本文提出了一種基于USB和FPGA的高性能數(shù)據(jù)采集模塊USB12016(USB總線，A/D垂直分辨率為12位，存儲容量為16兆)的軟硬件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。該數(shù)據(jù)采集卡包括模擬輸入、A/D轉(zhuǎn)換、數(shù)據(jù)緩存、FPGA控制電路和USB總線接口等，在一張卡上實(shí)現(xiàn)了8通道模擬信號調(diào)理、采集、處理，并可實(shí)現(xiàn)多卡同步觸發(fā)采集，具有高精度，低噪聲，低失真和測試信號范圍寬的特點(diǎn)。USB12016配有系統(tǒng)驅(qū)動控制程序軟件，在Windows9X/2000版本的操作平臺下運(yùn)行，控制面板完全是虛擬儀器軟面板，圖形化界面十分友好。USB12016是USB接口技術(shù)、FPGA技術(shù)和嵌入式技術(shù)融為一體的結(jié)晶，已成功應(yīng)用于軍事測控領(lǐng)域。
上傳時間： 2013-06-12
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目前，數(shù)字信號處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語音與圖像處理等領(lǐng)域，信號處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實(shí)現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點(diǎn)，大大推動了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性，在超高速信號處理和實(shí)時測控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點(diǎn)，把FPGA作為整個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究內(nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對數(shù)據(jù)采集與處理，對FPGA進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個控制系統(tǒng)分為三個部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設(shè)計(jì)。利用4片AD7506和一片AD7862對64路模擬量進(jìn)行周期采樣，分別設(shè)計(jì)了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進(jìn)行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)。FFT算法在數(shù)字信號處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的一種設(shè)計(jì)思想，給出了總體實(shí)現(xiàn)框圖。分別設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運(yùn)算單元，存儲器，控制器，并分別進(jìn)行了仿真。重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運(yùn)算速度，降低了運(yùn)算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機(jī)控制器成功地對各個模塊進(jìn)行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲控制模塊的設(shè)計(jì)。利用閃存芯片K9K1G08UOA對采集處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，設(shè)計(jì)了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計(jì)了存儲控制模塊。 本文對FFT算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點(diǎn)，把整個系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。設(shè)計(jì)采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測試結(jié)果表明，此FPGA單片系統(tǒng)可完成對實(shí)時信號的高速采集與處理。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 處理技術(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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在實(shí)際工程中，往往有大量分布廣泛的現(xiàn)場數(shù)據(jù)需要遠(yuǎn)程采集傳輸。數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)已經(jīng)在實(shí)現(xiàn)自動化過程中發(fā)揮了重大作用。但還存在采集通道少、速率低、數(shù)據(jù)傳輸方式不靈活，操作復(fù)雜，對測試環(huán)境要求較高等問題。如何建立起新一代靈活、高效、高速、多通道、實(shí)用性強(qiáng)、覆蓋面廣、適應(yīng)復(fù)雜監(jiān)測環(huán)境的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)成為一個重要的工程問題。 隨著社會的發(fā)展和進(jìn)步，環(huán)境和生態(tài)的惡化越來越明顯，日益威脅著人類的生存和發(fā)展。環(huán)境監(jiān)測是環(huán)境保護(hù)的重要組成部分和基礎(chǔ)性工作。