隨著電力電子器件及其它非線性負荷在電網中大量的投入使用，致使電網的非線性、不穩定性和不對稱性日趨嚴重。通過對電能質量進行在線實時監測、記錄和分析，可以為改善電能質量、制定有關電能質量的治理措施以及確定治理裝置的技術參數提供必要的依據。 嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟/硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴格要求的專用計算機系統。它正逐步成為當今計算機技術發展的熱點，己經廣泛應用于工業控制、智能儀器、通信設備、消費電子等各個方面。隨著信息技術和數字技術的不斷發展，嵌入式系統必將更加廣泛的應用到生產生活的各個方面。 本文將電能質量監測與基于ARM技術的嵌入式系統結合起來，設計基于ARM技術的嵌入式電能質量監測系統，實現對電能質量指標的實時在線監測。 論文介紹了電能質量的概念，電能質量問題的危害及電能質量監測的重要意義，分析了電能質量監測國內外研究現狀及發展趨勢，詳細介紹了電能質量國家標準及其測量原理。重點闡述了嵌入式系統的概念、組成，分析了μC/OS-Ⅱ實時操作系統內核的調度機制，完成其在ARM處理器上的移植，構建電能質量監測系統的嵌入式軟/硬件開發平臺；在此平臺上詳細設計了電能質量監測系統的硬件電路，提出嵌入式軟件系統設計的整體方案，詳細說明了在嵌入式實時操作系統μC/OS-Ⅱ下的軟件開發方法。
標簽： ARM 技術的嵌入式 電能質量 監測系統
上傳時間： 2013-05-26
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隨著我國電力行業的飛速發展，安全五防工作的重要性日益突顯。為此我國大部分省市電力部門均要求高壓帶電設備必須配裝安全五防裝置——即高壓帶電顯示裝置。感應式高壓帶電顯示閉鎖裝置由于其非接觸式傳感特性和相間處理無干擾的優點成為行業首選，而三相正弦波信號發生器則是感應式高壓帶電顯示閉鎖裝置主要電氣性能保證的關鍵。 本文研究基于感應式高壓帶電顯示閉鎖裝置所感應的高壓帶電體電場信號，并依據感應式高壓帶電顯示閉鎖裝置的電氣性能行業標準制定了該信號發生器的性能指標。設計的三相正弦波信號發生器在硬件架構上以ARM7微處理器為核心，符合16C550工業標準的異步串行口UART0與PC機通信，便于信號輸出和數據保存，為滿足感應式高壓帶電顯示閉鎖裝置在復雜環境運行的數據分析和智能決策提供了平臺。現場數據的實時采集、保存和分析功能，將對感應式高壓帶電顯示閉鎖裝置的智能化起到關鍵作用。
標簽： ARM 三相 正弦波信號 發生器
上傳時間： 2013-04-24
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在數字化推進速度加快的大背景下，全球農業也由傳統農業向現代農業方向轉變，而實現農業信息與數字化則是現代化農業的重要標志與核心技術。我國農業具有地域分散、對象多樣、生物自身變異大、環境因子不確定等特點，也是受環境影響最明顯的領域，因此對環境與生物信息的監測顯得十分重要。同時現代無線網絡信息技術和計算機應用等技術近幾年得到了長足的發展，廣泛的應用于工業的各個領域。因此，將這些最新的技術應用于相對發展較慢的農業各領域顯得迫在眉睫。 本文根據農業對象具有偏遠、分散、易變、多樣等特點，提出了一種針對農業環境信息遠程監測的系統設計方案，并從軟件和硬件二方面詳細介紹了系統方案的設計和實現方法。本研究通過采用μC/OS-Ⅱ系統的嵌入式技術，實現了數據采集系統底層網絡與信息發布上層網絡的無縫連接為建立基于WEB的農業環境遠程監測系統奠定了基礎，同時也為農業網絡通信“最后一公里”問題的解決提供了一種解決方案。 該系統的設計充分利用了網絡技術。通過INTERNET，用戶可以隨時了解農業環境的實時情況以采取措施。系統中嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ的應用提高了系統的實時性、可靠性和可擴展性：減少了對系統硬件的依賴，增加了系統安全性；降低了成本。特別是自主開發的核心板卡，經連續的調試運行穩定、數據可靠。 