AVR-51多功能實(shí)驗(yàn)開發(fā)板電原理圖。詳細(xì)圖解，作板子更簡(jiǎn)單
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實(shí)現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中，判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時(shí)需要進(jìn)行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運(yùn)算，計(jì)算特定電壓空間矢量作用時(shí)間時(shí)需要進(jìn)行正弦、余弦三角函數(shù)的運(yùn)算以及過飽和情況下的歸一化處理過程，同時(shí)，在整個(gè)SVPWM算法中還包含了無理數(shù)的運(yùn)算，這些復(fù)雜計(jì)算不可避免地會(huì)產(chǎn)生大量計(jì)算誤差，對(duì)高精度實(shí)時(shí)控制產(chǎn)生不可忽視的影響，而且這些復(fù)雜運(yùn)算的計(jì)算量大，對(duì)系統(tǒng)的處理速度要求高，程序設(shè)計(jì)復(fù)雜，系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)，占用系統(tǒng)資源多。因此，從工程實(shí)際應(yīng)用的角度出發(fā)，需要對(duì)常規(guī)SVPWM算法進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法，只需進(jìn)行普通的四則運(yùn)算，計(jì)算非常簡(jiǎn)單，克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點(diǎn)，同時(shí)，采用交叉分配零電壓空間矢量，并將零電壓空間矢量的切換點(diǎn)置于各扇區(qū)中點(diǎn)的方法，達(dá)到降低三相橋式逆變電路中開關(guān)器件開關(guān)損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力，傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求，而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實(shí)現(xiàn)SVPWM的控制功能，在實(shí)時(shí)性、靈活性等方面有著MCU、DSP無法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對(duì)優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進(jìn)行建模和仿真，當(dāng)仿真效果達(dá)到SVPWM系統(tǒng)控制要求后，在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)輸入方法與原理圖設(shè)計(jì)輸入方法相結(jié)合的混合設(shè)計(jì)輸入方法進(jìn)行FPGA/CPLD的電路設(shè)計(jì)與輸入，建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型，然后利用ISESimulator（VHDL/Verilog）仿真器進(jìn)行功能仿真和性能分析，驗(yàn)證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設(shè)計(jì)方案的可行性和有效性。
標(biāo)簽： FPGACPLD SVPWM 算法優(yōu)化
上傳時(shí)間： 2013-07-30
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本文主要研究采用以太網(wǎng)接口芯片RTL8019AS和TCP/IP協(xié)議實(shí)現(xiàn)嵌入式WEB服務(wù)器，此服務(wù)器可以使各種帶串口的工控設(shè)備和數(shù)據(jù)采集設(shè)備很容易地連接到Internet，這樣就能夠利用Internet實(shí)現(xiàn)對(duì)各種嵌入式設(shè)備的低成本遠(yuǎn)程訪問和資源共享。 本研究實(shí)現(xiàn)的嵌入式WEB服務(wù)器以STC89C51系列單片機(jī)為核心，用其串口作為與嵌入式設(shè)備的接口，用RTL8019AS芯片和RJ-45作為以太網(wǎng)接口，并通過軟件實(shí)現(xiàn)RS-232與TCP/IP協(xié)議的轉(zhuǎn)換，通過以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)嵌入式設(shè)備與遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)之間的雙向數(shù)據(jù)通信，給出了硬件設(shè)計(jì)和軟件實(shí)現(xiàn)方案。硬件主要研究微控制器和以太網(wǎng)控制芯片之間的接口設(shè)計(jì)和以太網(wǎng)控制芯片RTL8019AS的驅(qū)動(dòng)。軟件部分研究實(shí)現(xiàn)了TCP/IP的各層協(xié)議，包含了ARP、IP、ICMP、UDP、TCP、HTTP等，在實(shí)際中得以應(yīng)用，如對(duì)于蓄電池電壓的遠(yuǎn)程檢測(cè)等。 研究結(jié)果表明，利用嵌入式WEB服務(wù)器將嵌入式設(shè)備連入Internet網(wǎng)絡(luò)是切實(shí)可行的。