隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和微電子技術(shù)的深入發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在各個領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。以ARM和以FPGA為核心的嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前嵌入式研究的熱點(diǎn)，而相關(guān)研究的開展需要功能強(qiáng)大的開發(fā)平臺支持，因此基于ARM和FPGA的開發(fā)平臺設(shè)計(jì)研究具有重要意義。 本文分別設(shè)計(jì)了一款基于PXA270的ARM開發(fā)平臺和一款基于Virtex5的FPGA開發(fā)平臺，主要針對電源管理、接口設(shè)計(jì)、板級時序等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究。在此基礎(chǔ)上利用PADS Logic設(shè)計(jì)工具完成了系統(tǒng)原理圖設(shè)計(jì)，并借助Hyperlynx SI仿真工具，對PCB的板級設(shè)計(jì)問題進(jìn)行了分析，實(shí)現(xiàn)了平臺PCB的可靠設(shè)計(jì)。最后對平臺各模塊進(jìn)行了調(diào)試，通過在平臺上運(yùn)行操作系統(tǒng)并加載可執(zhí)行程序的方法驗(yàn)證了平臺整體功能。 本文的特色體現(xiàn)在以下三個方面： (1)結(jié)合PXA270處理器內(nèi)部的電源管理單元和MAX1586A集成電源管理芯片，實(shí)現(xiàn)了PXA270開發(fā)平臺的動態(tài)電源管理，有效降低了平臺功耗； (2)平臺實(shí)現(xiàn)了FF/BT/STUART、USB Host/Client、SD/MMC、AC'97、LCD和擴(kuò)展VGA、PCMCIA/CF等多種接口，具有良好的開發(fā)靈活性和通用性； (3)對開發(fā)平臺PCB板級走線中可能出現(xiàn)的反射、串?dāng)_、時序沖突等問題進(jìn)行評估，給出了布線約束方案，使系統(tǒng)可靠性得到有效提高。
標(biāo)簽： FPGA ARM 嵌入式開發(fā) 平臺設(shè)計(jì)
上傳時間： 2013-07-06
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隨著光通信技術(shù)的不斷發(fā)展，光纖的需求量大幅增加，光纖測量儀器也隨之迅速發(fā)展起來，其中光時域反射儀(OTDR)受到廣泛重視。光時域反射儀是八十年代發(fā)展起來的新型光纖故障測試設(shè)備，其主要用途是能夠找出光纖的斷點(diǎn)，并進(jìn)行故障定位。光時域反射儀具有非破壞性測量、功能齊全、安全性好、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，在工程上得到廣泛應(yīng)用。目前，該領(lǐng)域主要被國外產(chǎn)品壟斷且價(jià)格昂貴。在這一背景下，國內(nèi)企業(yè)開展OTDR的研制和開發(fā)，以降低成本，改進(jìn)技術(shù)，占領(lǐng)光纖測試領(lǐng)域的市場成為當(dāng)務(wù)之急。 本論文首先簡要介紹了光時域反射儀的歷史和現(xiàn)狀，并闡述了光纖測量技術(shù)涉及的光學(xué)原理，以及光時域反射儀的基本工作原理。在理論分析部分之后，基于對系統(tǒng)的特點(diǎn)及開發(fā)資源的考慮，提出基于嵌入式系統(tǒng)的光時域反射儀解決方案。在此基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了以ARM為控制核心、DSP為運(yùn)算核心的系統(tǒng)總體硬件結(jié)構(gòu)；討論了采用ARM9內(nèi)核的S3C2410處理器的軟件解決方案；著重說明了Linux嵌入式操作系統(tǒng)的選取與移植、bootloader的引導(dǎo)以及根文件系統(tǒng)的制作。最后重點(diǎn)論述了圖形用戶系統(tǒng)(GUI)的選取以及QtopiaCore的移植和開發(fā)過程。 本文所設(shè)計(jì)的光纖測量系統(tǒng)具有測量準(zhǔn)確、可靠性高等特點(diǎn)。實(shí)驗(yàn)表明，該系統(tǒng)能夠根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)完成對光纖的衰減和長度等指標(biāo)的檢測。
標(biāo)簽： OTDR ARM 應(yīng)用軟件
上傳時間： 2013-04-24
