JPEG2000是新一代的靜態圖像壓縮標準，它相比JPEG有很多新的特性，如漸進傳輸和感興趣區域編碼等，因而它具有廣闊的應用前景，特別是在數碼相機、PDA等便攜式設備中。 JPEG2000的核心主要包括小波變換和基于最優化截斷點的嵌入式塊編碼(EBCOT)算法，其計算復雜度遠遠高于JPEG，完全采用軟件方案實現將會占用大量的處理器時間和內存開銷，而且速度較慢，實時處理的能力較差。為了推廣JPEG2000在便攜式產品、消費類電子產品中的應用，打開巨大的潛在市場，研究硬件實現的算法實時處理方案具有重要的應用價值。 EBCOT算法是一個兩層的編碼引擎，其中的上下文編碼的運算量約占到總運算量的50％，是提高編碼速度的關鍵算法之一。由于上下文編碼大部分都是邏輯運算，沒有復雜的數學運算，但邏輯控制流程復雜繁瑣，對存儲器訪問頻繁，采用DSP或者其他的通用處理器通過指令控制實現該算法，未能顯著提高編碼速度。本文采用FPGA芯片，以電路邏輯的方式來實現該算法并進行優化，在研究和分析了上下文編碼算法運算特點的基礎上，設計了列判斷和交錯存儲相結合的硬件實現方案，并采用硬件描述語言Verilog在寄存器傳輸級描述了相應的硬件電路。通過功能仿真和邏輯綜合后，所獲得的上下文編碼模塊最大時鐘頻率為101MHz，且能在130ms內完成對一幅512×512灰度圖像的編碼，性能比Jasper軟件中的實現方案提高了75％。 JPEG2000的一個重要特性是其具有漸進傳輸的能力，而碼流組織是獲得漸進傳輸特性的技術關鍵。碼流組織通過在輸出碼流中安排數據包的先后順序來實現漸進傳輸的目的。本文對JPEG2000中實現漸進傳輸的機制進行了分析，并研究了碼流組織的算法實現。 為了對JPEG2000算法實現進行驗證，本文設計了基于FPGA和ARM的驗證實驗平臺，其中FPGA主要完成算法中運算量較大的小波變換、上下文編碼和算術編碼，而ARM處理器則完成碼流組織、數據打包以及和PC機的通信。本文在該平臺上對所設計的上下文編碼算法和碼流組織模塊的設計進行了驗證，實驗結果表明本文設計的算法模塊功能正確，并在一定程度上提高了編碼速度。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著現代雷達技術的不斷發展,電子偵察設備面臨電磁環境日益復雜多變,發展寬帶化、數字化、多功能、軟件化的電子偵察設備已是一項重要的任務.然而,目前的寬帶A/D與后續DSP之間的工作速率總有一到兩個數量級的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統數字化的最大障礙.通信領域軟件無線電的成功應用為電子偵察系統的發展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術的快速發展,以及FPGA的廣泛應用,在很大程度上影響了數字電路的設計與開發.這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續DSP之間的瓶頸問題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數字下變頻結構,并從軟件無線電原理出發,從理論推導和計算機仿真兩方面對該結構進行了驗證,并進一步給出該結構改進方案以及改進的多相濾波數字下變頻結構的硬件實現方法.本文將多相濾波下變頻的并行結構應用到數字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來實現,不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問題,同時也大大提高了實時處理速度.經過多相濾波下變頻處理后的數據,在速率和數據量上都有大幅減少,達到了現有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設計了實驗電路,利用微機串口,與實驗目標板進行控制和數據交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對各種實現方法加以驗證和比較.
