溫室是設(shè)施農(nóng)業(yè)的重要組成部分，國(guó)內(nèi)外溫室種植業(yè)的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，提高溫室的自動(dòng)控制和管理水平可充分發(fā)揮溫室農(nóng)業(yè)的高效性。隨著傳感技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)及通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展，現(xiàn)代化溫室信息自動(dòng)采集及智能控制系統(tǒng)的開發(fā)已越來(lái)越引起人們的重視，并成為一個(gè)具有重要意義的研究方向。因此設(shè)計(jì)了基于PIC單片機(jī)的溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)，使其對(duì)溫室環(huán)境進(jìn)行控制，為植物創(chuàng)造適宜的生長(zhǎng)條件，從而使農(nóng)作物獲得高產(chǎn)，提高農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的經(jīng)濟(jì)效益。 文中論述了國(guó)內(nèi)外溫室環(huán)境控制技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀，分析了溫室的內(nèi)部機(jī)理，給出了所采用的溫室小氣候溫濕度模型；通過對(duì)溫室環(huán)境歷史數(shù)據(jù)的分析，得出了溫室溫度控制系統(tǒng)的近似數(shù)學(xué)模型。 系統(tǒng)采用模糊控制算法實(shí)現(xiàn)對(duì)溫濕度的控制。詳細(xì)研究了模糊控制的機(jī)理，建立了針對(duì)幾種執(zhí)行機(jī)構(gòu)的模糊控制規(guī)則表；在模糊推理中采用了T-S模型的推理方法，此方法確定的控制規(guī)則工程意義明確，易于調(diào)整。并以溫度控制系統(tǒng)為對(duì)象，使用MATLAB對(duì)模糊算法進(jìn)行仿真；仿真結(jié)果表明，這種算法具有超調(diào)量小、穩(wěn)定性強(qiáng)、適應(yīng)性好等特點(diǎn)，能夠達(dá)到預(yù)期的控制效果，是一種較為理想的智能控制方案。 溫室自動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件部分由上位機(jī)和下位機(jī)及其外圍電路組成。上位機(jī)采用PC機(jī)，通過與下位機(jī)間的通信實(shí)現(xiàn)對(duì)溫室的統(tǒng)一管理；下位機(jī)及其外圍電路實(shí)現(xiàn)溫室環(huán)境參數(shù)的檢測(cè)、顯示和實(shí)時(shí)控制，微處理器采用的是PIC16F877A單片機(jī)。這種以單片機(jī)為核心的控制器還可以在不依賴上位機(jī)的情況下獨(dú)立實(shí)現(xiàn)參數(shù)的測(cè)控。 在軟件設(shè)計(jì)方面，將模糊控制算法引入其中，給出了主程序、模糊算法程序、通信程序等程序流程圖。使用MSComm控件實(shí)現(xiàn)上下位機(jī)間通信；并采用VB6.0對(duì)上位機(jī)界面進(jìn)行了設(shè)計(jì)，使程序簡(jiǎn)單、清晰、為用戶提供了直觀友好的管理平臺(tái)。整個(gè)系統(tǒng)軟硬件搭配合理，設(shè)計(jì)、開發(fā)、維護(hù)方便，具有較高的性價(jià)比。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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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(guó)農(nóng)業(yè)具有地域分散、對(duì)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(duì)環(huán)境與生物信息的監(jiān)測(cè)顯得十分重要。同時(shí)現(xiàn)代無(wú)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(zhǎng)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(duì)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(duì)象具有偏遠(yuǎn)、分散、易變、多樣等特點(diǎn)，提出了一種針對(duì)農(nóng)業(yè)環(huán)境信息遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)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(wú)縫連接為建立基于WEB的農(nóng)業(yè)環(huán)境遠(yuǎn)程監(jiān)測(cè)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(duì)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?，以LPC2210微控制器為載體，充分利用GPRS無(wú)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(cè)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(wú)線遠(yuǎn)程
上傳時(shí)間： 2013-07-09