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光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating)傳感器是近幾年光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)，光纖光柵傳感器可以工作在強(qiáng)電磁場、高溫有腐蝕性的以及有爆炸危險(xiǎn)性的惡劣環(huán)境中，且易于將多個光纖光柵串聯(lián)在一起構(gòu)成光纖光柵陣列，實(shí)現(xiàn)分布式傳感，這是其他傳感元件所不及的。 本文設(shè)計(jì)了光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)可調(diào)諧法布里-珀羅(Fabry-Perot)腔解調(diào)測試系統(tǒng)。系統(tǒng)主要分光路和電路兩部分，在光路部分，研究了光纖光柵解調(diào)技術(shù)，分析和比較了幾種常見的波長解調(diào)方法，由于F-P腔調(diào)諧范圍寬，可以實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)測量，因此決定采用可調(diào)諧F．P腔法進(jìn)行信號解調(diào)。對可調(diào)諧 F-P腔解調(diào)法做了理論分析和研究，并通過Matlab仿真對影響F-P濾波效果的腔長和反射率兩個參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。在電路部分，首先設(shè)計(jì)整形電路將光電探測器的輸出信號整形成矩形脈沖信號，設(shè)計(jì)了計(jì)算中心波長的方法，最后搭建了硬件電路來驗(yàn)證中心波長的計(jì)算方法。硬件電路以 Philips公司的 LPC2214 為核心處理器。該硬件電路包括電源電路，復(fù)位電路，串口電路，JTAG 調(diào)試接口，數(shù)碼管顯示等。軟件方面，設(shè)計(jì)了相關(guān)的軟件程序和模擬信號源，最后利用模擬信號源作為該解調(diào)測試系統(tǒng)的信號進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，得出實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析驗(yàn)證了該解調(diào)測試系統(tǒng)的可行性。
標(biāo)簽： ARM 光纖光柵 傳感網(wǎng)絡(luò) 解調(diào)器
上傳時間： 2013-05-26
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波前處理機(jī)是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)時信號處理和運(yùn)算的核心，隨著自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)得發(fā)展，波前傳感器的采樣頻率越來越高，這就要求波前處理機(jī)必須有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實(shí)時性。在整個波前處理機(jī)的工作流程中，對CCD傳來的實(shí)時圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實(shí)時性，那么后續(xù)的處理過程都無從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺，對波前處理機(jī)性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國內(nèi)外圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r，接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和模型，并通過分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了基于DSP和FPGA芯片的實(shí)時圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機(jī)模式的圖像處理系統(tǒng)，發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢，能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實(shí)時性能，同時也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的、應(yīng)用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、硬件各功能模塊組成等方面詳細(xì)介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，并分析了包括各種參數(shù)指標(biāo)選擇、連接方式在內(nèi)的具體設(shè)計(jì)方法以及應(yīng)該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎(chǔ)上，在制作PCB電路板的過程中，針對高速電路設(shè)計(jì)中易出現(xiàn)的問題，詳細(xì)分析了