隨著圖像處理和模式識別技術(shù)的進(jìn)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(jì)和預(yù)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(dá)到46.39億美元。而基于指紋特征的識別技術(shù)由于其獨(dú)特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點(diǎn)，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(yīng)用最廣泛的識別技術(shù)，也是研究與應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)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(gè)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(gè)環(huán)節(jié)的算法進(jìn)行了較為深入的研究，結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點(diǎn)，對算法進(jìn)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(shè)計(jì)方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對指紋圖像預(yù)處理、后處理和匹配算法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了算法的性能；設(shè)計(jì)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(diǎn)匹配的指紋識別算法。實(shí)驗(yàn)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(shí)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(shí)提升系統(tǒng)的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設(shè)備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個(gè)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(chǔ)器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式指紋識別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設(shè)計(jì)方案。 3、利用NiosⅡ開發(fā)板對硬件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了初步的驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進(jìn)行了算法的移植。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是可行的。基于FPGA的自動(dòng)指紋識別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴(kuò)展性方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對這一設(shè)計(jì)繼續(xù)改進(jìn)的思路和下一步研究的內(nèi)容。
標(biāo)簽： FPGA 指紋識別 法的研究 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，它具有頻譜利用率高、抗多徑能力強(qiáng)等特點(diǎn)，在寬帶無線多媒體通信領(lǐng)域中受到了廣泛的關(guān)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(biāo)準(zhǔn)中采用了OFDM的突發(fā)工作模式，該模式下的接收機(jī)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(cuò)誤概率準(zhǔn)則的幀檢測算法，提出了該算法的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。 同步技術(shù)是OFDM最關(guān)鍵的技術(shù)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(shí)刻，也就是確定FFT窗的開始時(shí)刻。本文首先介紹了一種基于自相關(guān)的載波頻率同步算法，給出了它的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，重點(diǎn)講述了其中用到的Cordic算法及其實(shí)現(xiàn)；然后介紹了分別基于互相關(guān)和自相關(guān)的兩種符號同步算法，給出了各自的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，從實(shí)現(xiàn)的角度比較了兩種算法的優(yōu)缺點(diǎn)，并且在FPGA設(shè)計(jì)中體現(xiàn)了面積復(fù)用和流水線操作的設(shè)計(jì)思想。 文章最后介紹了系統(tǒng)調(diào)試的情況，總結(jié)出一種ChipScopePro與Matlab相結(jié)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(shí)間： 2013-07-16