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本文介紹了基于軟PLC(Programmable Logic Controller，可編程控制器)的嵌入式技術(shù)起源和背景，綜述了基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)和優(yōu)點(diǎn)，最后介紹了其設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)的方法。 基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)分為開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)(又稱為虛擬機(jī)系統(tǒng))。本文概述了開發(fā)系統(tǒng)，其運(yùn)行于PC機(jī)的操作系統(tǒng)如Windows或者Linux等，為用戶提供一個(gè)大眾化的編程環(huán)境，它包含編輯器、編譯器、連接器、調(diào)試器和通信接口幾個(gè)部分。編輯界面友好，可以讓用戶方便的使用LD、ST和FBD三種語(yǔ)言編寫程序，編譯器和連接器將源程序文件編譯和連接成虛擬機(jī)系統(tǒng)可執(zhí)行的目標(biāo)代碼文件；分析了開發(fā)系統(tǒng)，其中詳細(xì)描述了編譯模塊的編制過程，實(shí)現(xiàn)了將指令表語(yǔ)言轉(zhuǎn)換為運(yùn)行系統(tǒng)能夠識(shí)別的C/C++指令的功能；詳細(xì)地研究了梯形圖轉(zhuǎn)換為指令表語(yǔ)言，以及由指令表語(yǔ)言向梯形圖語(yǔ)言的算法和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。調(diào)試器借助于虛擬機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)提供的服務(wù)可完成對(duì)應(yīng)用程序的調(diào)試糾錯(cuò)；討論了uCLinux操作系統(tǒng)和編譯調(diào)試技術(shù)，以及采用ModBus/TCP工業(yè)通信協(xié)議的通信接口用于開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)之間的通信。 另一方面，本文分析了虛擬機(jī)運(yùn)行系統(tǒng)，它運(yùn)行于安裝了uCLinux的ARM7平臺(tái)上，包括運(yùn)行內(nèi)核模塊、系統(tǒng)管理模塊和通信接口模塊。由于uCLinux沒有MMU和本身對(duì)實(shí)時(shí)性沒有什么要求，而針對(duì)基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)要求，本文在對(duì)其進(jìn)行了uCLinux小型化研究的同時(shí)探討了雙內(nèi)核實(shí)時(shí)性方案，解決了uCLinux實(shí)時(shí)性不足的問題。運(yùn)行內(nèi)核模塊調(diào)度和執(zhí)行應(yīng)用程序并管理時(shí)鐘。系統(tǒng)管理模塊管理系統(tǒng)狀態(tài)和內(nèi)存。通信模塊用于開發(fā)系統(tǒng)及I/O設(shè)備通信。在此基礎(chǔ)上，對(duì)基于軟PLC的嵌入式系統(tǒng)的進(jìn)行了設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，并通過試驗(yàn)將編譯的目標(biāo)代碼傳遞到基于軟PLC的嵌入式運(yùn)行系統(tǒng)中，實(shí)現(xiàn)了控制功能，驗(yàn)證了生成目標(biāo)代碼的正確性和開發(fā)系統(tǒng)的可行性，實(shí)現(xiàn)了編輯界面友好，系統(tǒng)開放，性價(jià)比較高的軟PLC嵌入式系統(tǒng)，達(dá)到了預(yù)期的目標(biāo)，具有一定理論和應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： PLC 軟 嵌入式系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)字信息時(shí)代帶來(lái)了“信息大爆炸”，使數(shù)據(jù)量大增，而數(shù)字圖像數(shù)據(jù)更是如此，如果不對(duì)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行有效的壓縮，那么圖像信息的存儲(chǔ)與傳輸將無(wú)法進(jìn)行。顯然，尋求一種高效的圖像壓縮系統(tǒng)具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。 本文基于大規(guī)?，F(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯陣列(FPGA)和高速數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)協(xié)同作業(yè)，來(lái)完成實(shí)時(shí)圖像處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)。出于對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)上的性能和功耗方面的考慮，系統(tǒng)中FPGA 選用的是ALTERA公司的Cyclone系列芯片EP1C12Q240C8，DSP選用的是TI公司的55x系列芯片TMS320VC5502。該系統(tǒng)集圖像采集、壓縮、顯示和存儲(chǔ)功能于一體，其中DSP為主處理器負(fù)責(zé)圖像處理，F(xiàn)PGA為協(xié)處理器負(fù)責(zé)系統(tǒng)的所有數(shù)字邏輯控制。FPGA和DSP的工作之間形成流水，并且借助于一片雙口RAM(CY7C025AV-15AI)完成兩者的通訊。結(jié)合FPGA和DSP自身的特點(diǎn)，本文提出一種新穎的信息通信方式，借助于一片雙口RAM，其內(nèi)部按其存儲(chǔ)空間等分兩塊，利用乒乓技術(shù)完成對(duì)高速實(shí)時(shí)的圖像數(shù)據(jù)緩沖。 該系統(tǒng)從視頻采集、傳輸、壓縮到圖像存儲(chǔ)等整個(gè)過程的工作，分別由FPGA和DSP承擔(dān)。充分考慮到它們自身的優(yōu)缺點(diǎn)，在滿足系統(tǒng)實(shí)時(shí)性要求的同時(shí)，結(jié)構(gòu)靈活，便于以后的擴(kuò)展與升級(jí)。結(jié)果表明，在TMS320VC5502實(shí)現(xiàn)了對(duì)采集圖像的JPEG壓縮，效果良好且滿足了實(shí)時(shí)性的要求，因此系統(tǒng)的功能得到了總體上的驗(yàn)證。 關(guān)鍵詞：圖像處理；FPGA；DSP；JPEG