國家環(huán)保部于2008年制定了《污染源在線自動監(jiān)控(監(jiān)測)數(shù)據(jù)采集傳輸儀技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)》。本文在分析數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢的基礎(chǔ)上，依照該標(biāo)準(zhǔn)，研究了一種多種信號標(biāo)準(zhǔn)兼容，多種采集通道可選的環(huán)境監(jiān)測用數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)。課題來源于濟(jì)南大陸機(jī)電有限公司委托科研項(xiàng)目(項(xiàng)目編號：W0624)。本文主要進(jìn)行了以下工作： (1)分析研究數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的重要意義。調(diào)研數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。分析環(huán)境監(jiān)測用數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的特點(diǎn)。 (2)以國家環(huán)境保護(hù)部制定的《污染源在線自動監(jiān)控(監(jiān)測)數(shù)據(jù)采集傳輸儀技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)》為依據(jù)，分析了環(huán)境監(jiān)測用數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的特殊功能需求，制定了系統(tǒng)技術(shù)參數(shù)。為解決系統(tǒng)核心板與功能板架構(gòu)存在的接口防震性差，系統(tǒng)不穩(wěn)定等問題，提出功能主板與擴(kuò)展接口板的系統(tǒng)架構(gòu)。選用ARM9處理器S3C2440和嵌入式linux操作系統(tǒng)。 (3)以開發(fā)達(dá)到環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)為目標(biāo)，進(jìn)行了系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)制作。分析了系統(tǒng)的地址空間。詳細(xì)分析了系統(tǒng)的擴(kuò)展接口分配和地址空間分配，避免了總線等硬件資源的沖突。基于系統(tǒng)功能主板的總線擴(kuò)展接口和GPIO擴(kuò)展接口擴(kuò)展了開關(guān)量采集單元、開關(guān)量輸出單元、串口單元、模擬量采集單元、人機(jī)交互單元等功能單元等電路。設(shè)計(jì)制作了印制電路板。 (4)研究嵌入式linux開發(fā)過程，分析嵌入式linux驅(qū)動與應(yīng)用程序架構(gòu)。構(gòu)建了交叉的嵌入式linux開發(fā)環(huán)境。對環(huán)境監(jiān)測用數(shù)據(jù)采集傳輸系統(tǒng)的特定功能單元進(jìn)行軟件開發(fā)。主要進(jìn)行了總線操作、模擬量采集、RS-232串口數(shù)據(jù)傳輸、GPRS數(shù)據(jù)傳輸、智能儀表的RS-485通訊等驅(qū)動應(yīng)用程序開發(fā)。
標(biāo)簽： ARM 遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集 傳輸系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-10
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隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展與后PC時代的到來，嵌入式系統(tǒng)已成為計(jì)算機(jī)領(lǐng)域的一個重要組成部分，并成為近年來新興的研究熱點(diǎn)。現(xiàn)今的嵌入式應(yīng)用對嵌入式設(shè)備的性能提出了更高的要求，8/16位單片機(jī)所能提供的系統(tǒng)性能已經(jīng)顯出不足。ARM7TDMI是一種高效，低功耗的RISC處理器。而S3C44BOX就是以該內(nèi)核為核心的一款芯片，它集成了許多外圍設(shè)備，非常適合做嵌入式產(chǎn)品。 論文主要研究基于ARM處理器和μC/OS- II操作系統(tǒng)的嵌入式數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)，主要內(nèi)容包括以下幾方面： (1)介紹了ARM7 S3C44BOX體系結(jié)構(gòu)和BootLoader的概念，并在參考開源BootLoader的基礎(chǔ)上進(jìn)行了BootLoader的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)； (2)深入研究了μC/OS-II的概念、特點(diǎn)，分析了μC/OS-II在ARM處理器上移植所需的條件，并經(jīng)過剪裁后成功移植到ARM處理器上： (3)介紹了AD、多串口擴(kuò)展、LCD和鍵盤4個模塊的硬件工作原理，著重開發(fā)了這4個模塊的驅(qū)動程序，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了多串口擴(kuò)展、LCD和鍵盤這3個模塊的工作穩(wěn)定性； (4)在ARM S3C44BOX和μC/OS-II操作系統(tǒng)基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了多任務(wù)來實(shí)現(xiàn)4通道的數(shù)據(jù)采集。經(jīng)過對采集數(shù)據(jù)的分析和系統(tǒng)的運(yùn)行，可以驗(yàn)證本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)運(yùn)行的高效性和穩(wěn)定性。