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小波變換是一種新興的理論，是數(shù)學(xué)發(fā)展史上的重要成果。它無論對數(shù)學(xué)還是對工程應(yīng)用都產(chǎn)生了深遠(yuǎn)的影響。最新的靜態(tài)圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)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(xì)地分析了小波變換的理論基礎(chǔ)，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(gè)新的LS97小波。該小波系數(shù)簡單、易于硬件實(shí)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(jié)果表明這兩個(gè)小波具有幾乎相同的性能。在確定所用的小波后，本文設(shè)計(jì)了二維離散小波變換的硬件結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)過程中對標(biāo)準(zhǔn)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(jì)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(shè)計(jì)。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(shù)，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(gè)控制信號就可實(shí)現(xiàn)兩者之間的轉(zhuǎn)換。本文所提出的結(jié)構(gòu)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(shù)提高了整個(gè)設(shè)計(jì)的運(yùn)行速度。最后也給出了二維離散小波反變換的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)。 在完成硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，使用Verilog硬件描述語言對整個(gè)設(shè)計(jì)進(jìn)行了完全可綜合的RTL級描述，采用同步設(shè)計(jì)，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(shí)現(xiàn)，結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)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(shí)時(shí)性要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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本文研制的數(shù)據(jù)采集器，用于采集導(dǎo)彈過載模擬試車臺的各種參數(shù),來評價(jià)導(dǎo)彈在飛行過程中的性能，由于試車臺是高速旋轉(zhuǎn)體，其工作環(huán)境惡劣，受電磁干擾大，而且設(shè)備要求高，如果遇到設(shè)備故障或設(shè)備事故，其損失相當(dāng)巨大，保證設(shè)備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數(shù)字通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，選用了基于現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調(diào)制(PCM)通信實(shí)現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計(jì)，其優(yōu)點(diǎn)是FPGA技術(shù)在數(shù)據(jù)采集器中可以進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，增加了系統(tǒng)的抗干擾性、靈活性和適應(yīng)性，并且可以將整個(gè)PCM通信系統(tǒng)設(shè)計(jì)成可編程序系統(tǒng)，用戶只要稍加變更程序，則系統(tǒng)的被測路數(shù)、幀結(jié)構(gòu)、碼速率、標(biāo)度等均可改變以適應(yīng)任何場合。并且采用合理的糾錯(cuò)和加密編碼能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點(diǎn)研究，研制了一套集采集與傳輸?shù)南到y(tǒng)。文章給出了各個(gè)模塊的具體建模與設(shè)計(jì)，系統(tǒng)采用的是FPGA技術(shù)來實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和信號處理，采用VHDL實(shí)現(xiàn)了數(shù)字復(fù)接器和分接器、編解碼器、調(diào)制與解調(diào)模塊的建模與設(shè)計(jì)。采用基于NiosII實(shí)現(xiàn)串口通訊，構(gòu)建了實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性通信網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集。 測試數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集的實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，采用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)PCM信號的編碼、傳輸、解碼，能夠有較強(qiáng)的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯(cuò)可控、易加密、易與現(xiàn)代技術(shù)結(jié)合，并且誤碼率較低，要遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。