標(biāo)簽： FPGA DSP 實(shí)時(shí)圖像
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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任意波形發(fā)生器已成為現(xiàn)代測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用最為廣泛的通用儀器之一，代表了信號(hào)源的發(fā)展方向。直接數(shù)字頻率合成(DDS)是二十世紀(jì)七十年代初提出的一種全數(shù)字的頻率合成技術(shù)，其查表合成波形的方法可以滿足產(chǎn)生任意波形的要求。由于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)具有高集成度、高速度、可實(shí)現(xiàn)大容量存儲(chǔ)器功能的特性，能有效地實(shí)現(xiàn)DDS技術(shù)，極大的提高函數(shù)發(fā)生器的性能，降低生產(chǎn)成本。 本文首先介紹了函數(shù)波形發(fā)生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地?cái)⑹隽擞肍PGA完成DDS模塊的設(shè)計(jì)過程，接著分析了整個(gè)設(shè)計(jì)中應(yīng)處理的問題，根據(jù)設(shè)計(jì)原理就功能上進(jìn)行了劃分，將整個(gè)儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個(gè)部分來(lái)實(shí)現(xiàn)。最后就這三個(gè)部分分別詳細(xì)地進(jìn)行了闡述。 在實(shí)現(xiàn)過程中，本設(shè)計(jì)選用了Altera公司的EP2C35F672C6芯片作為產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)的主芯片，充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用了三星公司的上S3C2440作為控制芯片。本設(shè)計(jì)中，F(xiàn)PGA芯片的設(shè)計(jì)和與控制芯片的接口設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)，本文利用Altera的設(shè)計(jì)工具QuartusⅡ并結(jié)合Verilog—HDL語(yǔ)言，采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。論文最后給出了系統(tǒng)的測(cè)量結(jié)果，并對(duì)誤差進(jìn)行了一定分析，結(jié)果表明，可輸出步進(jìn)為0.01Hz，頻率范圍0.01Hz～20MHz的正弦波、三角波、鋸齒波、方波，或0.01Hz～20KHz的任意波。通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)定的要求，并證明了采用軟硬件結(jié)合，利用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)任意波形發(fā)生器的方法是可行的。
標(biāo)簽： FPGA 函數(shù)信號(hào)發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展和進(jìn)步，嵌入式系統(tǒng)也越來(lái)越廣泛的滲入到人類生活的方方面面。我們生活中常用的手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、掌上電腦、便攜式掃描儀等等都應(yīng)用到了嵌入式系統(tǒng)。 論文首先介紹了嵌入式系統(tǒng)，包括嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)成、特點(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)以及FPGA在嵌入式中的應(yīng)用等，指明嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)一般可分為硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)兩部分。 硬件設(shè)計(jì)部分，首先介紹了FPGA的相關(guān)知識(shí)，包括FPGA構(gòu)成、特性、開發(fā)工具、開發(fā)流程等，并對(duì)論文中選用的Altera公司的CyclonⅡ器件做了詳細(xì)的介紹。利用SOPC Builder、NiosⅡ等工具設(shè)計(jì)創(chuàng)建了NiosⅡ CPU內(nèi)核，添加以太網(wǎng)、Flash、PIO以及VGA接口等模塊，生成了一個(gè)Nios CPU內(nèi)核，完成硬件設(shè)計(jì)。 軟件設(shè)計(jì)部分，研究了嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展、種類、特點(diǎn)等，簡(jiǎn)單介紹了幾種代表性的嵌入式操作系統(tǒng)。