礦用隔爆饋電開(kāi)關(guān)是煤礦井下配電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，作為配電開(kāi)關(guān)，用于含有瓦斯或煤塵等爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的礦井中，控制和保護(hù)低壓供電網(wǎng)絡(luò)。其性能好壞直接影響著煤礦井下的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率，而目前國(guó)內(nèi)饋電開(kāi)關(guān)普遍存在集成度低、可靠性差、智能監(jiān)控水平低等缺點(diǎn)。 本課題將嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用到饋電開(kāi)關(guān)中，通過(guò)對(duì)礦山供電系統(tǒng)工作原理、真空饋電開(kāi)關(guān)工作原理以及基于EasyARM2200(Philips LPC2210為處理器、ARM7為內(nèi)核)嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究，實(shí)現(xiàn)了總體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和智能饋電開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)；通過(guò)對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植、嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)和移植以及基于C/S模式下的套接字編程等的研究和分析，完成了監(jiān)控主機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的通信軟件和保護(hù)控制算法的應(yīng)用程序的編寫(xiě)，從而實(shí)現(xiàn)了礦井地面監(jiān)控主機(jī)與井下嵌入式系統(tǒng)饋電開(kāi)關(guān)的快速通信，解決了地面監(jiān)控主機(jī)對(duì)井下饋電回路及電氣開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控的難題，最終設(shè)計(jì)出一套集實(shí)時(shí)保護(hù)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能于一身的智能型饋電開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在嵌入式系統(tǒng)端的通信軟件和監(jiān)控主機(jī)端的通信軟件的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)與監(jiān)控主機(jī)的快速遠(yuǎn)程通信，通信速度快、可靠性高、可視化效果好，完全滿足了監(jiān)控系統(tǒng)的快速通信要求。 本課題的研究成果為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了一個(gè)開(kāi)放式、全分布、可互操作性的通信控制平臺(tái)，為提高煤礦井下設(shè)備的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控水平和安全操控系數(shù)提供了新的解決方法，為地面監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模、更深層次地對(duì)井下電氣設(shè)備的集中控制、分散管理奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡(luò) 中的應(yīng)用 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一門(mén)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、通信技術(shù)和數(shù)字視頻技術(shù)于一體的綜合系統(tǒng)。目前視頻監(jiān)控正向著數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。實(shí)現(xiàn)基于網(wǎng)絡(luò)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)的關(guān)鍵是一種嵌入式設(shè)備，它應(yīng)該能夠采集壓縮視頻數(shù)據(jù)并通過(guò)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸。 本文介紹了一種基于嵌入式Linux的網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)方法。首先從整體上分析了網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，給出了視頻服務(wù)器的硬件框架和軟件體系，并重點(diǎn)討論了在ARM處理器上實(shí)現(xiàn)MPEG-4壓縮編碼的方法。其次在ARM硬件平臺(tái)成功構(gòu)建了armlinux嵌入式系統(tǒng)：包括引導(dǎo)程序Bootloader的設(shè)計(jì)、修改配置linux內(nèi)核以及制作JFFS2文件系統(tǒng)。其中創(chuàng)新地提出了從nandflash啟動(dòng)U-BOOT具體設(shè)計(jì)方法。為了完成系統(tǒng)進(jìn)一步的視頻采集工作，系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了USB數(shù)碼攝像頭的驅(qū)動(dòng)。在應(yīng)用程序開(kāi)發(fā)過(guò)程中，首先設(shè)計(jì)了基于Vide04Linux的視頻采集程序，并采用mmap(內(nèi)存映射)方式截取圖片。其次重點(diǎn)分析了MPEG-4編碼模型XVID程序中的運(yùn)動(dòng)估計(jì)部分，并研究了半像素快速搜索算法，從而減少了搜索點(diǎn)數(shù)提高了運(yùn)算速度。最后利用開(kāi)源JRTPLIB庫(kù)實(shí)現(xiàn)視頻數(shù)據(jù)流的RTP傳送。 整個(gè)設(shè)計(jì)都是在深圳旋極公司研制的SUPER-ARM硬件平臺(tái)上進(jìn)行的，linux內(nèi)核采用2.4.18。其中MPEG-4編碼優(yōu)化測(cè)試是在ARM DeveloperSuite(ADS)version 1.2中完成。 本課題為在ARM平臺(tái)實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控的設(shè)計(jì)做了有益的探索性嘗試，對(duì)今后進(jìn)一步完成遠(yuǎn)程嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著積極的意義。