標(biāo)簽： FPGA PCM 通信實(shí)現(xiàn) 多路
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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FFT/IFFT是時(shí)域信號與頻域信號之間轉(zhuǎn)換的基本運(yùn)算，是數(shù)字信號處理的核心工具之一，因此，它廣泛地應(yīng)用于許多領(lǐng)域。在數(shù)字化的今天，不論是在通信領(lǐng)域還是在圖像處理領(lǐng)域，對數(shù)字信號處理的速度、精度和實(shí)時(shí)性要求不斷提高。為滿足不斷提高的要求，國內(nèi)外不斷地推出各種FFT/IFFT處理器，主要處理器有ASIC、DSP芯片、FPGA等。由于FPGA具有可反復(fù)編程的特點(diǎn)及豐富資源，所以它受到廣泛的關(guān)注。 本論文就是一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)型數(shù)據(jù)的FFT及IFFT處理器，該處理器使用A1tera公司的Stratix Ⅱ系列的FPGA芯片。它主要采用流水線結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以使各級運(yùn)算并行處理，對輸入進(jìn)來的數(shù)據(jù)進(jìn)行連續(xù)處理，提高了運(yùn)算速度，滿足了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性要求；另外處理器所處理的數(shù)據(jù)是32位浮點(diǎn)型的，因此它同時(shí)提高了運(yùn)算的精度。
標(biāo)簽： FPGA IFFT FFT 浮點(diǎn)
上傳時(shí)間： 2013-07-12
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溫度的測量和控制在工業(yè)生產(chǎn)中有廣泛的應(yīng)用，尤其在石油、化工、電力、冶金等工業(yè)領(lǐng)域中，對溫度的測量和監(jiān)控是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，溫度參數(shù)是工業(yè)控制中的一項(xiàng)重要的指標(biāo)。 本文主要研究了基于ARM9架構(gòu)的嵌入式Linux系統(tǒng)在工業(yè)領(lǐng)域中各種爐溫控制場合中的應(yīng)用。目前控制方案主要是采用傳統(tǒng)的PLC和單片機(jī)進(jìn)行控制。PLC主要是針對單項(xiàng)工程或者重復(fù)數(shù)極少的項(xiàng)目，靈活性相對不足，并且體積大，成本相對較高；而單片機(jī)主要用于小型設(shè)備的控制，具有成本低，功耗低，效率高的特點(diǎn)，但可移植性較差。為了適應(yīng)信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新技術(shù)革新以及產(chǎn)業(yè)的專業(yè)化現(xiàn)代化的發(fā)展，本文針對PLC和單片機(jī)控制的優(yōu)缺點(diǎn)和應(yīng)用場合提出了采用ARM9嵌入式微控制器AT91RM9200和Linux操作系統(tǒng)相結(jié)合的嵌入式溫度控制系統(tǒng)，具有系統(tǒng)擴(kuò)展性強(qiáng)、可靠性高、響應(yīng)速度快、體積小等特點(diǎn)，為用戶提供了一種新型的控制方案。 本文首先論述了嵌入式操作系統(tǒng)的組成，接著設(shè)計(jì)了溫度控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，主要包括CPU模塊、模擬電路模塊、存儲(chǔ)模塊和通信模塊四個(gè)部分：在對溫度控制系統(tǒng)的軟件部分的設(shè)計(jì)中，主要是針對Boot-Loader的移植、Linux內(nèi)核移植、根文件系統(tǒng)的定制、驅(qū)動(dòng)程序的編寫和應(yīng)用程序的編寫五部分進(jìn)行設(shè)計(jì)。 系統(tǒng)功能主要是循環(huán)采集AD通道數(shù)據(jù)，上傳AD數(shù)據(jù)到服務(wù)器，接收服務(wù)器下發(fā)的控制數(shù)據(jù)包，記錄日志等。通過在線運(yùn)行測試，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，采集和控制效果良好，可有效降低了生產(chǎn)成本和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，為安全生產(chǎn)提供保證。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 溫度控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在數(shù)字化推進(jìn)速度加快的大背景下，全球農(nóng)業(yè)也由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方向轉(zhuǎn)變，而實(shí)現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息與數(shù)字化則是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要標(biāo)志與核心技術(shù)。我國農(nóng)業(yè)具有地域分散、對象多樣、生物自身變異大、環(huán)境因子不確定等特點(diǎn)，也是受環(huán)境影響最明顯的領(lǐng)域，因此對環(huán)境與生物信息的監(jiān)測顯得十分重要。同時(shí)現(xiàn)代無線網(wǎng)絡(luò)信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)應(yīng)用等技術(shù)近幾年得到了長足的發(fā)展，廣泛的應(yīng)用于工業(yè)的各個(gè)領(lǐng)域。