高速PCB設(shè)計(jì)中的信號完整性問題，包括反射、串?dāng)_等，說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法，進(jìn)行了一定的理論和技術(shù)探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設(shè)計(jì)，包括了圖像采集模塊的工作原理、設(shè)計(jì)方案和SDRAM控制器的設(shè)計(jì)，介紹了SDRAM的基本操作和工作時序，重點(diǎn)闡述系統(tǒng)中可編程器件內(nèi)部模塊化SDRAM控制器的設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測試及調(diào)試流程，并給出了部分的調(diào)試結(jié)果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)有：實(shí)時性、高速性。硬件設(shè)計(jì)的執(zhí)行速度，在高速DSP和FPGA中實(shí)現(xiàn)信號處理算法程序，保證了系統(tǒng)實(shí)時性的實(shí)現(xiàn)；性價(jià)比高。自行研究設(shè)計(jì)的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實(shí)時圖像處理的需求。
標(biāo)簽： DSPFPGA 圖像處理 電路板 硬件設(shè)計(jì)
上傳時間： 2013-04-24
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伴隨著多媒體顯示和傳輸技術(shù)的發(fā)展,人們獲得了越來越高的視聽享受。從傳統(tǒng)的模擬電視,到標(biāo)清、高清、全高清。與顯示技術(shù)發(fā)展結(jié)伴而行的是顯示接口技術(shù)的發(fā)展,從模擬的AV端子,S-Video和VGA接口,到數(shù)字顯示的DVI接口,技術(shù)上經(jīng)歷了一個從模擬到數(shù)字,從并行到串行,從低速到高速的發(fā)展過程。 HDMI是最新的高清晰度多媒體接口,它的規(guī)范由Silicon Image等七家公司提出,具有帶寬大,尺寸小,傳輸距離長和支持正版保護(hù)等功能,符合當(dāng)今技術(shù)的發(fā)展潮流,一經(jīng)推出,就獲得了巨大的成功。成為平板顯示器、高清電視等設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)接口之一,并獲得了越來越廣泛的應(yīng)用。 從上世紀(jì)80年代XILINX發(fā)明第一款FPGA芯片以來,FPGA就以其體系結(jié)構(gòu)和邏輯單元靈活,運(yùn)算速度快,編程方便等優(yōu)點(diǎn)廣泛應(yīng)用與IC設(shè)計(jì)、系統(tǒng)控制、視頻處理、通信系統(tǒng)、航空航天等諸多方面。 本文利用ALTERA的一款高端FPGA芯片EP2S180F1508C3為核心,配合Silicon Image的專用HDMI接收芯片搭建了一個HDMI的接收顯示平臺。針對HDMI帶寬寬,數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn),使用了新型的DDR2 SDRAM作為視頻信號的輸入和輸出緩沖。在硬件板級設(shè)計(jì)上,針對HDMI和DDR2的相關(guān)高速電路,采用了一系列的高速電路設(shè)計(jì)方法,有效的避免了信號的反射,串?dāng)_等不良現(xiàn)象。同時在對HDMI規(guī)范和DDR2 SDRAM時序規(guī)范的深入研究的基礎(chǔ)上,在ALTERA的開發(fā)平臺QUARTUSII上編寫了系統(tǒng)的頂層模塊和相關(guān)各功能子模塊,并仿真通過。 論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)表現(xiàn)在以下幾個方面： 1、論文研究了最新的HDMI接口規(guī)范和新型存儲器件DDR2的時序規(guī)范。 2、論文搭建的整個系統(tǒng)相當(dāng)龐大,涉及到相關(guān)的規(guī)范、多種芯片的資料、各種工具軟件的使用、原理圖的繪制和PCB板的布局布線,直至后期的編程仿真,花費(fèi)了作者大量的時間和精力。 3、論文首次使用FPGA來處理HDMI信號且直接驅(qū)動顯示器件,區(qū)別于-般的ASIC方案。 4、論文對高速電路特別是的DDR2布局布線,采用了一系列的專門措施,具有一定的借鑒價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA HDMI 顯示系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-22