經(jīng)實(shí)驗(yàn)測(cè)試整個(gè)系統(tǒng)占用資源少，成本較低、移植性較好，能夠完成常用的相關(guān)網(wǎng)絡(luò)通訊功能，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸可靠性較好。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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藍(lán)牙（Bluetooth）技術(shù)是近年來國(guó)外先進(jìn)國(guó)家研究發(fā)展最快的短程無線通信技術(shù)之一，能夠廣泛地應(yīng)用于工業(yè)短距離無線控制裝置、近距離移動(dòng)無線控制設(shè)備、機(jī)器人控制、辦公自動(dòng)化及多媒體娛樂設(shè)備等局部范圍內(nèi)無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)念I(lǐng)域中。在我國(guó),由于對(duì)藍(lán)牙技術(shù)的研究還處于研究開發(fā)的初級(jí)階段, 還沒有形成藍(lán)牙數(shù)據(jù)短距離無線通信的一套開放性應(yīng)用標(biāo)準(zhǔn)。 在無線音頻傳輸領(lǐng)域內(nèi)，傳統(tǒng)的基于模擬調(diào)制方式的無線音頻傳輸由于抗干擾能力較差，傳輸?shù)囊纛l質(zhì)量會(huì)受到較大的影響，而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的藍(lán)牙音頻產(chǎn)品僅支持單聲道語(yǔ)音傳輸。所以，對(duì)基于藍(lán)牙技術(shù)的高品質(zhì)多通道音頻傳輸技術(shù)的研究將具有一定的技術(shù)創(chuàng)新性，在無線音頻傳輸領(lǐng)域也具有較為廣闊的市場(chǎng)前景。 本文以嵌入式藍(lán)牙技術(shù)與音頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)為研究開發(fā)課題，參考國(guó)外藍(lán)牙技術(shù)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn),利用功能模塊單元與嵌入式技術(shù),目標(biāo)是研制一種基于嵌入式開發(fā)應(yīng)用的高品質(zhì)雙聲道藍(lán)牙無線音頻傳輸系統(tǒng)。本系統(tǒng)通過對(duì)雙聲道線性模擬音源的數(shù)字化MP3編解碼處理，結(jié)合基于嵌入式應(yīng)用的簡(jiǎn)化后的HCI層藍(lán)牙應(yīng)用協(xié)議，實(shí)現(xiàn)了藍(lán)牙信道帶寬內(nèi)的高品質(zhì)雙聲道音頻信號(hào)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)的傳輸。 在硬件設(shè)計(jì)上，系統(tǒng)采用了模塊化設(shè)計(jì)思想。發(fā)送端和接收端由音頻處理模塊、控制傳輸模塊和無線模塊三部分構(gòu)成。其中，音頻處理模塊以MAS3587音頻處理芯片為核心，負(fù)責(zé)音頻信號(hào)的AD采樣、MP3壓縮和解壓縮以及DA還原等工作；控制傳輸模塊以MSP430F169為核心，負(fù)責(zé)MP3數(shù)據(jù)幀的高速傳輸以及藍(lán)牙接口協(xié)議控制；無線模塊采用藍(lán)牙單芯片解決方案（集成藍(lán)牙射頻、基帶和鏈路管理等），負(fù)責(zé)MP3數(shù)據(jù)幀的射頻發(fā)送和接收。模塊與模塊之間采用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)接口方式連接。音頻處理模塊和控制傳輸模塊之間采用DMA方式的通用并口（PIO）；控制傳輸模塊與藍(lán)牙模塊之間采用DMA方式的通用異步串口（UART）。 在軟件設(shè)計(jì)上，系統(tǒng)主要由藍(lán)牙協(xié)議解釋、傳輸控制和芯片驅(qū)動(dòng)三部分構(gòu)成。在藍(lán)牙協(xié)議解釋上，系統(tǒng)采用了基于HCI層的ACL數(shù)據(jù)包透明傳輸方式；在傳輸控制上，采用了基于通用并口（PIO）和異步串口（UART）的DMA方式高效率批量數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)；芯片驅(qū)動(dòng)主要指對(duì)MAS3587的基本配置。 對(duì)目標(biāo)系統(tǒng)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)采用了目前流行的音頻測(cè)試虛擬儀器軟件Adobe Audition 1.5。實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目包括掃頻測(cè)試、音樂測(cè)試、聽覺測(cè)試、距離測(cè)試以及抗干擾測(cè)試等。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，輸入音源在經(jīng)過MP3編碼、發(fā)射、接收及MP3解碼后，音頻質(zhì)量基本上沒受影響，實(shí)際雙聲道音質(zhì)接近于CD音質(zhì)，而無線傳輸?shù)目煽啃赃h(yuǎn)高于模擬無線音頻傳輸，幾乎沒有斷音與錯(cuò)音，充分體現(xiàn)了嵌入式藍(lán)牙無線技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
