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  • 基于ARM和Linux的監控系統研究與開發

    自上世紀90年代Linux首次應用于嵌入式系統,至今已過了近10年。10年間,隨著芯片技術、總線技術以及計算機技術的發展,嵌入式處理器也從8位單片機時代發展到了如今高低端處理器百花齊放的時代。32位、16位處理器的價格不再是那么高不可攀。在這種背景下,本課題擬研究一種適用于小規模現場的,低成本的,具有RS-232C和CAN總線通訊方式且可在線進行軟件更新的監控系統。 現今,很多監控系統都以裝有微軟操作系統的IPC作為監督平臺,以單片機、PLC、DSP等作為DDC控制器,通過串口等方式通訊。其開發周期短,但成本總體較高,通訊方式單一。 本課題首先對幾種嵌入式處理器和嵌入式操作系統進行比較,確定了以ARM核的處理器和Linux作為本監督平臺的處理器和操作系統;其次研究了Linux在ARM上的移植以及運行過程,包括引導加載程序vivi、Linux2.6內核、根文件系統、各種外設(包括觸摸屏與以太網等)驅動程序的移植,以及基于Qt/E的串口通訊的圖形用戶界面的開發;最后對CAN總線以及RS-232C通訊方式在ARM7核的處理器及單片機上的應用進行研究。 基于以上研究開發的監控系統的監督平臺以S3C2410處理器為核心,以Linux2.6內核為操作系統,以觸摸屏為主要人機界面,具有RS-232C和以太網通訊方式,其成本較低,體積較小,功能較為靈活;其DDC控制器由基于STC5410AD和ARM7核的LPC2119的兩塊控制板以及一塊RS-232C與CAN總線轉換板組成,其控制功能更加強大,通訊方式也更加多樣化;另外,監督平臺與DDC控制器均可在線更新程序,降低了系統維護難度。 經過實踐調試,本監控系統的軟硬件均工作正常,實現了預期目標。本監控系統可應用于電力、化工、機電等多個領域的現場,具有較強的通用性。

    標簽: Linux ARM 監控 系統研究

    上傳時間: 2013-07-08

    上傳用戶:zhch602

  • 嵌入式調試系統的研究與實現

    近年來,隨著計算機、微電子、通信及網絡技術、信息技術的發展、數字化產品的普及,嵌入式系統滲透到了各個領域,已經成為計算機領域的一個重要組成部分,成為新興的研究熱點,嵌入式軟件也在整個軟件產業中占據了重要地位。一個好的調試工具對軟件產品質量和開發周期的促進作用是不言而喻的,使得嵌入式調試工具成為了人們關注的重點。目前使用集成開發環境配合JTAG調試器進行開發是目前采用最多的一種嵌入式軟件開發調試方式。國內在JTAG調試器開發領域中相對落后,普遍采用的是國外的工具產品。因此開發功能強大的嵌入式調試系統具有重要的實際意義。 當前嵌入式系統中尤其流行和值得關注的是ARM系列的嵌入式處理器。為此本課題的目標就是設計并實現一個應用于ARM平臺的JTAG調試系統。GDB是一個源碼開放的功能強大的調試器,可以調試各種程序,包括 C、C++、JAvA、PASCAL、FORAN和一些其它的語言,還包括GNU所支持的所有微處理器的匯編語言。此外GDB同目標板交換信息的能力相當強,勝過絕大多數的商業調試內核,因此使用GDB不僅能夠保證強大的調試功能,同時可以降低調試系統的開發成本。為此本課題在對邊界掃描協議、ARM7TDMI片上仿真器Embedded-ICE和GDB遠程調試協議RSP做了深入研究的基礎上,實現了GDB調試器對嵌入式JTAG調試的支持。此外設計中還把可重夠計算技術引入到硬件JTAG協議轉換器的開發設計中,使調試器硬件資源可復用、易于升級,并大大提高了數據的傳輸速度。從而實現了一個低成本的、高效的、支持源代碼級調試的JTAG調試系統。