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自適應(yīng)濾波器是智能天線技術(shù)中核心部分-自適應(yīng)波束成形器的關(guān)鍵技術(shù)，算法的高效穩(wěn)定性及硬件時鐘速率的快慢是判斷波束成形器性能優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)。 首先選取工程領(lǐng)域最常用的自適應(yīng)橫向LMS濾波算法作為研究對象，提出了利用最小均方誤差意義下自適應(yīng)濾波器的輸出信號與主通道噪聲信號的等效關(guān)系，得到濾波器最佳自適應(yīng)參數(shù)的方法。并分析了在平穩(wěn)和非平穩(wěn)環(huán)境噪聲下，濾波器的收斂速度、權(quán)系數(shù)穩(wěn)定性、跟蹤輸入信號的能力和信噪比的改善等特性。 在分析梯度自適應(yīng)格型算法的基礎(chǔ)上，提出利用最佳反射系數(shù)的收斂性和穩(wěn)定性，得到了梯度自適應(yīng)格型濾波器的定步長改進(jìn)方法；并以改進(jìn)的梯度自適應(yīng)格型和線性組合器組成梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理算法，在同樣環(huán)境噪聲下，相比自適應(yīng)橫向LMS算法，其各項(xiàng)性能指標(biāo)都得到了極大地改善，而且有利于節(jié)省硬件資源。 設(shè)計(jì)了自適應(yīng)橫向LMS濾波器和梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理濾波器的電路模型，并用馳豫超前技術(shù)對兩類濾波器進(jìn)行了流水線優(yōu)化。利用Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C5T144C6芯片和多種EDA工具，完成了濾波器的FPGA硬件設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)。并以FPGA實(shí)現(xiàn)的3節(jié)梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理器為核心，設(shè)計(jì)了一種TD-SCDMA系統(tǒng)的自適應(yīng)波束成形器，分析表明可以很好地利用系統(tǒng)提供的參考信號對下行波束進(jìn)行自適應(yīng)成形。
標(biāo)簽： FPGA 自適應(yīng)濾波器 算法設(shè)計(jì)
上傳時間： 2013-07-16
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基于布里淵散射的分布式光纖傳感器是當(dāng)前國內(nèi)外研究的熱點(diǎn)。本文介紹了基于布里淵散射的分布式光纖傳感器的的原理、應(yīng)用；布里淵時域反射技術(shù)(BOTDR)和布里淵時域分析技術(shù)(BOTDA)的原理。 受激布里淵散射(SBS)的過程中，入射光和散射光滿足耦合振幅方程組。我們對該方程組采用有限差分法進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，并用Matlab模擬計(jì)算過程，對布里淵散射信號進(jìn)行分析。 根據(jù)布里淵散射信號的特點(diǎn)，我們采用基于Morlet小波變換的DSP信號算法來處理 BOTDR傳感信號。通過對該算法的核心單元——快速傅立葉變換(FFT)的硬件實(shí)現(xiàn)，我們在Stratix FPGA上實(shí)現(xiàn)了基于Morlet小波變換的DSP算法的硬件電路設(shè)計(jì)。 最后，在此基礎(chǔ)上，我們對電路功能進(jìn)行實(shí)際的仿真和驗(yàn)證，并和Matlab得到結(jié)果進(jìn)行比較和分析。
標(biāo)簽： Morlet BOTDR 小波分析 信號處理
上傳時間： 2013-07-22
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偽隨機(jī)序列 (Pseudo-Random Sequence，PRS)廣泛應(yīng)用于密碼學(xué)、擴(kuò)頻通信、雷達(dá)、導(dǎo)航等領(lǐng)域，其設(shè)計(jì)和分析一直是國際上的研究熱點(diǎn)。混沌序列作為一種性能優(yōu)良的偽隨機(jī)序列，近年來受到越來越多的關(guān)注。尋找一種性能更為良好的混沌偽隨機(jī)序列(ChaosPseudo Random Sequence，CPRS)并且完成其硬件實(shí)現(xiàn)，在理論研究與工程應(yīng)用上都是十分有價(jià)值的。基于切延遲橢圓反射腔映射混沌系統(tǒng)(Tangent-Delay Ellipse Reflecting Cavity map System，TD-ERCS)已被理論分析和測試證明具有良好的密碼學(xué)性質(zhì)。