標(biāo)簽： 嵌入式 傳輸 藍(lán)牙技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-05-27
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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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十多年來，隨著信息技術(shù)、電子技術(shù)和通訊技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)獲得了空前的應(yīng)用和發(fā)展。隨著嵌入式應(yīng)用系統(tǒng)功能復(fù)雜度的提高、對(duì)軟件產(chǎn)品的非功能約束的特別關(guān)注以及由于市場(chǎng)的激烈競(jìng)爭(zhēng)導(dǎo)致嵌入式軟件推出周期的縮短，都使得嵌入式軟件開發(fā)人員面臨著嚴(yán)峻的危機(jī)和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法已經(jīng)顯得力不從心，于是嵌入式軟件開發(fā)人員在軟件開發(fā)中引入了目前較為流行的“面向?qū)ο蠓椒?OO)”，．但是目前對(duì)該方法的應(yīng)用還只是停留在傳統(tǒng)的以編程為中心的嵌入式軟件開發(fā)方法上，不能很好地保證軟件復(fù)用和代碼的重用，因此難以滿足市場(chǎng)對(duì)嵌入式軟件開發(fā)效率和開發(fā)質(zhì)量的要求。 本課題的研究?jī)?nèi)容是應(yīng)用面向?qū)ο蠓椒ǖ目蚣芗夹g(shù)，對(duì)嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的專有結(jié)構(gòu)組件進(jìn)行封裝，創(chuàng)新性地提出了面向嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的通用實(shí)時(shí)框架ARTIC(Abstract real-time contrO1)。ARTIC框架除了具有框架的共有優(yōu)點(diǎn)一最大限度實(shí)現(xiàn)軟件重用外，最突出的是具備以下兩個(gè)特點(diǎn)： 1、功能和非功能的分離 在應(yīng)用面向?qū)ο蟮募夹g(shù)時(shí)，傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)方法關(guān)注的重點(diǎn)是軟件結(jié)構(gòu)和功能分解，、忽略了嵌入式環(huán)境下特殊的非功能性要求。為了在實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)功能需求的同時(shí)，保證軟件系統(tǒng)的非功能性需求的實(shí)現(xiàn)，ARTIC框架引入了面向方面的思想，、把系統(tǒng)的非功能性需求從功能模塊中分離出來，為它們單獨(dú)設(shè)計(jì)組件。開發(fā)人員在應(yīng)用該框架進(jìn)行嵌入式軟件設(shè)計(jì)時(shí)，只需要關(guān)注功能需求的實(shí)現(xiàn)，對(duì)于實(shí)時(shí)性、調(diào)度等非功能需求的實(shí)現(xiàn)可以通過調(diào)用ARTIC提供的時(shí)間管理模型和任務(wù)調(diào)度模型直接實(shí)現(xiàn)。 2、基于狀態(tài)機(jī)的主動(dòng)對(duì)象設(shè)計(jì)模式 根據(jù)嵌入式系統(tǒng)通常由多個(gè)控制線程組成的特點(diǎn)，應(yīng)用基于狀態(tài)機(jī)的主動(dòng)對(duì)象設(shè)計(jì)模式，把嵌入式軟件系統(tǒng)構(gòu)建成多個(gè)主動(dòng)對(duì)象的緝合。相對(duì)于傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠓椒ǎ疚奶岢龅闹鲃?dòng)對(duì)象的最大特點(diǎn)在于：它提供對(duì)事件隊(duì)列、控制線程和表示主動(dòng)對(duì)象動(dòng)態(tài)行為狀態(tài)機(jī)等的封裝，并且該模式可以直接支持嵌入式系統(tǒng)的并行性。 ARTIC框架的應(yīng)用能夠幫助嵌入式軟件的開發(fā)人員快速地開發(fā)出高質(zhì)量的嵌入式軟件，除此之外，因?yàn)樗艘粋€(gè)微小的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)(RTOS) 報(bào)包裝，在某些場(chǎng)合可以作為一個(gè)簡(jiǎn)易的RTOS使用。為了驗(yàn)證ARTIC的性能，本文將該框架應(yīng)用于硬幣搬送實(shí)時(shí)控制系統(tǒng)的開發(fā)設(shè)計(jì)，從該系統(tǒng)的應(yīng)用中充分體現(xiàn)了ARTIC框架的優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： 嵌入式系統(tǒng) 軟件開發(fā)