選擇嵌入式操作系統(tǒng)時(shí)，綜合考慮了內(nèi)核、可移植性、可裁剪性、外掛模塊、成本、服務(wù)等各種因素，最終選用μCLinux操作系統(tǒng)。詳細(xì)介紹了μCLinux的特點(diǎn)、基本架構(gòu)、代碼結(jié)構(gòu)等。利用NiosⅡIDE為宿主機(jī)建立Linux開發(fā)環(huán)境。在IDE里配置Linux內(nèi)核和文件系統(tǒng)，編譯后上載到做好的硬件平臺(tái)上。啟動(dòng)μCLinux后將一個(gè)C語(yǔ)言編寫的九宮格求解程序下載到開發(fā)板中運(yùn)行，檢驗(yàn)運(yùn)行結(jié)果，驗(yàn)證嵌入式系統(tǒng)的正確性。 論文所做的只是嵌入式系統(tǒng)的一個(gè)應(yīng)用實(shí)例。實(shí)際應(yīng)用過程中，用戶可以根據(jù)自己的實(shí)際需要對(duì)軟硬件進(jìn)行修改，以實(shí)現(xiàn)不同的功能。
標(biāo)簽： FPGA 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-19
上傳用戶：zhuoying119
隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，人們對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度、精度、易操作性以及實(shí)時(shí)性的要求也在不斷地提高。通用串行總線USB作為一種新型的微機(jī)總線接口規(guī)范，以其使用方便、易于擴(kuò)展、速度快等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛地應(yīng)用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中?，F(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列最大的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)靈活，開發(fā)周期較短，適合于實(shí)時(shí)信號(hào)處理，已被廣泛應(yīng)用于通信、數(shù)據(jù)采集、圖像處理等諸多領(lǐng)域。 @@ 本文充分利用USB和FPGA的上述優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種基于USB2.0技術(shù)和FPGA技術(shù)相結(jié)合的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 @@ 首先，對(duì)數(shù)據(jù)采集基本理論及系統(tǒng)相關(guān)技術(shù)進(jìn)行了簡(jiǎn)單地介紹。 @@ 其次，對(duì)以ADC轉(zhuǎn)換器(TLC5510)、FPGA芯片(EP1C6Q240C8)為控制器和USB接口芯片(CY7C68013A-56，簡(jiǎn)稱FX2)為主的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進(jìn)行了硬件設(shè)計(jì)和分析，并在此設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上給出相應(yīng)的原理圖、PCB。硬件設(shè)計(jì)主要包括FPGA與ADC和FX2之間的接口電路設(shè)計(jì)以及硬件邏輯設(shè)計(jì)。 @@ 再次，根據(jù)系統(tǒng)需求，對(duì)系統(tǒng)軟件部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)，分三部分：一是為滿足FX2在USB上的最大傳輸速率而編寫的固件程序；二是在PC機(jī)中的WindowsXP系統(tǒng)下利用GPD編寫USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序；三是充分了解FX2的主要功能特點(diǎn)，并編寫出應(yīng)用程序。 @@ 最后，對(duì)系統(tǒng)的軟硬件進(jìn)行了調(diào)試，給出了調(diào)試結(jié)果和分析，對(duì)出現(xiàn)的問題給出了解決方案。結(jié)果表明，系統(tǒng)符合設(shè)計(jì)要求。 @@關(guān)鍵詞：USB2.0；FPGA；SOPC；數(shù)據(jù)采集；固件；
上傳時(shí)間： 2013-06-21
上傳用戶：cath
隨著中國(guó)二代導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用將普及到各個(gè)行業(yè)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的研究與設(shè)計(jì)是該領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在接收機(jī)的設(shè)計(jì)中，對(duì)于成熟技術(shù)將利用ASIC芯片進(jìn)行批量生產(chǎn)，該芯片是專用芯片，一旦制造成型不能改變。但是對(duì)于正在研究的接收機(jī)技術(shù)，特別是在需要利用接收機(jī)平臺(tái)進(jìn)行提高接收機(jī)性能研究時(shí)，利用FPGA通用可編程門陣列芯片是非常方便的。在FPGA上的研究成果，一旦成熟可以很方便的移植到ASIC芯片，進(jìn)行批量生產(chǎn)。本課題就是基于FPGA研究GPS并行捕獲技術(shù)的硬件電路，著重進(jìn)行了其中一個(gè)捕獲通道的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 GPS信號(hào)捕獲時(shí)間是影響GPS接收機(jī)性能的一個(gè)關(guān)鍵因素，尤其是在高動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用中或者對(duì)弱GPS信號(hào)的捕獲方面。