    標簽: 嵌入式 調試系統

    上傳時間: 2013-08-04

    上傳用戶:huangld

  • WCDMA數字直放站數字上下變頻

    隨著3G網絡建設的展開,移動用戶數量逐漸增加,用戶和運營商對網絡的質量和覆蓋要求也越來越高。而在實際工作中,基站成本在網絡投資中占有很大比例,并且基站選址是建網的主要難題之一。同基站相比,直放站以其性價比高、建設周期短等優點在我國移動網絡上有著大量的應用。目前,直放站已成為提高運營商網絡質量、解決網絡盲區或弱區問題、增強網絡覆蓋的主要手段之一。但由于傳統的模擬直放站受周邊環境因素影響較大、抗干擾能力較差、傳輸距離受限、功放效率低,同時設備間沒有統一的協議規范,無法滿足系統廠商與直放站廠商的兼容,所以移動通信市場迫切需要通過數字化來解決這些問題。 本文正是以設計新型數字化直放站為目標,以實現數字中頻系統為研究重心,圍繞數字中頻的相關技術而展開研究。 文章介紹了數字直放站的研究背景和國內外的研究現狀,闡述了數字直放站系統的設計思想及總體實現框圖,并對數字直放站數字中頻部分進行了詳細的模塊劃分。針對其中的數字上下變頻模塊設計所涉及到的相關技術作詳細介紹,涉及到的理論主要有信號采樣理論、整數倍內插和抽取理論等,在理論基礎上闡述了一些具體模塊的高效實現方案,最終利用FPGA實現了數字變頻模塊的設計。 在數字直放站系統中,降低峰均比是提高功放工作效率的關鍵技術之一。本文首先概述了降低峰均比的三類算法,然后針對目前常用的幾種算法進行了仿真分析,最后在綜合考慮降低峰均比效果與實現復雜度的基礎上,提出了改進的二次限幅算法。通過仿真驗證算法的有效性后,針對其中的噪聲整形濾波器提出了“先分解,再合成”的架構實現方式,并指出其中間級窄帶濾波器采用內插級聯的方式實現,最后整個算法在FPGA上實現。 在軟件無線電思想的指導下,本文利用系統級的設計方法完成了WCDMA數字直放站中頻系統設計。遵照3GPP等相關標準,完成了系統的仿真測試和實物測試。最后得出結論:該系統實現了WCDMA數字直放站數字中頻的基本功能,并可保證在現有硬件不變的基礎上實現不同載波間平滑過渡、不同制式間輕松升級。

    標簽: WCDMA 數字 下變頻 直放站

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:趙安qw

  • 基于DSP和FPGA的數字化開關電源

    文章開篇提出了開發背景。認為現在所廣泛應用的開關電源都是基于傳統的分立元件組成的。它的特點是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低,對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產品,同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術飛速發展的今天,這種傳統的模擬開關電源已經很難跟上時代的發展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化,開關電源的控制部分正在向數字化方向發展。由于數字化,使開關電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態的遠距離監測成為了可能,同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應對不同客戶的需求,這就降低了開發周期和成本。依靠現代數字化控制和數字信號處理新技術,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。 在數字化領域的今天,最后一個沒有數字化的堡壘就是電源領域。近年來,數字電源的研究勢頭與日俱增,成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關電源占了世界市場的80%以上,但都是傳統的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內容是在傳統開關電源模擬調節器的基礎上,提出了一種新的數字化調節器方案,即基于DSP和FPGA的數字化PID調節器。論文對系統方案和電路進行了較為具體的設計,并通過測試取得了預期結果。測試證明該方案能夠適合本行業時代發展的步伐,使系統電路更簡單,精度更高,通用性更強。同時該方案也可用于相關領域。 本文首先分析了國內外開關電源發展的現狀,以及研究數字化開關電源的意義。然后提出了數字化開關電源的總體設計框圖和實現方案,并與傳統的開關電源做了較為詳細的比較。本論文的設計方案是采用DSP技術和FPGA技術來做數字化PID調節,通過數字化PID算法產生PWM波來控制斬波器,控制主回路。從而取代傳統的模擬PID調節器,使電路更簡單,精度更高,通用性更強。傳統的模擬開關電源是將電流電壓反饋信號做PID調節后--分立元器件構成,采用專用脈寬調制芯片實現PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣,電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調節器和電壓調節器的反相輸入端,用來實現閉環控制。同時用來保證系統的穩定性及實現系統的過流過壓保護、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機或電位器提供。再次,文章對各個模塊從理論和實際的上都做了仔細的分析和設計,并給出了具體的電路圖,同時寫出了軟件流程圖以及設計中應該注意的地方。整個系統由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運算、環境開關量檢測、環境開關量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負載電壓信號采集、負載電流信號采集、以及對信號的一階數字低通濾波。由于整個系統是閉環控制系統,要求采樣速率相當高。本系統采用FPGA來控制ADC,這樣就避免了高速采樣占用系統資源的問題,減輕了DSP的負擔。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調節,從而產生PWM波來控制逆變橋的開關速率,從而達到閉環控制的目的。 最后,對數字化開關電源和模擬開關電源做了對比測試,得出了預期結論。同時也提出了一些需要改進的地方,認為該方案在其他相關行業中可以廣泛地應用。模擬控制電路因為使用許多零件而需要很大空間,這些零件的參數值還會隨著使用時間、溫度和其它環境條件的改變而變動并對系統穩定性和響應能力造成負面影響。數字電源則剛好相反,同時數字控制還能讓硬件頻繁重復使用、加快上市時間以及減少開發成本與風險。在當前對產品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩定度好等前提條件下,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。本系統來基本上達到了設計要求。能夠滿足較高精度的設計要求。但對于高精度數字化電源,系統還有值得改進的地方,比如改進主控器,提高參考電壓的精度,提高采樣器件的精度等,都可以提高系統的精度。 本系統涉及電子、通信和測控等技術領域,將數字PID算法與電力電子技術、通信技術等有機地結合了起來。本系統的設計方案不僅可以用在電源控制器上,只要是相關的領域都可以采用。