本文首先介紹了高速實時數據采集系統的發展和現狀。由于傳統的設計方式的欠缺而考慮到將嵌入式操作系統引入到該系統中，很好的解決了多傳感器的接入，使得本系統具有巨大的靈活性和可擴展性。 本文以源碼開放的嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ為核心，以LPC2210微控制器為載體，充分利用GPRS無線網絡傳輸技術，實現了高速實時信息監測系統的關鍵設計。 考慮到該系統以后的可擴展性，在設計的過程中硬件部分預留了一部分接口電路以備后續開發使用；軟件的設計過程中應該注意的問題和實際操作中出現的一系列問題以及解決辦法在文中都有詳細的說明，并且軟件的基本構架在文章中也有所體現，文章結尾給出了一些系統經實驗后在WEB上發布顯示的數據。
標簽： ARM 嵌入式 無線遠程 環境監測系統
上傳時間： 2013-05-17
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作為新能源與汽車工業相結合的產物，燃料電池汽車已經逐漸成為了汽車家族的后起之秀。隨著電子控制單元與車載設備的不斷增多，傳統內燃機汽車的儀表盤已經不能滿足以燃料電池為動力的汽車儀表復雜信息顯示的要求。本文以燃料電池汽車為研究背景，設計開發了基于嵌入式技術的儀表系統，實現了對燃料電池汽車整車運行狀態以及模塊數據的實時監測、存儲與圖形化顯示。 本文介紹了燃料電池汽車儀表系統的設計原理，對儀表系統進行了需求分析，確定了系統整體框架與模塊劃分，提出了基于ARM微處理器、實時操作系統以及圖形用戶界面的儀表系統解決方案。該方案采用高性能的S3C44BOX作為底層核心處理器，以RTOS和GUI為中間層構建軟件系統平臺，在此基礎上以實時多任務軟件設計方法進行儀表系統應用程序的開發。 在上述方案的基礎上，進行了儀表系統硬件平臺的設計，包括存儲器系統、通信總線、人機交互界面等接口電路的設計。根據高速數字電路的設計要求，在雙面板上實現了基于ARM的燃料電池汽車儀表系統的PCB布線。編寫了系統初始化代碼，完成了對硬件平臺的調試工作。 根據儀表系統的實際情況，選擇了實時多任務操作系統μC/OS-Ⅱ和嵌入式圖形用戶界面μC/GUI作為本系統的軟件平臺，完成了兩者在儀表系統硬件平臺上的移植。針對μC/GUI環境下簡體中文漢字的顯示問題，給出了一種比較完善的解決方案。μ按照實時多任務軟件的開發流程，設計了儀表系統應用程序，包括CAN總線監聽任務、數據處理任務、用戶界面任務以及歷史數據記錄任務等，劃分了各個任務的優先級，確定了任務之間的通信同步機制，描述了各個任務的主要功能和實現方法，重點論述了基于μC/GUI的用戶界面任務設計的思路與過程，最后介紹了在硬件平臺上進行系統集成、軟硬件聯合調試以及系統測試的流程。
標簽： ARM 燃料電池 汽車儀表 系統設計
上傳時間： 2013-06-20
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隨著我國經濟建設的快速發展，人們的生活消費水平也越來越高，對餐飲業的服務質量和服務方式也不斷地提出新的要求。基于計算機處理和無線通信技術的餐飲服務系統應運而生，本文就基于ARM9的無線餐飲服務終端系統進行了研究和開發，通過對終端的操作，實現無線點菜功能。 在參考閱讀了大量信息資料的基礎上，確定了以嵌入式系統為終端、基于微功率短距離無線通信技術進行無線通信的整體設計方案。嵌入式系統成本低、體積小、功耗低且可靠性高，是開發餐飲服務終端系統的絕佳選擇，而微功率短距離無線通信技術開發容易，成本低廉。所以本課題選擇ARM嵌入式開發板和短距離RF無線數據傳輸模塊作為開發餐飲服務終端的硬件。 本文配置了適合嵌入式系統開發的交叉編譯環境，在此環境下，通過對系統引導程序的配置、對Linux內核的裁減和對root文件系統的定制，開發了基于本平臺的嵌入式Linux操作系統；用C語言編寫了基于無線數據傳輸模塊的無線通信應用程序，通過數據發送和數據接收，實現了點菜數據在餐飲服務終端和服務器之間的無線傳輸；設計了點菜終端的圖形用戶界面，操作者可在此界面上進行點菜操作，實現點菜功能。 在開發過程中，對Linux操作系統的內核源碼、運行和管理機制進行了深入研究，就啟動代碼的更改和內核的裁減進行了探討和開發；應用程序采用共享內存的Linux多線程技術進行功能處理，就線程管理問題的進行了分析探討。