因此，將這些最新的技術(shù)應(yīng)用于相對發(fā)展較慢的農(nóng)業(yè)各領(lǐng)域顯得迫在眉睫。 本文根據(jù)農(nóng)業(yè)對象具有偏遠(yuǎn)、分散、易變、多樣等特點(diǎn)，提出了一種針對農(nóng)業(yè)環(huán)境信息遠(yuǎn)程監(jiān)測的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，并從軟件和硬件二方面詳細(xì)介紹了系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。本研究通過采用μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的嵌入式技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)底層網(wǎng)絡(luò)與信息發(fā)布上層網(wǎng)絡(luò)的無縫連接為建立基于WEB的農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，同時(shí)也為農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信“最后一公里”問題的解決提供了一種解決方案。 該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分利用了網(wǎng)絡(luò)技術(shù)。通過INTERNET，用戶可以隨時(shí)了解農(nóng)業(yè)環(huán)境的實(shí)時(shí)情況以采取措施。系統(tǒng)中嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的應(yīng)用提高了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性、可靠性和可擴(kuò)展性：減少了對系統(tǒng)硬件的依賴，增加了系統(tǒng)安全性；降低了成本。特別是自主開發(fā)的核心板卡，經(jīng)連續(xù)的調(diào)試運(yùn)行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠。 本文首先介紹了高速實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀。由于傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式的欠缺而考慮到將嵌入式操作系統(tǒng)引入到該系統(tǒng)中，很好的解決了多傳感器的接入，使得本系統(tǒng)具有巨大的靈活性和可擴(kuò)展性。 本文以源碼開放的嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ?yàn)楹诵模訪PC2210微控制器為載體，充分利用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高速實(shí)時(shí)信息監(jiān)測系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)計(jì)。 考慮到該系統(tǒng)以后的可擴(kuò)展性，在設(shè)計(jì)的過程中硬件部分預(yù)留了一部分接口電路以備后續(xù)開發(fā)使用；軟件的設(shè)計(jì)過程中應(yīng)該注意的問題和實(shí)際操作中出現(xiàn)的一系列問題以及解決辦法在文中都有詳細(xì)的說明，并且軟件的基本構(gòu)架在文章中也有所體現(xiàn)，文章結(jié)尾給出了一些系統(tǒng)經(jīng)實(shí)驗(yàn)后在WEB上發(fā)布顯示的數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 無線遠(yuǎn)程 環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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生物識別技術(shù)代表了未來身份驗(yàn)證技術(shù)的發(fā)展方向，而指紋識別技術(shù)又是最可靠、最有效的生物識別技術(shù)之一。目前，指紋識別技術(shù)是優(yōu)于其它生物識別技術(shù)的身份鑒別方法。這是因?yàn)槿说闹讣y各不相同、終生基本不變的特點(diǎn)已經(jīng)得到公認(rèn)，特別是現(xiàn)有的指紋識別算法已達(dá)到識別迅速、準(zhǔn)確可靠的水平，是完全可以商業(yè)化的生物識別技術(shù)。 傳統(tǒng)的指紋識別系統(tǒng)多是基于PC平臺，這種系統(tǒng)將指紋圖像處理和指紋匹配甚至指紋采集控制都放在PC平臺上，在獲得了較高速度和開發(fā)效率的同時(shí)，缺點(diǎn)也是顯而易見的，其體積龐大，成本較高。而已有的嵌入式指紋識別系統(tǒng)多是基于單片機(jī)和DSP的，不是在運(yùn)算速度上受到硬件限制，就是在系統(tǒng)的擴(kuò)展性、可維護(hù)性及用戶交互上有諸多不足。 近年來指紋識別應(yīng)用的普及對自動(dòng)指紋識別系統(tǒng)的便攜性和易用性提出了更高的要求，指紋識別技術(shù)正向著小型化和嵌入式的方向發(fā)展。在微電子領(lǐng)域，以ARM、DSP、FPGA為代表的嵌入式微處理器的性能飛速提高，為構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)提供了硬件保證。 ARM是當(dāng)前最為流行的32位RISC處理器架構(gòu)，目前ARM占RISC處理器市場的七成左右。三星公司的S3C2410是基于ARM920T內(nèi)核的通用32位微處理器，它具有高性能和低功耗的特性，被設(shè)計(jì)用于手持設(shè)備和通用嵌入式系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)對操作系統(tǒng)和其上運(yùn)行的軟件有特別的要求。