因此，本文在滑動(dòng)相關(guān)法基礎(chǔ)上引出了基于FFT的并行快速捕獲方法，采用自頂向下的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體功能劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并采用自底向上的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。 本課題以Xilinx公司的Spartan3E開發(fā)板為硬件開發(fā)平臺(tái)，以ISE9.2i為軟件開發(fā)平臺(tái)，采用Verilog HDL編程實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)。并利用Nemerix公司的GPS射頻芯片NJ1006A設(shè)計(jì)制作了GPS中頻信號(hào)產(chǎn)生平臺(tái)。該平臺(tái)可實(shí)時(shí)地輸出采樣頻率為16.367MHz的GPS數(shù)字中頻信號(hào)。 本課題主要是基于采樣率變換和FFT實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS C/A碼的捕獲。該算法利用平均采樣的方法，將信號(hào)的采樣率降低到1.024 MHz，在低采樣率下利用成熟的1024點(diǎn)FFT IP核對(duì)C/A碼進(jìn)行粗捕，給出GPS信號(hào)的碼相位(精度大約為1/4碼片)和載波的多普勒頻率，符合GPS后續(xù)跟蹤的要求。 同時(shí)，由于FFT算法是以資源換取時(shí)間的方法來(lái)提高GPS捕獲速度的，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，合理地采用FPGA設(shè)計(jì)思想與技巧優(yōu)化系統(tǒng)?；趯?shí)用性的要求，詳細(xì)的給出了基于FFT的GPS并行捕獲各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)原理、實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)以及仿真結(jié)果。并達(dá)到降低系統(tǒng)硬件資源，能夠快速、高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS C/A碼捕獲的要求。 本研究是導(dǎo)航研究所承擔(dān)的國(guó)家863課題“利用多徑信號(hào)提高GNSS接收機(jī)性能的新技術(shù)研究”中關(guān)于接收機(jī)信號(hào)捕獲算法的一部分，對(duì)接收機(jī)的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-22
上傳用戶：user08x
通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)是一種能同時(shí)支持短距離和長(zhǎng)距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇型ㄐ沤涌冢粡V泛應(yīng)用于微機(jī)和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換。像8251、NS8250、NS16550等都是常用的UART芯片，但是這些專用的串行接口芯片的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢，難以滿足高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合，而更重要的就是它們都具有不可移植性，因此要利用這些芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和FPGA芯片之間的通信，勢(shì)必會(huì)增加接口連線的復(fù)雜程度以及降低整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性。 本課題就是針對(duì)UART的特點(diǎn)以及FPGA設(shè)計(jì)具有可移植性的優(yōu)勢(shì)，提出了一種基于FPGA芯片的嵌入式UART設(shè)計(jì)方法，其中主要包括狀態(tài)機(jī)的描述形式以及自頂向下的設(shè)計(jì)方法，利用硬件描述語(yǔ)言來(lái)編制UART的各個(gè)子功能模塊以及頂層模塊，之后將其集成到FPGA芯片的內(nèi)部，這樣不僅能解決傳統(tǒng)UART芯片的缺點(diǎn)而且同時(shí)也使整個(gè)系統(tǒng)變得更加具有緊湊性以及可靠性。 本課題所設(shè)計(jì)的LIART支持標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C傳輸協(xié)議，主要設(shè)計(jì)有發(fā)送模塊、接收模塊、線路控制與中斷仲裁模塊、Modem控制模塊以及兩個(gè)獨(dú)立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO模塊。該模塊具有可變的波特率、數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)度以及奇偶校驗(yàn)方式，還有多種中斷源、中斷優(yōu)先級(jí)、較強(qiáng)的抗干擾數(shù)據(jù)接收能力以及芯片內(nèi)部自診斷的能力，模塊內(nèi)分開的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器能實(shí)現(xiàn)全雙工通信。除此之外最重要的是利用IP模塊復(fù)用技術(shù)設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO，采用兩種可選擇的數(shù)據(jù)緩沖模式。這樣既可以應(yīng)用于高速的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，也能適合低速的數(shù)據(jù)傳輸場(chǎng)合，因此可以達(dá)到資源利用的最大化。 在具體的設(shè)計(jì)過程中，利用Synplify Pro綜合工具、ModelSim仿真工具、ISE集成的軟件開發(fā)環(huán)境中對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行綜合優(yōu)化、仿真驗(yàn)證以及下載實(shí)現(xiàn)。各項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)果表明，本課題中所設(shè)計(jì)的UART滿足預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。