本文介紹了一種基于TD-ERCS構(gòu)造偽隨機(jī)序列發(fā)生器 (Pseudo Random SequenceGenerator，PRSG)的新方法；并基于這種方法，提出了以現(xiàn)場可編程門陣列 (Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)為平臺的硬件設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案，采用硬件描述語言 (VHSIC Hardware DescriptionLanguage，VHDL )完成了整個系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，通過了仿真與適配，完成了硬件調(diào)試；詳細(xì)地論述了系統(tǒng)總體框架及內(nèi)部模塊設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了TD-ERCS算法實(shí)現(xiàn)單元的設(shè)計(jì)，并在系統(tǒng)中設(shè)計(jì)加入了異步串行接口，完善了整個系統(tǒng)的模塊化，可使系統(tǒng)嵌入到現(xiàn)有的各類密碼系統(tǒng)與設(shè)備中；基于FDELPHI編程環(huán)境，完成了計(jì)算機(jī)應(yīng)用軟件的設(shè)計(jì)，為使用基于TD-ERCS開發(fā)的PRSG硬件產(chǎn)品提供了人機(jī)交互界面，也為分析與測試硬件系統(tǒng)產(chǎn)生的CPRS提供了方便；同時依據(jù)美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院 (National Institute of Standards andTechnology，NIST)提出的偽隨機(jī)序列性能指標(biāo)，對軟件與硬件系統(tǒng)產(chǎn)生的CPRS進(jìn)行了標(biāo)準(zhǔn)測試，軟件方法所得序列各項(xiàng)性能指標(biāo)完全合格，硬件FPGA所得序列僅三項(xiàng)測試未能通過，其原因有待進(jìn)一步研究。
標(biāo)簽： FPGA 偽隨機(jī)序列 發(fā)生器
上傳時間： 2013-06-20
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計(jì)算機(jī)圖形學(xué)中真實(shí)感成像包括兩部分內(nèi)容：物體的精確圖形表示；場景中光照效果的適當(dāng)?shù)拿枋觥９庹招Чü獾?b>反射、透明性、表面紋理和陰影。對物體進(jìn)行投影，然后再可見面上產(chǎn)生自然光照效果，可以實(shí)現(xiàn)場景的真實(shí)感顯示。光照明模型主要用于物體表面某點(diǎn)處的光強(qiáng)度計(jì)算。面繪制算法是通過光照模型中的光強(qiáng)度計(jì)算，以確定場景中物體表面的所有投影像素點(diǎn)的光強(qiáng)度。Phong明暗處理算法是生成真實(shí)感3D圖像最佳算法之一。但是由于其大量的像素級運(yùn)算和硬件難度而在實(shí)現(xiàn)實(shí)時真實(shí)感圖形繪制中被Gotuaud明暗處理算法所取代。VLSI技術(shù)的發(fā)展以及對于高真實(shí)感實(shí)時圖形的需求使得Phong明暗處理算法的實(shí)現(xiàn)成為可能。利用泰勒級數(shù)近似的Fast Phong明暗處理算法適合硬件實(shí)現(xiàn)。此算法需要存儲大量數(shù)據(jù)的ROM。這增加了實(shí)現(xiàn)的難度。 本文完成了以下工作： 1、本文簡述了實(shí)時真實(shí)感圖形繪制管線，詳細(xì)敘述了所用到的光照明模型和明暗處理方法，并對幾種明暗處理方法的效果作了比較，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明Fast Phong明暗處理算法適用于實(shí)時真實(shí)感圖形繪制。 2、在熟悉Xilinx公司FPGA芯片結(jié)構(gòu)及其開發(fā)流程的基礎(chǔ)上，結(jié)合Xilinx公司提供的FPGA開發(fā)工具ISE 7.1i，仿真工具為ISE simulator，綜合工具為XST；完成了Fast Phong明暗處理模塊的FPGA設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。綜合得到的電路的最高頻率為54.058MHz。本文的Fast Phong明暗處理硬件模塊適用于實(shí)時真實(shí)感圖形繪制。 3、本文通過誤差分析，提出了優(yōu)化的查找表結(jié)構(gòu)。通過在FPGA上對本文所提結(jié)構(gòu)進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明，本方案在提高速度、精度的同時將ROM的數(shù)據(jù)量從64K*8bit減少至13K*8bit。
上傳時間： 2013-06-21
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本文利用史密斯圓圖作為RF阻抗匹配的設(shè)計(jì)指南。文中給出了反射系數(shù)、阻抗和導(dǎo)納的作圖范例，并用作圖法設(shè)計(jì)了一個頻率為60MHz的匹配網(wǎng)絡(luò)。
上傳時間： 2013-06-18
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