上傳時間： 2013-04-24
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隨著現代控制理論在機電技術領域的不斷發展，多電動機協調控制技術在機電控制系統中得到廣泛的應用，給嵌入式系統的數控應用提供了巨大機遇。傳統的伺服運動控制很難在處理大數據量、復雜算法時保證系統的靈活性和實時性。嵌入式系統是近年來發展起來的以應用為中心并且軟硬件可裁剪的實時系統，它的特點是高度自動化，響應速度快等，非常適合于要求實時的和多任務的場合。 本文以嵌入式數控系統為項目背景，研究設計了一種基于ARM和FPGA的嵌入式數控系統的方案。設計中，通過QuartusⅡ、ModelSim和Protel 99等電子設計自動化開發工具完成了一個高性能嵌入式軟硬件系統的設計及仿真驗證；采用了實用小巧的嵌入式實時操作系統μC／OS-Ⅱ，為應用系統的實時性提供了保證。該嵌入式數控系統滿足了用戶對應用系統實時性和快速處理的要求，具有較廣泛的應用前景。 通過本課題實踐表明，基于ARM和FPGA構建嵌入式數控系統的應用方案完全可行、合理，同傳統的人機交互系統設計相比，能大量地減輕研發任務，提高研發速度，能夠在短時間內得到控制性能優秀的數控系統。而μC／OS-Ⅱ實時操作系統的加入，使得系統很好地進行多任務處理，并保證了系統的實時性。
上傳時間： 2013-07-22
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本文研究基于ARM與FPGA的高速數據采集系統技術。論文完成了ARM+FPGA結構的共享存儲器結構設計，實現了ARMLinux系統的軟件設計，包括觸摸屏控制、LCD顯示、正弦插值算法設計以及各種顯示算法設計等。同時進行了信號的高速采集和處理的實際測試，對實驗測試數據進行了分析。 論文分別從軟件和硬件兩方面入手，闡述了基于ARM處理器和FPGA芯片的高速數據采集的硬件系統設計方法，以及基于ARMLinux操作系統的設備驅動程序設計和應用程序設計。 硬件方面，在FPGA平臺上，我們首先利用乒乓操作的方式將一路高速數據信號轉換成頻率為原來頻率1/4的4路低速數據信號，再將這四路數據分別存儲到4個FIFO中，然后再對這4個FIFO中的數據拼接并存儲在FPGA片上的雙端口雙時鐘RAM中，最后將FPGA的雙端口雙時鐘RAM掛載到ARM系統的總線上，實現了ARM和FPGA共享存儲器的系統結構，使ARM處理器可以直接讀取這個雙端口雙時鐘的RAM中的數據，從而大大提高了數據采集與處理的效率。在采樣頻率控制電路設計方面，我們通過使FIFO的數據存儲時鐘降低為標準狀態下的1/n實現數據采集頻率降為標準狀態的1/n，從而實現了由FPGA控制的可變頻率的數據采集系統。 軟件方面，為了更有效地管理和拓展系統功能，我們移植了ARMLinux操作系統，并在S3C2410平臺上設計實現了基于Linux操作系統的觸摸屏驅動程序設計、LCD驅動程序移植、自定義的FPGA模塊驅動程序設計、LCD顯示程序設計、多線程的應用程序設計。應用程序能夠控制FPGA數據采集系統工作。 在前端采樣頻率為125MHz情況下，系統可以正常工作。能夠實現對頻率在5MHz以下的信號波形的直接顯示；對5MHz至40MHz的信號，使用正弦插值算法進行處理，顯示效果良好。同時這種硬件結構可擴展性強，可以在此基礎上實現8路甚至16路緩沖的系統結構，可以使系統支持更高的采樣頻率。
上傳時間： 2013-07-04
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近年來，基于DSP和FPGA的運動控制系統己成為新一代運動控制系統的主流。基于DSP和FPGA的運動控制系統不僅具有信息處理能力強，而且具有開放性、實時性、可靠性的特點，因此在機器人運動控制領域具有重要的應用價值。 論文從步行康復訓練器的設計與制作出發，主要進行機器人的運動控制系統設計和研究。文章首先提出了多種運動控制系統的實現方案。根據它們的優缺點，選定以DSP和FPGA為核心進行運動控制系統平臺的設計。 論文詳細研究了以DSP和FPGA為核心實現運動控制系統的軟、硬件設計，利用DSP實現運動控制系統總體結構與相關功能模塊，利用FPGA實現運動控制系統地址譯碼電路、脈沖分配電路以及光電編碼器信號處理電路，并對以上電路系統進行了功能仿真和時序仿真。 結果表明，基于DSP和FPGA為核心的運動控制系統不僅實現了設計功能要求，同時提高了機器人運動控制系統的開放性、實時性和可靠性，并大大減小了系統的體積與功耗。