上傳時(shí)間： 2013-08-02
上傳用戶：rocketrevenge
通信與信息技術(shù)行業(yè)飛速發(fā)展，已成為我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著該行業(yè)的迅速發(fā)展，社會(huì)對(duì)具備實(shí)際動(dòng)手能力人才的需求也不斷增加，高校通信教學(xué)改革勢(shì)在必行。在最初的通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備中每個(gè)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立占用一塊硬件資源，隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠商將CPLD/FPGA技術(shù)作為獨(dú)立的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加入到通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備中。FPGA技術(shù)具備集成度高、速度快和現(xiàn)場(chǎng)可編程的優(yōu)勢(shì)，適合高集成度和高速的時(shí)序運(yùn)算。本文總結(jié)現(xiàn)有通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，采用FPGA技術(shù)設(shè)計(jì)出集驗(yàn)證性和設(shè)計(jì)性于一體，具備較高的綜合性和系統(tǒng)性的通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 本系統(tǒng)提供了一個(gè)開放性的硬件、軟件平臺(tái)，從培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力出發(fā)，利用FPGA在通用的硬件上實(shí)現(xiàn)所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生在本系統(tǒng)上除了能完成已固化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還可以實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)開發(fā)和驗(yàn)證。這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力大有裨益。 本文結(jié)合數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型，把基于FPGA的通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)劃分為信號(hào)源模塊、發(fā)送端模塊、信道仿真模塊、接收端模塊和同步模塊幾部分。其中，模擬信號(hào)源采用DDS技術(shù)，能夠生成非常高的頻率精度，可作為任意波形發(fā)生器。發(fā)送端和接收端模塊結(jié)合到一起組成多體制調(diào)制解調(diào)器，形成多頻段、多波形的軟件無(wú)線電系統(tǒng)。載波同步采用全數(shù)字COSTAS環(huán)提取技術(shù)，具備良好的載波跟蹤特性，利用對(duì)載波相位不敏感 的Gardner算法跟蹤位同步信號(hào)。 本文首先介紹了通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和意義；然后根據(jù)通信系統(tǒng)模型從《通信原理》各個(gè)章節(jié)中提煉出各模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分別列出各實(shí)驗(yàn)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)模型；繼而根據(jù)各模塊資源需求選取合適FPGA芯片，并給出硬件設(shè)計(jì)方案；最后，給出各模塊在FPGA上具體實(shí)現(xiàn)過程、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果及分析。測(cè)試和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明設(shè)計(jì)方法正確，且功能和技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：通信原理，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，F(xiàn)PGA，DDS，多體制調(diào)制解調(diào)，全數(shù)字COSTAS環(huán)，位同步
標(biāo)簽： FPGA 通信原理 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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