標(biāo)簽： ARM 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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以嵌入式計(jì)算機(jī)為技術(shù)核心的嵌入式系統(tǒng)是繼網(wǎng)絡(luò)之后，又一個(gè)IT領(lǐng)域新的技術(shù)發(fā)展方向。由于嵌入式系統(tǒng)具有體積小、性能強(qiáng)、功耗低、可靠性高等特點(diǎn)，目前已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在國(guó)防、消費(fèi)電子、信息家電、網(wǎng)絡(luò)通信、工業(yè)控制等領(lǐng)域。其中具有代表意義的是32位的控制器和嵌入式操作系統(tǒng)的應(yīng)用。 本文是以弧焊機(jī)器人的焊縫跟蹤系統(tǒng)為例，研究了基于嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ和32位ARM微處理器的嵌入式系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)。該焊縫跟蹤應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)例實(shí)現(xiàn)的功能是使弧焊機(jī)器人能及時(shí)檢測(cè)并自動(dòng)糾正當(dāng)前焊接點(diǎn)與焊縫之間出現(xiàn)的偏差，以提高弧焊機(jī)器人的智能化水平。 論文首先介紹了32位的ARM控制器工作原理，然后介紹了嵌入式操作系統(tǒng)的工作原理以及焊縫信號(hào)的處理原理，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了弧焊機(jī)器人焊縫跟蹤系統(tǒng)的硬件電路，最后完成了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ在S3C44BOX上的移植工作，并且編寫(xiě)和調(diào)試了控制軟件。基本上達(dá)到了控制要求。
標(biāo)簽： ARM COS 嵌入式 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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邊界掃描技術(shù)是一種應(yīng)用于數(shù)字集成電路器件的標(biāo)準(zhǔn)化可測(cè)試性設(shè)計(jì)方法，它提供了對(duì)電路板上元件的功能、互連及相互間影響進(jìn)行測(cè)試的一種新方案，極大地方便了系統(tǒng)電路的測(cè)試。本文基于IEEE 1149.1標(biāo)準(zhǔn)剖析了JTAG邊界掃描測(cè)試的精髓，分析了其組成，功能與時(shí)序控制等關(guān)鍵技術(shù)。 應(yīng)用在FPGA芯片中的邊界掃描電路側(cè)重于電路板級(jí)測(cè)試，兼顧芯片功能測(cè)試，同時(shí)提供JTAG下載方式。針對(duì)在FPGA芯片中的應(yīng)用特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一種邊界掃描電路，應(yīng)用于自行設(shè)計(jì)的FPGA結(jié)構(gòu)之中。除了基本的測(cè)試功能外，加入了對(duì)FPGA芯片進(jìn)行配置、回讀以及用戶自定義測(cè)試等功能。 通過(guò)仿真驗(yàn)證，所設(shè)計(jì)的邊界掃描電路可實(shí)現(xiàn)FPGA芯片的測(cè)試、配置和回讀等功能，并符合IEEE 11491.1邊界掃描標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，達(dá)到設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： JTAG FPGA 邊界掃描 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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常用的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理的器件有可編程的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)芯片(如AD系列、TI系列)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)等。在工程實(shí)踐中,往往要求對(duì)信號(hào)處理要有高速性、實(shí)時(shí)性和靈活性,而已有的一些軟件和硬件實(shí)現(xiàn)方式則難以同時(shí)達(dá)到這幾方面的要求。隨著可編程邏輯器件和EDA技術(shù)的發(fā)展,使用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理,既具有實(shí)時(shí)性,又兼顧了一定的靈活性。FPGA具有的靈活的可編程邏輯可以方便的實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字信號(hào)處理,突破了并行處理、流水級(jí)數(shù)的限制,有效地利用了片上資源,加上反復(fù)的可編程能力,越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外從事數(shù)字信號(hào)處理的研究者所青睞。 FIR數(shù)字濾波器以其良好的線性特性被廣泛使用,屬于數(shù)字信號(hào)處理的基本模塊之一。本論文對(duì)基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究,所做的主要工作如下： 1.