上傳時間： 2013-06-22
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進入20世紀90年代后，隨著全球信息化、智能化、網絡化的發展，嵌入式系統技術獲得了前所未有的發展空間。 嵌入式系統的最大特點之_是其所具有的目的性或針對性，即每一套嵌入式系統的開發設計都有其特殊的應用場合與特定功能，這也是嵌入式系統與通剛的計算機系統最主要的區別。由于嵌入式系統是為特定的目的而設計的，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用系統硬件上和軟件上的靈活性，就可以用最低的成本，最少的時間，快速的完成功能的轉換。 本課題的目的在于提出并設計一種基于ARM(Advanced RISC Machines)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)的可擴展功能嵌入式系統平臺，并完成了系統的硬件設計和PCI(Peripheral Component Interconnect)橋的固件設計。設計過程中采用美國ALTIUM公司的ALTIUM DESIGNER 6.0 EDA軟件開發了系統的硬件部分。在整個硬件開發環節中，充分采用高速PCB(Printed Circuit Board)的設計原則，并進行全面的電路仿真試驗，保證了硬件系統的高度可靠性。本系統承襲了ARM7系列處理器高性能、低功耗、低成本的優點，并充分考慮到用戶的需要，擴展了多種常用的外部設備接口以及藍牙無線接口等，為將米各種可能的應用提供了完善的硬件基礎。概括總結起來本文具體工作如下： 1．完全自主設計了具有高擴展性的基于LPC2292嵌入式處理器的嵌入式系統應用開發平臺。基于該硬件平臺，可以實現許多基于ARM架構處理器的嵌入式應剛而無需對硬什系統作出大的改變，如多協議轉換器、CAN(Control Area Network)總線網關、以太網關、各種工業控制應用等。并在具體的設計實踐中，總結出了嵌入式系統硬件平臺的設計原則及設計方法。 2．完成了基于CPLD的PCI橋接芯片的同什設計，在ARM硬件平臺上成功擴展了PCI設備，成功解決了ARM處理器和PCI從設備之間通訊的問題。 3．完成了對所開發的嵌入式系統硬件平臺的測試工作，完成了基于AT89C51的PCI測試卡軟硬件設計。基于此測試卡，可以實現對系統中的PCI通訊功能進行有效測試，以保證整個硬件系統正常、高效、穩定地運行。本系統的設計完成，使其可以作為嵌入式應用的二次開發或實驗平臺，用于工業產品開發及高校相關專業的實踐教學。
上傳時間： 2013-05-22
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電能是一種使用最為廣泛的能源，其應用程度已成為一個國家發展水平的主要標志之一。隨著計算機、電力電子和信息技術等高新產業的發展和普及，電能質量已成為電力部門及其用戶日益關注的問題，對電能質量監測和分析也具有重要的現實意義。本文主要對電能質量監測分析的相關理論和技術進行了研究，設計了基于DSP和ARM的雙CPU電能質量監測儀的硬件系統和軟件系統。 本文首先對電能質量當前國內外的研究現狀進行了分析，對電能質量相關分析方法進行了闡述，提出了電能質量監測儀的設計思路。本文采用雙CPU的硬件結構方式，利用ARM管理鍵盤和顯示等人機接口，采用高速數字信號處理器。TMS320LF2407作為運算單元，采用專門的14位AD轉換芯片來實現高精度的采樣，同時利用鎖相環電路硬件跟蹤電網頻率。軟件系統方面采用了模塊化設計，以便于軟件功能的改進和升級。在理論方面也有所研究，以諧波源-六脈動整流橋為研究對象，分析控制角和換相重疊角與諧波電流大小之間的關系，并通過PSCAD/EMTDC仿真驗證理論分析的準確性；對于暫態電能質量擾動采用小波變換進行檢測，并通過Matlab仿真驗證檢測效果。 本文最后對電能質量的實測數據進行分析，指出當前電能質量中存在的問題，并給出了相應的改善措施。對電能質量監測儀進行了誤差分析，并結合誤差的原因提出了軟件校正方法。