標簽： ARM 無線 服務 終端系統
上傳時間： 2013-06-12
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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。
標簽： CPLD ARM 擴展 嵌入式系統設計
上傳時間： 2013-05-22
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激光測距是隨著激光技術的出現而發展起來的一種精密測量技術，因其良好的精確度特性廣泛地應用在軍事和民用領域。但傳統的激光測距系統大多采用分立的單元電路搭建而成，不僅造成了開發成本較高，電路較復雜，調試困難等諸多問題，而且這種系統體積和重量較大，嚴重阻礙了激光測距系統的普及應用，因此近年來激光測距技術向著小型化和集成化的方向發展。本文就旨在找出一種激光測距的集成化方案，將激光接收電路部分集成為一個專用集成電路，使傳統的激光測距系統簡化成三個部分，激光器LD、接收PD和一片集成電路芯片。 本文設計的激光測距系統基于相位差式激光測距原理，綜合當前所有的測相技術，提出了一種基于FPGA的芯片運用DCM的動態移相功能實現相位差測量的方法。該方法實現起來方便快捷，無需復雜的過程計算，不僅能夠達到較高的測距精度，同時可以大大簡化外圍電路的設計，使測距系統達到最大程度的集成化，滿足了近年來激光測距系統向小型化和集成化方向發展的要求，除此，該方法還可以減少環境因素對測距誤差的影響，降低測距系統對測試環境的要求。本論文的創新點有： 1.基于方波實現激光的調制和發射，簡化了復雜的外圍電路設計； 2.激光測距的數據處理系統在一片FPGA芯片上實現，便于系統的集成。 在基于DCM的激光測距方案中，本文詳細的敘述了利用DCM測相的基本原理，并給出了由相位信息得到距離信息的計算過程，然后將利用不同測尺測得的結果進行合成，并最終將距離的二進制信息轉換成十進制顯示出來。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro開發板做為開發平臺，通過編程和仿真驗證了該測距方案的可行性。在采用多次測量求平均值的情況下，該測距方案的測距精度可以達到3mm，測距量程可達100m。該方案設計新穎，可將整個的數據處理系統在FPGA芯片中實現，為最終的專用集成芯片的設計打下了基礎，有利于測距系統的集成單片化。
標簽： FPGA 激光測距 數據處理
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基于彩色路徑識別的視覺導航方法是當前自動導航小車領域的研究熱點和方向。視覺導航是指根據地面路徑和被控對象之間的位置偏差控制其運行的方向，因此，地面彩色路徑圖像的攝取及其識別處理就成為視覺導航系統中的基礎和關鍵。在當前的視覺導航系統設計中，圖像處理的硬件平臺都是基于通用微處理器，嵌入式微處理器或者DSP進行設計的。這些處理器一個共同的特點就是數據串行處理，而圖像處理過程涉及大量的并行處理操作，因此傳統的串行處理方式滿足不了圖像處理的實時性要求。 鑒于微處理器這方面的不足，作者提出一種使用FPGA實現圖像識別的并行處理方案，并據此設計一個智能圖像傳感器。該傳感器采用先進的FPGA技術，將圖像采集及其顯示，路徑的識別處理以及通信控制等模塊集成在一個芯片上，形成一個片上系統(SOC)。其主要功能是對所采集的彩色路徑圖像進行識別處理，獲得彩色路徑的坐標及其方向角，并將處理結果發送給上位機，為自動導航提供控制依據。 本文將彩色路徑的識別處理過程劃分為三個階段，第一階段為顏色聚類識別，以獲得二值路徑圖像，第二階段為數學形態學運算，用于對第一階段中獲得的二值圖像進行去斑處理，第三階段為路徑中心線的定位及其方向角的測量。圖像傳感器與上位機的通信采用異步串行方式，由于上位機需要控制該傳感器執行多種任務，作者定義一種基于異步串行通信的應用層協議，用于上位機對傳感器的控制。在圖像的顯示中，為了彌補圖像采集的速率和VGA顯示速率的不匹配，作者提出一種基于單端口存儲器的圖像幀緩沖機制，通過VGA接口將采集的圖像實時地顯示出來。 根據上述思想，作者完成了系統的硬件電路設計，并對整個系統進行了現場調試。調試結果表明，傳感器系統的各個模塊都能正常工作，FPGA中的數字邏輯電路能夠實時地將路徑從圖像中準確地識別出來，.充分體現了FPGA對路徑圖像的高速處理優勢，達到了設計預期目標，在一定程度上豐富了路徑圖像識別處理的技術和方法。