針對本課題所采用的ARM硬件平臺，詳細(xì)介紹了嵌入式操作系統(tǒng)Arm-Linux的移植。分別說明了交叉編譯工具鏈的安裝、引導(dǎo)裝載器的移植和Linux內(nèi)核的裁減和交叉編譯過程。為了運(yùn)行應(yīng)用程序，還介紹了文件系統(tǒng)的構(gòu)建。 指紋識別系統(tǒng)需要指紋采集設(shè)備。FPS200是Veridicom公司推出的第三代半導(dǎo)體指紋傳感器，是一款專為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高性能、低成本、低功耗的電容式固態(tài)指紋傳感器。本文詳細(xì)闡述了基于FPS200的USB接口指紋采集卡的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 指紋圖像處理與匹配是整個(gè)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，論文介紹了圖像處理與匹配的一般概念，并提出了新的指紋匹配方法。指紋匹配是自動(dòng)指紋識別中的一個(gè)難點(diǎn)。現(xiàn)有的指紋匹配方法大致可以歸結(jié)為圖形匹配和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)匹配兩大類，本文提出的基于線段的特征點(diǎn)匹配算法屬于圖形匹配。 嵌入式系統(tǒng)需要完善的軟件支持。隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶交互界面也由傳統(tǒng)的字符界面向圖形界面轉(zhuǎn)變，圖形用戶界面系統(tǒng)得到了長足的發(fā)展。MiniGUI 是一個(gè)非常適合于工業(yè)控制實(shí)時(shí)系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)的可定制的、小巧的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。本文介紹了基于MiniGUI的可視化指紋識別軟件設(shè)計(jì)。 綜上所述，本文針對特定硬件條件，構(gòu)建了定制的嵌入式操作系統(tǒng)；設(shè)計(jì)了支持USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹讣y采集卡；指紋圖像的濾波、提取特征和指紋特征匹配均針對嵌入式系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行了優(yōu)化；利用MiniGUI圖形支持庫完成了界面美觀友好的可視化指紋識別程序。系統(tǒng)具有安全可靠、易于擴(kuò)展、性價(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 指紋識別系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-08-02
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本文研制了一種基于社區(qū)和家庭，以家庭為核心的“家庭——社區(qū)醫(yī)院——中心醫(yī)院”的三層體系結(jié)構(gòu)的遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要包括家庭端的遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)智能終端和遠(yuǎn)端的醫(yī)院監(jiān)護(hù)中心兩部分，其中，家庭端的遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)智能終端的軟硬件實(shí)現(xiàn)是本文的重點(diǎn)和關(guān)鍵。 給出了遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)智能終端的硬件結(jié)構(gòu)和軟件體系的總體設(shè)計(jì)方案。遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)的硬件平臺，以Philips的ARM內(nèi)核的32位嵌入式微處理器LPC2214為控制核心，外圍擴(kuò)展藍(lán)牙模塊、ISP1160 USB主機(jī)模塊、10M以太網(wǎng)通信模塊、CF卡存儲(chǔ)模塊和液晶顯示模塊等模塊實(shí)現(xiàn)。對各硬件模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)做了詳盡的論述。在硬件平臺的基礎(chǔ)上，移植嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，按照操作系統(tǒng)、中間件程序和應(yīng)用程序的分層軟件體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)智能終端的軟件，使得軟件更易維護(hù)和升級。 對家庭監(jiān)護(hù)終端的軟件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了各硬件模塊的驅(qū)動(dòng)程序、通信協(xié)議和應(yīng)用程序。整個(gè)應(yīng)用程序按功能劃分為9個(gè)任務(wù)，由操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行調(diào)度，提高了系統(tǒng)的可靠性和實(shí)時(shí)性。應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)了友好的人機(jī)界面和生理信號的自動(dòng)分析功能。重點(diǎn)研究了ECG信號自動(dòng)分析診斷算法，應(yīng)用自適應(yīng)模板法，實(shí)現(xiàn)了疾病自動(dòng)分析診斷功能，能夠?qū)崿F(xiàn)10種常見心律異常的自動(dòng)分析診斷。 遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)智能終端系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對病人心電、血壓、血糖、體溫、呼吸率和血氧飽和度等參數(shù)的實(shí)時(shí)遠(yuǎn)程監(jiān)護(hù)，可根據(jù)病人的情況定制要監(jiān)護(hù)的參數(shù)，具有良好的可擴(kuò)展性和靈活性。遠(yuǎn)程家庭監(jiān)護(hù)終端，通過藍(lán)牙模塊以無線方式采集病人的心電和體溫參數(shù)，通過USB主機(jī)下行口連接其他生理參數(shù)模塊采集血壓等參數(shù)。所采集的參數(shù)經(jīng)終端分析處理后，可在液晶上顯示生理參數(shù)值及結(jié)果，并可通過局域網(wǎng)傳送到監(jiān)護(hù)中心服務(wù)器，供社區(qū)醫(yī)院監(jiān)護(hù)醫(yī)生分析診斷。在病人出現(xiàn)生理異常時(shí)，家庭監(jiān)護(hù)智能終端能夠給出初步診斷結(jié)果并發(fā)出報(bào)警。監(jiān)護(hù)服務(wù)器收到報(bào)警后提醒監(jiān)護(hù)醫(yī)生給出診斷結(jié)果，并將診斷結(jié)果反饋到家庭監(jiān)護(hù)終端顯示，使病人能夠得到及時(shí)救治。
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著全球信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)獲得了前所未有的發(fā)展空間。 嵌入式系統(tǒng)的最大特點(diǎn)之_是其所具有的目的性或針對性，即每一套嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)都有其特殊的應(yīng)用場合與特定功能，這也是嵌入式系統(tǒng)與通剛的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)最主要的區(qū)別。由于嵌入式系統(tǒng)是為特定的目的而設(shè)計(jì)的，且常常受到體積、成本、功能、處理能力等各種條件的限制。因此，如果可以最大限度地提高應(yīng)用系統(tǒng)硬件上和軟件上的靈活性，就可以用最低的成本，最少的時(shí)間，快速的完成功能的轉(zhuǎn)換。 本課題的目的在于提出并設(shè)計(jì)一種基于ARM(Advanced RISC Machines)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)的可擴(kuò)展功能嵌入式系統(tǒng)平臺，并完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和PCI(Peripheral Component Interconnect)橋的固件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)過程中采用美國ALTIUM公司的ALTIUM DESIGNER 6.0 EDA軟件開發(fā)了系統(tǒng)的硬件部分。在整個(gè)硬件開發(fā)環(huán)節(jié)中，充分采用高速PCB(Printed Circuit Board)的設(shè)計(jì)原則，并進(jìn)行全面的電路仿真試驗(yàn)，保證了硬件系統(tǒng)的高度可靠性。本系統(tǒng)承襲了ARM7系列處理器高性能、低功耗、低成本的優(yōu)點(diǎn)，并充分考慮到用戶的需要，擴(kuò)展了多種常用的外部設(shè)備接口以及藍(lán)牙無線接口等，為將米各種可能的應(yīng)用提供了完善的硬件基礎(chǔ)。概括總結(jié)起來本文具體工作如下： 1．完全自主設(shè)計(jì)了具有高擴(kuò)展性的基于LPC2292嵌入式處理器的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)平臺。基于該硬件平臺，可以實(shí)現(xiàn)許多基于ARM架構(gòu)處理器的嵌入式應(yīng)剛而無需對硬什系統(tǒng)作出大的改變，如多協(xié)議轉(zhuǎn)換器、CAN(Control Area Network)總線網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)關(guān)、各種工業(yè)控制應(yīng)用等。并在具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，總結(jié)出了嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)方法。 2．完成了基于CPLD的PCI橋接芯片的同什設(shè)計(jì)，在ARM硬件平臺上成功擴(kuò)展了PCI設(shè)備，成功解決了ARM處理器和PCI從設(shè)備之間通訊的問題。 3．完成了對所開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的測試工作，完成了基于AT89C51的PCI測試卡軟硬件設(shè)計(jì)?；诖藴y試卡，可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)中的PCI通訊功能進(jìn)行有效測試，以保證整個(gè)硬件系統(tǒng)正常、高效、穩(wěn)定地運(yùn)行。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成，使其可以作為嵌入式應(yīng)用的二次開發(fā)或?qū)嶒?yàn)平臺，用于工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)及高校相關(guān)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)。
標(biāo)簽： CPLD ARM 擴(kuò)展 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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