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)與嵌入式控制技術(shù)的迅速發(fā)展，作為傳統(tǒng)運(yùn)輸行業(yè)的鐵路系統(tǒng)對(duì)此也有了新的要求，列車通信網(wǎng)絡(luò)應(yīng)運(yùn)而生。經(jīng)過多年的發(fā)展，國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)為了規(guī)范列車通信網(wǎng)絡(luò)，于1999年通過了IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)。該標(biāo)準(zhǔn)將列車通信網(wǎng)絡(luò)分為兩條總線：絞線式列車總線(WTB)和多功能車輛總線(MVB)。MVB是一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)通信介質(zhì)，為掛在其上的設(shè)備傳輸和交換數(shù)據(jù)。而多功能車輛總線控制器(MVBC)是MVB與MVB實(shí)際物理層之間的接口，其主要實(shí)現(xiàn)MVB數(shù)據(jù)鏈路層的功能。由于該項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)仍被國(guó)外公司壟斷，因此開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的MVBC迫在眉睫。 鑒于上述原因，本文深入研究了IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)MVBC的技術(shù)特點(diǎn)，本文提出了使用FPGA來實(shí)現(xiàn)其具體功能的方案。掛在MVB總線上的設(shè)備分為五類，他們的功能各不相同。而支持4類設(shè)備的MVBC具有設(shè)備狀態(tài)、過程數(shù)據(jù)、消息數(shù)據(jù)通信和總線管理功能，并且兼容2類和3類設(shè)備。本文的目的就是用FPGA實(shí)現(xiàn)支持4類設(shè)備的MVBC。 本文采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法。整個(gè)MVBC主要?jiǎng)澐譃椋壕幋a模塊、譯碼模塊、冗余控制模塊、報(bào)文分析單元、通信存儲(chǔ)控制器、主控制單元、地址邏輯模塊。在整個(gè)開發(fā)流程中，使用Xilinx的ISE集成開發(fā)環(huán)境。使用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言對(duì)上述各個(gè)模塊進(jìn)行RTL級(jí)描述，并用Synplify Pro進(jìn)行綜合。最后，在ModelSim中對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了布線后仿真和驗(yàn)證。 在實(shí)驗(yàn)室條件下，通過嚴(yán)格的仿真驗(yàn)證后，其結(jié)果證明了本文設(shè)計(jì)的模塊達(dá)到了IEC61375-1標(biāo)準(zhǔn)的要求。因此，用FPGA實(shí)現(xiàn)MVBC這一方案具有可操作性。 關(guān)鍵詞：列車通信網(wǎng)；多功能車輛總線；多功能車輛總線控制器；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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隨著圖像處理技術(shù)的不斷發(fā)展，圖像處理技術(shù)在國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)生活的各個(gè)方面都得到了廣泛的運(yùn)用。與此同時(shí)，人們對(duì)圖像處理的要求也越來越高。傳統(tǒng)的數(shù)字圖像處理器件主要有專用集成芯片（Application Specific Integrated Circuit）和數(shù)字信號(hào)處理器（Digital Signal Process）。進(jìn)入20世紀(jì)以來，伴隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA以其應(yīng)用靈活、集成度高、功能強(qiáng)大、設(shè)計(jì)周期短、開發(fā)成本低的特點(diǎn)，越來越多地被應(yīng)用在圖像處理領(lǐng)域。大量實(shí)踐證明，F(xiàn)PGA的并行處理能力與流水線作業(yè)能顯著地提高圖像處理的速度，因此基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)有著廣闊的發(fā)展前景。 本文研究的是一個(gè)在嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)下的圖像預(yù)處理子系統(tǒng)。首先實(shí)現(xiàn)了一個(gè)通用可重復(fù)配置的圖像處理算法研究硬件平臺(tái)，完成圖像的采集、接收、處理、存儲(chǔ)、輸出等功能。由于FPGA本身具有完全的可重復(fù)配置性，所以該架構(gòu)的硬件平臺(tái)可以很方便的升級(jí)和重復(fù)配置。其次在該平臺(tái)上，本文使用Verilog HDL硬件語(yǔ)言在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了多種圖像預(yù)處理算法。在實(shí)現(xiàn)過程中，為了充分發(fā)揮FPGA在并行處理方面的強(qiáng)大功能，本文對(duì)算法做了一定的改進(jìn)，使其盡量能使用并行處理的方式來完成。