介紹了FIR數(shù)字濾波器的基本理論和FPGA的基本概況,以及FPGA設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則和常用的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想與技巧。 2.以FIR數(shù)字濾波器的基本理論為依據(jù),使用分布式算法為濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)算法,并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的討論。針對(duì)分布式算法中查找表規(guī)模過(guò)大的缺點(diǎn),采用優(yōu)化分布式算法的多塊查找表方式使得硬件規(guī)模極大的減小。 3.設(shè)計(jì)出一個(gè)192階的FIR濾波器實(shí)例。其系統(tǒng)要求為：定點(diǎn)16位輸入、定點(diǎn)12位系數(shù)、定點(diǎn)16位輸出,采樣率為75MHz。設(shè)計(jì)用Quartus II軟件進(jìn)行仿真,并將其仿真結(jié)果與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。 仿真結(jié)果表明,本論文設(shè)計(jì)的濾波器硬件規(guī)模較小,采樣率達(dá)到了75MHz。同時(shí)只要將查找表進(jìn)行相應(yīng)的改動(dòng),就能分別實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器,體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的靈活性。
標(biāo)簽： FPGA FIR 數(shù)字濾波器
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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H.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標(biāo)準(zhǔn)，采用了近幾年視頻編碼方面的先進(jìn)技術(shù)，以較高編碼效率和網(wǎng)絡(luò)友好性成為新一代國(guó)際視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)。 本文以實(shí)現(xiàn)D1格式的H.264/AVC實(shí)時(shí)編碼器為目標(biāo)，作者負(fù)責(zé)系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)，軟硬件劃分以及部分模塊的硬件算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。通過(guò)對(duì)H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復(fù)雜度的評(píng)估，算法特點(diǎn)的分析，同時(shí)考慮到編碼器系統(tǒng)的可伸縮性，可擴(kuò)展性，本文采用了DSP+FPGA的系統(tǒng)架構(gòu)。DSP充當(dāng)核心處理器，而FPGA作為協(xié)處理器，針對(duì)編碼器中最復(fù)雜耗時(shí)的模塊一運(yùn)動(dòng)估計(jì)模塊，設(shè)計(jì)相應(yīng)的硬件加速引擎，以提供編碼器所需要的實(shí)時(shí)性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償混合編碼方案，其中一個(gè)主要的不同在于幀間預(yù)測(cè)采用了可變塊尺寸的運(yùn)動(dòng)估計(jì)，同時(shí)運(yùn)動(dòng)向量精度提高到1/4像素。更小和更多形狀的塊分割模式的采用，以及更加精確的亞像素位置的預(yù)測(cè)，可以改善運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償精度，提高圖像質(zhì)量和編碼效率，但同時(shí)也大大增加了編碼器的復(fù)雜度，因此需要設(shè)計(jì)專門(mén)的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運(yùn)動(dòng)估計(jì)基于FPGA的硬件算法設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括整像素搜索，像素插值，亞像素(1/2，1/4)搜索以及多模式選擇(支持全部七種塊分割模式)。設(shè)計(jì)中，將多處理器技術(shù)和流水線技術(shù)相結(jié)合，提供高性能的并行計(jì)算能力，同時(shí)，采用合理的存儲(chǔ)器組織結(jié)構(gòu)以提供高數(shù)據(jù)吞吐量，滿足運(yùn)算的帶寬要求，并使編碼器具有較好的可伸縮性。最后，在Modelsim環(huán)境下建立測(cè)試平臺(tái)，完成了對(duì)整個(gè)設(shè)計(jì)的RTL級(jí)的仿真驗(yàn)證，并針對(duì)Altera公司的FPGA芯片stratixⅡ系列的EP2S60-4器件進(jìn)行優(yōu)化，從而使工作頻率最終達(dá)到134MHz，分析數(shù)據(jù)表明該模塊能夠滿足編碼器的實(shí)時(shí)性要求。
標(biāo)簽： DSPFPGA H264 264 AVC
上傳時(shí)間： 2013-07-24
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本文介紹了單片機(jī)在鍋爐溫度控制上的應(yīng)用，主要是以87C51 單片機(jī)作為控制器核心，結(jié)合溫度傳感變送器、A/D 轉(zhuǎn)換器、LED 顯示器、D/A 轉(zhuǎn)換器，模擬多路開(kāi)關(guān)等，組成一個(gè)八通道的鍋爐溫度控