    標簽: FPGA DSP 數字化 開關電源

    上傳時間: 2013-06-21

    上傳用戶:498732662

  • 基于FPGA的電力諧波分析儀的研究

    隨著現代工業的高速發展,電力系統的非線性負荷日益增多,嚴重地污染了電網的環境,威脅著電網中的各種電氣設備的安全經濟運行,不論從保證電力系統和供電系統的安全經濟運行或是從保證設備和人身的安全來看,對諧波污染造成的危害影響加以經常監測和限制都是極為迫切的。諧波測量是諧波治理的重要前提條件,也是分析解決諧波治理問題的基本問題。國內外已有各種諧波檢測的研究,形成了多種諧波檢測方法,基于快速傅立葉變化的FFT是當前諧波檢測中應用最為廣泛的一種諧波檢測方法。特別是經過技術補償后的FFT算法,在諧波檢測中具有更好的性能。但該方法在實現上主要是采用通用DSP器件(比如TI公司產品),其實時性不強,影響了檢測性能。隨著微電子技術和數字信號處理技術的發展,基于FPGA的數字信號處理具有高速、開發簡便、易于形成ASIC等優勢而得到了廣泛的應用。論文在分析諧波測量方法的基礎上,提出了基于FPGA實現電網諧波測量系統。以嵌入式處理器NiosⅡ為核心,實現了電網諧波分析的周期圖功率譜分析方法。在整個系統硬件設計的基礎上,主要完成了基-28點、16點、32的FFT模塊、完成了求模運算模塊以及輸出顯示模塊。通過比較仿真得到的方波、正弦信號的譜結構與實際系統輸出的譜結構,驗證了該實現方法的正確性。