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本圖像預(yù)處理系統(tǒng)能在毫秒級(jí)高速地完成多種圖像算法，完全能夠滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)50幀/秒的輸出要求。 最后根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在實(shí)際運(yùn)用中出現(xiàn)的噪聲類型多樣化的情況，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種基于反饋理論的圖像處理效果控制模塊。該模塊能通過對(duì)處理后圖像峰值信噪比（PSNR）的分析，控制FPGA對(duì)下一幅圖像的噪聲采用更有針對(duì)性的圖像處理方法。
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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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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隨著我國(guó)工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷急劇增加，特別是沖擊性、非線性負(fù)荷所占比重不斷加大，使得供電電壓發(fā)生波動(dòng)和閃變，嚴(yán)重影響著電網(wǎng)的電能質(zhì)量。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-3-7以及國(guó)標(biāo)GB12326-2000，電壓波動(dòng)和閃變己成為衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。 電壓波動(dòng)和閃變作為衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，能更直接、迅速地反映出電網(wǎng)的供電質(zhì)量。然而，目前國(guó)內(nèi)還沒有很好的電壓波動(dòng)與閃變測(cè)量的數(shù)字信號(hào)處理方法。為此，論文在深入研究電壓波動(dòng)和閃變測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于Simulink/DSP Builder的數(shù)字信號(hào)處理的FPGA設(shè)計(jì)方法，利用DSP Builder工具將Simulink的模型文件(．mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語(yǔ)言VHDL文件，避免了VHDL語(yǔ)言手動(dòng)編寫系統(tǒng)的煩瑣過程，從而能夠?qū)⒏嗑杏谙到y(tǒng)算法的優(yōu)化上。該方法充分利用Matlab/Simulink系統(tǒng)建模的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也能夠發(fā)揮FPGA并行執(zhí)行速度快、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。 論文首先介紹了電壓波動(dòng)和閃變的基木概念、特征量，闡述了電壓波動(dòng)與閃變的測(cè)量原理，分析比較了現(xiàn)有測(cè)量方法和裝置的特點(diǎn)和優(yōu)劣。然后依據(jù)電壓波動(dòng)與閃變測(cè)量的IEC標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)電壓波動(dòng)與閃變測(cè)量模擬仿真的基礎(chǔ)上研究其數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法，即采用數(shù)字濾波的方式在Simulink/DSP Builder工具下設(shè)計(jì)電壓波動(dòng)與閃變測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)字模型。同時(shí)在ModelSim SE6.1d軟件下進(jìn)行了系統(tǒng)功能仿真，并且在Altera公司的FPGA設(shè)計(jì)軟件QuartusⅡ6.0下進(jìn)行了系統(tǒng)時(shí)序仿真。 仿真結(jié)果表明，基于Simulink/DSP Builder窗口化的數(shù)字信號(hào)處理的FPGA設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、快捷高效，能夠滿足電壓波動(dòng)和閃變測(cè)量最初的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，為進(jìn)一步從事電壓波動(dòng)和閃變測(cè)量研究提供了一種全新的設(shè)計(jì)理念，具有一定的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
標(biāo)簽： FPGA 電壓波動(dòng) 測(cè)量
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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