標簽： FPGA 路徑識別 圖像傳感器
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本文以Turbo碼編譯碼器的FPGA實現為目標，對Turbo碼的編譯碼算法和用硬件語言將其實現進行了深入的研究。 首先，在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進行了介紹，確定了Max-log-MAF算法的譯碼算法，結合CCSDS標準，在實現編碼器時，針對標準中給定的幀長、碼率與交織算法，以及偽隨機序列模塊與幀同步模塊，提出了相應解決方案；而在相應的譯碼器設計中，采用了FPGA設計中“自上而下”的設計方法，權衡硬件實現復雜度與處理時延等因素，優先考慮面積因素，提高元件的重復利用率和降低電路復雜度，來實現Turbo碼的Max-log-MAP算法譯碼。把整個系統分割成不同的功能模塊，分別闡述了實現過程。 然后，基于Verilog HDL 設計出12位固點數據的Turbo編譯碼器以及仿真驗證平臺，與用Matlab語言設計的相同指標的浮點數據譯碼器進行性能比較，得到該設計的功能驗證。 最后，研究了Tuxbo碼譯碼器幾項最新技術，如滑動窗譯碼，歸一化處理，停止迭代技術結合流水線電路設計，將改進后的譯碼器與先前設計的譯碼器分別在ISE開發環境中針對目標器件xilinx Virtex-Ⅱ500進行電路綜合，證實了這些改進技術能有效地提高譯碼器的吞吐量，減少譯碼時延和存儲器面積從而降低功耗。
標簽： Turbo FPGA 編譯碼器
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在船舶交管系統中，雷達信息處理是最重要的組成部分。視頻回波處理中的雜波處理要求實時性很高，大約要在一個距離單元的時間(0.05-0.1us)內完成。雜波處理如恒虛警處理本身比較復雜，這類處理過程又要求快速，圖像顯示系統要求及時的把接收到的雷達方位數據從極坐標轉換成直角坐標。在軟件上實現這些算法雖然精度可以達到，但是實時性問題不能滿足。因此這類問題多采用高速專用數字設備來實現。FPGA在數字信號處理領域有非常廣闊的應用前景，以其優良的性能在數字信號處理中發揮了重大的作用。CORDIC算法可以在硬件上以很高的精度實現一些函數和運算。針對以上幾點，本文提出了利用CORDIC算法，基于FPGA來實現雷達信號處理和圖像顯示的算法研究，用硬件來實現正弦、余弦、正切、乘法、除法、指數和對數等基本函數和運算，把他們設計成為可重用的IP core，這樣可以滿足實時性和精度的問題。從而在將來的算法研究中方便的調用，這樣在算法研究中可以節約大量的時間，在一定程度上降低研究的難度。 圍繞雷達信號處理和圖像顯示，本次課題設計主要做了如下工作： 1．對CORDIC算法進行分析和研究，以及它在雷達信號處理和圖像顯示中的影響。 2．成功用硬件描述語言在Xilinx公司軟件ISE的環境下編寫代碼，在Synplify和Modelsim上做了綜合和仿真。 3．對實驗結果進行精度和速度分析。 4．對雷達信號處理和圖像顯示的相關算法進行分析和研究。 5．從實例分析IP core的特點，對算法研究的影響和IP core在雷達信號處理和圖像顯示中的應用。 最終在實踐環節，成功利用CORDIC算法，在FPGA上實現可重用的IP core，這些IP core能夠以很高的精度實現一些基本函數和運算，在雷達信號處理與圖像顯示中起到很大的作用。
標簽： FPGA 雷達信號處理 圖像顯示
上傳時間： 2013-07-16
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