標(biāo)簽： ARM COS 嵌入式 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-05
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電液控制作為液壓控制的一個新分支，因?yàn)槠浔旧淼奶攸c(diǎn)正得到越來越廣泛的應(yīng)用。電液控制系統(tǒng)的發(fā)展對電液控制技術(shù)提出了更高的要求，這必將促進(jìn)電液控制技術(shù)的發(fā)展。本文在教研室多年電液控制經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，提出開發(fā)通用型電液系統(tǒng)數(shù)字控制器。 通過對電液控制技術(shù)的研究，了解電液系統(tǒng)的一般構(gòu)成，結(jié)合多個具體實(shí)例，本文提出數(shù)字式電液控制器概念，以ARM微處理器為硬件核心，采用多種智能控制算法解決電液系統(tǒng)閉環(huán)控制問題。 數(shù)字控制器以PHILIPS公司的32位ARM7微處理器LPC2292為硬件核心，配有高速AD、DA轉(zhuǎn)換器。硬件設(shè)計(jì)注重通用性，具有多種輸入、輸出通道，可以采集和輸出多種、多個模擬量信號和數(shù)字量信。具有多種通信接口，可以實(shí)現(xiàn)近距離監(jiān)控或者遠(yuǎn)距離操控。人機(jī)交互通道豐富，具有報警、狀態(tài)指示、參數(shù)顯示等功能。采用光電隔離、獨(dú)立電源、屏蔽外殼等措施保證控制器具有良好的穩(wěn)定性、可靠性。軟件設(shè)計(jì)采用UC/OS-II嵌入式操作系統(tǒng)，內(nèi)部集成多種智能控制算法，保證電液系統(tǒng)閉環(huán)控制取得良好的效果。開發(fā)模擬試驗(yàn)系統(tǒng)，可以模擬電液系統(tǒng)現(xiàn)場的各種信號和閉環(huán)回路，實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室調(diào)試。采用Visual Basic開發(fā)上位機(jī)軟件，配合控制器完成參數(shù)修改、保存，繪制實(shí)時監(jiān)控曲線，控制硬件等功能。 控制器解決了電液系統(tǒng)多樣性難題，客服模擬控制的缺點(diǎn)。研發(fā)出模糊自整定PID算法，它成功解決了閉環(huán)控制過程中設(shè)定信號不斷變化的難題。經(jīng)過多次現(xiàn)場調(diào)試，目前控制器已經(jīng)成功應(yīng)用于國內(nèi)多家企業(yè)的輪胎耐久性試驗(yàn)機(jī)和密煉機(jī)兩種電液系統(tǒng)，在這兩種系統(tǒng)中成功取代進(jìn)口國外模擬控制器，并且控制效果好于國外模擬控制器。關(guān)鍵詞：電液系統(tǒng)；ARM7；UC/OS-II；模糊自整定
標(biāo)簽： ARM 微處理器 電液系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-31
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測試儀廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)和國防建設(shè)的各個領(lǐng)域，是科研和生產(chǎn)不可或缺的重要裝備之一。其工作原理是由信號發(fā)生裝置向被測對象發(fā)送激勵信號，同時由信號采集與處理裝置通過傳感器采集被測對象的響應(yīng)信號，并送到上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和處理。本文研究采用靈活的現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA為核心，協(xié)調(diào)整個儀器的運(yùn)轉(zhuǎn)，并采用先進(jìn)的USB總線技術(shù)，將信號發(fā)生、信號采集與處理有機(jī)地集成為一體的多功能測試儀。 本文的第一章介紹了測試儀及其研究應(yīng)用現(xiàn)狀，根據(jù)儀器的成本、便攜性和通用性要求不斷提高的發(fā)展趨勢，提出了本課題的研究任務(wù)和關(guān)鍵技術(shù)； 第二章從硬件和軟件兩個方面討論了測試儀的總體設(shè)計(jì)方案，并且分別詳述了電源模塊、USB模塊、FPGA模塊、DSP模塊、A/D模塊、D/A模塊這六個功能模塊的硬件設(shè)計(jì)； 第三章討論了USB模塊相關(guān)的軟件設(shè)計(jì)，其中包含USB固件設(shè)計(jì)、驅(qū)動程序設(shè)計(jì)和客戶應(yīng)用程序設(shè)計(jì)三個方面的內(nèi)容，詳細(xì)論述了各部分軟件的架構(gòu)和主要功能模塊的實(shí)現(xiàn)。 第四章討論了主控器FPGA的設(shè)計(jì)，是本文的核心部分。先從總體上介紹了FPGA的設(shè)計(jì)方案，然后從MCU模塊、信號采集模塊、信號發(fā)生模塊三部分具體描述了其實(shí)現(xiàn)方式。軟件設(shè)計(jì)上采用了模塊化的設(shè)計(jì)思想，使得結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強(qiáng)，易于進(jìn)一步開發(fā)；并且靈活的使用了有限狀態(tài)機(jī)，大大提高了程序的穩(wěn)定性和運(yùn)行效率。 第五章介紹了DSP模塊的設(shè)計(jì)，討論了波形生成的原理及實(shí)現(xiàn)，并提出了與FPGA接口的方式。 第六章詳細(xì)描述了實(shí)驗(yàn)的步驟和結(jié)果，分別從單通道采樣和多通道采樣兩方面實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了儀器的性能和設(shè)計(jì)的可行性。
上傳時間： 2013-06-25