    標簽: FPGA 電力諧波 分析儀

    上傳時間: 2013-06-30

    上傳用戶:無聊來刷下

  • 基于FPGA的多頭激光測距系統

    根據交通部公布的數據,交通事故呈逐年上升趨勢,交通事故不僅給公民的財產造成了損失,而且給公民的人身安全也會造成威脅。因此如何更好地避免交通事故成為一個焦點課題,汽車安全系統更是成為汽車生產商和研究機構的研究熱點。 當前汽車安全系統有兩大種類:一是被動式安全系統。例如:安全帶,安全氣囊等。二是主動式安全系統。主動安全系統又分為主動被動式和主動自動式。前者有ABS等。后者有汽車自動防撞系統和倒車雷達等。 本文采用激光測距系統,開發一種汽車在高速公路上行駛的主動式防撞系統,本文的重點是開發測距預警系統,采用專門的激光測距芯片和接收芯片,并采用FPGA(Filed Programmable Gate Array)作為主控芯片,對前車進行有效的監控,根據檢測得到的數據,實時提出建議和報警,提醒駕駛員減速或者采取制動措施,從而達到預防追尾碰撞的目的。本文工作主要有以下幾個方面: 1) 在比較分析激光、雷達和毫米波等測距方法的基礎上,根據市場需求及潛在用戶分析,確定采用激光脈沖測距方式。針對激光脈沖測距存在的技術難題,提出以FPGA作為系統核心控制模塊的測距系統設計方案。 2) 根據對車載動態測距系統測量精度、測量頻率和測量范圍的基本要求,結合脈沖激光測距的特點,提出采用多頭脈沖激光測距和多周期脈沖測量的技術方案。該方案可有效提高系統測距精度和測量范圍,降低系統成本。 3) 基于上述方案,完成了基于FPGA的多頭脈沖激光測距系統的各功能模塊的詳細設計、功能仿真、綜合優化及板級測試實驗。實驗表明,各主要功能模塊基本達到預期設計要求,為測距系統的后期開發奠定了基礎。 4) 完成了激光測距傳感器外圍光電轉換電路、電源轉換電路及通訊接口的設計、制作、安裝及實驗室調試。 5) 最后對論文研究工作進行了總結,提出了系統的不足之處和進一步研究工作的方向。

    標簽: FPGA 激光測距系統

    上傳時間: 2013-05-27

    上傳用戶:yatouzi118

  • 基于FPGA的全彩色LED同步顯示屏

    LED顯示屏作為一項高新科技產品正引起人們的高度重視,它以其動態范圍廣,亮度高,壽命長,工作性能穩定而日漸成為顯示媒體中的佼佼者,現已廣泛應用于廣告、證券、交通、信息發布等各方面,且隨著全彩屏顯示技術的日益完善,LED顯示屏有著廣闊的市場前景。 本文主要研究的對象為全彩色LED同步顯示屏控制系統,提出了一個系統實現方案,整個系統分三部分組成:DVI解碼電路、發送系統以及接收系統。DVI解碼模塊用于從顯卡的DVI口獲取視頻源數據,經過T.D.M.S.解碼恢復出可供LED屏顯示的紅、綠、藍共24位像素數據和一些控制信號。發送系統用于將收到的數據流進行緩存,經處理后發送至以太網芯片進行以太網傳輸。接收系統接收以太網上傳來的視頻數據流,經過位分離操作后存入SRAM進行緩存,再串行輸入至LED顯示屏進行掃描顯示。然后,從多方面論述了該方案的可行性,仔細推導了LED顯示屏各技術參數之間的聯系及約束關系。 本課題采用可編程邏輯器件來完成系統功能,可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、在線可編程等特點,不僅可以滿足高速圖像數據處理對速度的要求,而且增加了設計的靈活性,不需修改電路硬件設計,縮短了設計周期,還可以進行在線升級。

    標簽: FPGA LED 全彩色 同步顯示

    上傳時間: 2013-06-22

    上傳用戶:jennyzai

  • 基于FPGA的全數字激光測距信號處理

    激光測距是一種非接觸式的測量技術,已被廣泛使用于遙感、精密測量、工程建設、安全監測以及智能控制等領域。早期的激光測距系統在激光接收機中通過分立的單元電路處理激光發、收信號以測量光脈沖往返時間,使得開發成本高、電路復雜,調試困難,精度以及可靠性相對較差,體積和重量也較大,且沒有與其他儀器相匹配的標準接口,上述缺陷阻礙了激光測距系統的普及應用。 本文針對激光測距信號處理系統設計了一套全數字集成方案,除激光發射、接收電路以外,將信號發生、信號采集、綜合控制、數據處理和數據傳輸五個部分集成為一塊專用集成電路。這樣就不再需要DA轉換和AD轉換電路和濾波處理等模塊,可以直接對信號進行數字信號處理。與分立的單元電路構成的激光測距信號處琿相比,可以大大降低激光測距系統的成本,縮短激光測距的研制周期。并且由于專用集成電路帶有標準的RS232接口,可以直接與通信模塊連接,構成激光遙測實時監控系統,通過LED實時顯示測距結果。這樣使得激光測距系統只需由激光器LD、接收PD和一片集成電路組成即可,提出了橋梁的位移監測技術方法,并設計出一種針對橋梁的位移監測的具有既便攜、有效又經濟實用的監測樣機。 本文基于xil inx公司提供的開發環境(ise8.2)、和Virtex2P系列XC2VP30的開發版來設計的,提出一種基于方波的利用DCM(數字時鐘管理器)檢相的相位式測距方法;采用三把側尺頻率分別是30MHz、3MHz、lOkHz,對應的測尺長度分別為5米、50米和15000米,對應的精度分別為±0.02米、±0.5米和±5米。設計了一套激光測距全數字信號處理系統。為了證明本系統的準確性,另外設計了一套利用延時的方法來模擬激光光路,經過測試,證明利用DCM檢相的相位式測距方法對于橋梁的位移監測是可行的,測量精度和測量結果也滿足設計方案要求。