標(biāo)簽： 單片機(jī) 中的應(yīng)用 鍋爐 溫度控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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簡(jiǎn)介 探討了在PC機(jī)中用Visual Basic下的Microsoft Comm control控件與使用C51編程的MCS\ 51單片機(jī)之間的串行通信的方法,以及在VB中怎樣處理二進(jìn)制碼,并給出了演示程序和通信協(xié)議。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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8051系列是至今為止最成功的單片機(jī)之一，在FPGA平臺(tái)上研究帶硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器的8051是對(duì)其在SoC及專用化的方向上的一次邁進(jìn)。文章首先介紹了8051的基本架構(gòu)，包括硬件模塊、指令系統(tǒng)、內(nèi)存分配以及基本外設(shè)。然后講解了在設(shè)計(jì)8051時(shí)如何劃分模塊，每個(gè)模塊的功能與設(shè)計(jì)，同時(shí)也介紹了如何設(shè)計(jì)流水線來(lái)加速8051的處理速度。對(duì)于浮點(diǎn)運(yùn)算器，文章介紹了IEEE浮點(diǎn)數(shù)的表示方法，包括各種特殊值的表示方法以及作用。在探討浮點(diǎn)運(yùn)算器設(shè)計(jì)的時(shí)候首先是給出了模塊的劃分及其實(shí)現(xiàn)的功能，然后以生動(dòng)的實(shí)例介紹了加減乘除四種浮點(diǎn)運(yùn)算的算法。在介紹完8051與浮點(diǎn)運(yùn)算器設(shè)計(jì)以后，文章介紹了如何將浮點(diǎn)運(yùn)算器集成到8051上，包括硬件上的數(shù)據(jù)線接口和控制線接口，以及軟件中如何運(yùn)用硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器。最后文章給出了此設(shè)計(jì)在ModelSim上的仿真結(jié)果以及在CyclonelIFPGA芯片上的驗(yàn)證過(guò)程，可以清楚地看到，與KeilC51軟件庫(kù)的浮點(diǎn)運(yùn)算相比，加法運(yùn)算從186個(gè)時(shí)鐘周期減少到4個(gè)時(shí)鐘周期，減法運(yùn)算從200個(gè)時(shí)鐘周期減少到4個(gè)時(shí)鐘周期，乘法運(yùn)算從241個(gè)時(shí)鐘周期減少到4個(gè)時(shí)鐘周期，而除法則由原來(lái)的¨lO個(gè)時(shí)鐘周期減少到4個(gè)時(shí)鐘周期，可見(jiàn)硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器使8051在運(yùn)算能力上有了質(zhì)的提高。 筆者也在“Google”和“百度”搜索引擎上，以及“維普數(shù)據(jù)論文網(wǎng)’’上搜索過(guò)，都沒(méi)有發(fā)現(xiàn)有類(lèi)似的設(shè)計(jì)，帶硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器的8051可謂是一次創(chuàng)新，希望在實(shí)際應(yīng)用中能有用武之地。
標(biāo)簽： FPGA 8051 硬件 浮點(diǎn)運(yùn)算器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著我國(guó)信息化發(fā)展進(jìn)程加快，信息化覆蓋面擴(kuò)大，信息安全問(wèn)題也就隨之增多，其影響和后果也更加廣泛和嚴(yán)重。同時(shí)，信息安全及其對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展、國(guó)家安全和社會(huì)穩(wěn)定的重大影響，正日益突出地顯現(xiàn)出來(lái)，受到越來(lái)越多的關(guān)注。在和平年代，通過(guò)對(duì)信息載體進(jìn)行大規(guī)模的物理破壞，從而達(dá)到危害信息安全的目的，在一定程度上是行不通的。然而，在信息安全的角力上，破壞者從來(lái)都沒(méi)有放棄過(guò)，他們把目標(biāo)對(duì)準(zhǔn)了信息載體中的數(shù)據(jù)，由于數(shù)據(jù)的易失性，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)成為信息安全中的最大隱患，同時(shí)也是破壞信息安全的一個(gè)突破口。 本文提出研制硬盤(pán)加密卡的主要目的是為了防止對(duì)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)的竊取，保護(hù)硬盤(pán)中的數(shù)據(jù)。破壞者在得到硬盤(pán)后，也不能夠得到硬盤(pán)中的數(shù)據(jù)，從而達(dá)到保護(hù)信息安全的目的。加密卡提供兩個(gè)符合ATA-6標(biāo)準(zhǔn)的接口，串接在主板IDE接口和硬盤(pán)之間。存儲(chǔ)在硬盤(pán)上的數(shù)據(jù)，是經(jīng)過(guò)加密以后的加密數(shù)據(jù)；從硬盤(pán)上讀出的數(shù)據(jù)，必須經(jīng)過(guò)該卡的解密才可被正常使用，否則只是一堆亂碼。加密卡采用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)IDE接口和加密算法，以減小加解密帶來(lái)的速度上的影響。 論文的工作重點(diǎn)主要有以下幾個(gè)方面的內(nèi)容：FPGA及VHDL語(yǔ)言的研究，ATA協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)研究及IDE接口的FPGA實(shí)現(xiàn)。論文對(duì)ATA協(xié)議做了細(xì)致的研究，分析了硬盤(pán)接口的工作機(jī)制以及主機(jī)與硬盤(pán)之間的通信協(xié)議，并在此基礎(chǔ)上，重點(diǎn)研究了用FPGA的編程功能來(lái)實(shí)現(xiàn)一個(gè)計(jì)算機(jī)硬件底層接口協(xié)議的方法，詳細(xì)介紹了芯片的內(nèi)部框圖及FPGA的軟件流程圖，提出了在實(shí)現(xiàn)過(guò)程中應(yīng)注意的要點(diǎn)，最終用FPGA構(gòu)建了一個(gè)雙向IDE硬盤(pán)通道，實(shí)現(xiàn)了兩套符合ATA-6規(guī)范的IDE接口。
標(biāo)簽： FPGA 硬盤(pán) 加密卡 中的應(yīng)用
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