壓縮標準JPEG2000就以離散小波變換(DWT)作為核心變換算法。 本文首先較為詳細地分析了小波變換的理論基礎，對多分辨率分析、Mallat算法和提升算法做了介紹。然后分析了JPEG2000所采用的小波濾波器，并引入了一個新的LS97小波。該小波系數(shù)簡單、易于硬件實現(xiàn)，并且與CDF97小波有很好的兼容性，可作為CDF97小波的替代者。使用Matlab對CDF97小波和LS97小波的兼容性做仿真測試，結果表明這兩個小波具有幾乎相同的性能。在確定所用的小波后，本文設計了二維離散小波變換的硬件結構。設計過程中對標準二維小波變換做了優(yōu)化，即將行變換和列變換的歸一化步驟合并計算，這樣可以減少兩次乘法操作。另外還使用移位加代替乘法，提取移位加中的公共算子等方式來優(yōu)化設計。對于邊界數(shù)據(jù)的處理，本文采用了嵌入式對稱延拓技術，不需要額外的緩存，節(jié)約了硬件資源。為提高硬件利用率，本文將LeGall53小波變換和LS97小波變換統(tǒng)一起來，只要一個控制信號就可實現(xiàn)兩者之間的轉(zhuǎn)換。本文所提出的結構采用基于行的變換方式，只需要六行中間數(shù)據(jù)即可完成全部行數(shù)據(jù)的小波變換。采用流水線技術提高了整個設計的運行速度。最后也給出了二維離散小波反變換的實現(xiàn)結構。 在完成硬件結構設計的基礎上，使用Verilog硬件描述語言對整個設計進行了完全可綜合的RTL級描述，采用同步設計，提高了可靠性。在Xilinx公司的FPGA開發(fā)軟件ISE6.3i中對正反小波變換做了仿真和實現(xiàn)，結果表明，本設計能高速高精度地完成正反可逆和不可逆小波變換，可以滿足各種實時性要求。
上傳時間： 2013-07-25
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