    標簽: FPGA 全數字 信號處理 激光測距

    上傳時間: 2013-06-12

    上傳用戶:fanboynet

  • 基于FPGA的軟件無線電DDC設計

    軟件無線電DDC(數字下變頻)系統作為前端ADC與后端通用DSP器件之間的橋梁,通過降低數據流的速率,把低速數據送給后端通用DSP器件進行處理,其性能的優劣將對整個軟件無線電系統的穩定性產生直接影響。采用專用DDC芯片完成數字下變頻,雖然具有抽取比大、性能穩定等優點,但價格昂貴,靈活性不強,不能充分體現軟件無線電的優勢。FPGA工藝發展迅速,處理能力大大增強,相對于ASIC、DSP來說具有吞吐量高、開發周期短、可實現在線重構等諸多優勢。正因為這些優點,使得FPGA在軟件無線電的研究和開發中起著越來越重要的作用。 本次設計的目標是在一塊FPGA芯片上實現單通道數字下變頻系統。現階段主要對軟件無線電數字下變頻器的FPGA實現方法進行了研究分析,重點完成了其主要模塊的設計和仿真以及初步的系統級驗證。 論文首先對軟件無線電數字下變頻的國內外現狀進行了分析,然后對FPGA實現數字下變頻設計的優勢作了闡述。在對軟件無線電理論基礎、數字信號處理的相關知識深入研究的基礎上重點研究軟件無線電數字下變頻技術。對數字下變頻的NCO、混頻、CIC、HB、FIR模塊的實現方法進行深入研究,在:MATLAB中設定整體系統方案、完成模塊劃分和接口定義,并對部分模塊建立數學模型并仿真、對模塊的性能進行優化。從數字下變頻的系統層次上考慮了各模塊彼此問的性能制約,從而選擇合理配置、優化系統結構以獲得模塊間的性能均衡和系統性能的最優化。最后通過使用編寫'Verilog程序和調用部分lP Core相結合的方法完成數字下變頻各個模塊的設計并完成仿真和調試。結果表明設計的思想和結構是正確的,在下一步工作中主要完成系統的板級調試。

    標簽: FPGA DDC 軟件無線電

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:隱界最新

  • 基于FPGA的MJPEG編碼器

    在視頻傳輸系統中,最大障礙是視頻數據的大數據量傳輸。故壓縮就顯得尤為必要。MJPEG是以25幀每秒傳輸的JPEG圖像。本文根據JPEG基本壓縮模式,通過前端圖像采集芯片輸出標準的4:2:2格式的圖像流,在XILINX公司的SPARTAN IIE芯片下壓縮,獲得了良好效果,壓縮比達到10:1。中間的各個環節同MATLAB下同等壓縮相比,除了精度上有點差別外,基本一致。同專用芯片相比,比專用芯片靈活得多,FPGA內部全部是可編程,燒寫不同的程序便可實現不同的壓縮。同DSP相比,壓縮時間極大的提高,同周霖的“基于DSP技術的靜態圖像壓縮編碼”一文中編碼所需的時間進行比較(DCT變換消耗4224個指令,量化Z排序耗960指令,huffman編碼至少耗1400指令),假設令其采用6000系列DSP,指令周期為6ns,運算速度為1336MIPS。壓縮一個8*8DCT塊,采用高檔的DSP,消耗39tJs,而采用27M的FPGA只需6us,若采用FPGA內部自帶的DLL將時鐘倍頻到54M,則只需要3us.本設計同傳統的壓縮實現方式相比,在速度和靈活性上有了極大的提高。

    標簽: MJPEG FPGA 編碼器

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:TI初學者

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