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著社會的進步，經濟的發展以及我國入世以后汽車行業的迅速發展，使得國內交通車輛與日劇增，隨之帶來的交通擁擠、交通堵塞、車輛盜竊等一系列問題成為人們生活中最直接的安全隱患。運用無線通信技術、ARM技術和GPS定位技術的車輛監控系統可以有效的解決這些問題，滿足運輸效率和安全保障的需要，并且帶來極大的經濟效益和社會效益。 通過對車輛監控系統和相關技術的研究與分析，本文提出了基于ARM和GPS的車輛監控系統研究。與傳統的單片機控制的車輛監控系統相比，該系統克服了單片機系統因其功能簡單、無操作系統、程序移植性差而只能滿足簡單控制的缺點，能實現復雜任務的監控，例如顯示復雜的電子地圖、數據進行復雜計算、高端產品甚至有網絡互聯和Web瀏覽功能等等。同時該系統采用了GPRS無線通訊方式，具有資源利用率高、傳輸速率高、計費合理等特點，解決了以往采用SMS短消息通訊技術中存在的通訊費用高、消息延時和消息丟失等問題，提高了系統的實時性和可靠性。 論文首先介紹了在車輛監控系統中應用的GPS全球衛星定位技術和GPRS通用無線分組業務，在GPS定位技術中介紹了GPS系統組成、GPS信號和編碼、定位原理以及GPS誤差；在GPRS通訊技術中介紹了GPRS的概念、GPRS網絡的總體結構、GPRS的主要優點及發展動向。 論文隨后分為車輛監控系統總體結構與功能、車載端的研究與設計、監控中心的研究與數據庫設計三大部分進行介紹。車輛監控系統由車載端、監控中心和兩者之間的通訊網絡三部分組成，車載端主要由GPS定位模塊、GPRS通信模塊和ARM數據處理與控制模塊這三大模塊構成；監控中心包括Internet接入設備、中心服務器、監控端計算機以及一些輔助設備等。車載端分布在各個移動車輛上，負責接受OPS衛星定位信息，通過數據控制處理器解算出車輛所處的位置坐標，坐標數據經過處理后通過GPRS模塊，最后將數據通過通訊網絡GPRS發送到監控中心的信息服務器，信息服務器將收到的車臺數據經過預處理之后分發給監控終端。
上傳時間： 2013-06-14
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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。
上傳時間： 2013-07-08
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隨著Internet的發展和后PC時代的到來，嵌入式系統成為當前IT產業的焦點之一，呈現了巨大的市場需求。具有良好的網絡支持和多任務處理能力的嵌入式系統為數據通信提供了新的解決方案。 本文的主要任務是實現接口模塊的網絡傳輸功能。該任務來自于某軍事預研項目中的定位與指揮系統部分。為了提高終端和接口模塊之間的數據傳輸速度，本文采用帶有完整網絡支持的嵌入式系統來實現數據傳輸。同時為了將本次的設計成果應用于以后的項目開發中，本課題還進行了文件系統，系統實時性等多方面的改進，實現了一個通用的功能完善的嵌入式軟件平臺。 本文選用某S3C4480開發板作為系統硬件平臺，嵌入式操作系統選用了專門為無MMU的處理器設計的操作系統uClinux。 本文的主要工作有： ●分析系統功能需求，提出系統方案設計； ●構建網絡傳輸功能所需的系統平臺，完成uClinux，Blob的移植工作，并實現斷電可保存的jffs2文件系統； ●為了實現網絡傳輸功能，為網絡設備RTL8019AS編寫驅動；同時為了增強系統的人機交互性能，本文對4x4鍵盤編寫了驅動程序； ● uClinux在實時性方面的缺陷對數據的實時傳送有一定影響，所以做了基于RTLinux的外部擴展的實時性的改造，并對任務切換時間進行了測試； ●網絡傳輸程序設計。首先完成了遵循定位與指揮系統中接口通信協議規定的通信數據的打包和解包。然后對比測試了TCP和UDP的傳輸速度。考慮到UDP協議傳輸的速度優勢，在應用層做出了可靠性改造，經過對停等協議和滑動窗口協議的分析和比較，最終采用基于停等協議的改造方法，并完成了具體測試。
上傳時間： 2013-04-24
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