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目前，數(shù)字信號處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語音與圖像處理等領(lǐng)域，信號處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實(shí)現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點(diǎn)，大大推動了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性，在超高速信號處理和實(shí)時測控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點(diǎn)，把FPGA作為整個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究內(nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對數(shù)據(jù)采集與處理，對FPGA進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個控制系統(tǒng)分為三個部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設(shè)計(jì)。利用4片AD7506和一片AD7862對64路模擬量進(jìn)行周期采樣，分別設(shè)計(jì)了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進(jìn)行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)。FFT算法在數(shù)字信號處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的一種設(shè)計(jì)思想，給出了總體實(shí)現(xiàn)框圖。分別設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運(yùn)算單元，存儲器，控制器，并分別進(jìn)行了仿真。重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運(yùn)算速度，降低了運(yùn)算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機(jī)控制器成功地對各個模塊進(jìn)行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲控制模塊的設(shè)計(jì)。利用閃存芯片K9K1G08UOA對采集處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，設(shè)計(jì)了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計(jì)了存儲控制模塊。 本文對FFT算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點(diǎn)，把整個系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。設(shè)計(jì)采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測試結(jié)果表明，此FPGA單片系統(tǒng)可完成對實(shí)時信號的高速采集與處理。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 處理技術(shù)
上傳時間： 2013-07-06
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基于數(shù)字微鏡器件（Digital Micro-mirror Device，DMD）的哈達(dá)瑪變換光譜技術(shù)是一種新型的光譜成像技術(shù)，在國內(nèi)很少有專門的文獻(xiàn)介紹[1-3]。文中先介紹了本實(shí)驗(yàn)采用的哈達(dá)瑪光譜儀樣機(jī)的原理以及哈達(dá)瑪成像光譜儀優(yōu)于傳統(tǒng)模板的獨(dú)特之處，即獲得多通道高能量高信噪比的光譜數(shù)據(jù)，然后描述對采集到的數(shù)據(jù)做高信噪比，高分辨率壓縮處理，最后說明此方法實(shí)時性強(qiáng)、圖像失真小、實(shí)用價值高、應(yīng)用范圍廣。
標(biāo)簽： 哈達(dá) 變換光譜儀 壓縮系統(tǒng)
上傳時間： 2013-11-25
上傳用戶：eastimage
介紹了一種基于STC12C5A60S2單片機(jī)和ARINC429總線輸出的機(jī)載靜態(tài)應(yīng)變采集器。該采集器具有多通道循環(huán)選通采集，單通道硬件調(diào)零，程控增益放大和與PC機(jī)串行接口通信等功能。其結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定，采集精度高，已應(yīng)用于多個型號飛機(jī)的飛行試驗(yàn)中。
上傳時間： 2013-12-31
上傳用戶：獨(dú)來獨(dú)往
具有PCI總線等接口形式的采集卡雖然傳輸速率高，但安裝麻煩,易受PC機(jī)插槽數(shù)量、地址、中斷資源的限制。為了解決以上問題，設(shè)計(jì)了基于ISP1581的高速USB接口的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，介紹了系統(tǒng)硬件組成以及軟件程序的開發(fā)過程。經(jīng)驗(yàn)證，系統(tǒng)最高傳輸速率可達(dá)60 Mb/s。
標(biāo)簽： 1581 ISP USB 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-10-31
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