隨著計算機技術和通信技術的迅速發展，數字視頻在信息社會中發揮著越來越重要的作用，視頻傳輸系統已經被廣泛應用于交通管理、工業監控、廣播電視、銀行、商場等多個領域。同時，FPGA單片規模的不斷擴大，在FPGA芯片內部實現復雜的數字信號處理系統也成為現實，因此采用FPGA實現視頻壓縮和傳輸已成為一種最佳選擇。 本文將視頻壓縮技術和光纖傳輸技術相結合，設計了一種基于無損壓縮算法的多路數字視頻光纖傳輸系統，系統利用時分復用和無損壓縮技術，采用串行數字視頻傳輸的方式，可在一根光纖中同時傳輸8路以上視頻信號。系統在總體設計時，確定了基于FPGA的設計方案，采用ADI公司的AD9280和AD9708芯片實現A/D轉換和D/A轉換，在FPGA里實現系統的時分復用/解復用、視頻數據壓縮/解壓縮和線路碼編解碼，利用光收發一體模塊實現電光轉換和光電轉換。視頻壓縮采用LZW無損壓縮算法，用Verilog語言設計了壓縮模塊和解壓縮模塊，利用Xilinx公司的IP核生成工具Core Generator生成FIFO來緩存壓縮/解壓縮單元的輸入輸出數據，光纖線路碼采用CIMT碼，設計了編解碼模塊，解碼過程中，利用數字鎖相環來實現發射與接收的幀同步，在ISE8.2和Modelsim仿真環境下對FPGA模塊進行了功能仿真和時序仿真，并在Spartan-3E開發板和視頻擴展板上完成了系統的硬件調試與驗證工作，實驗證明，系統工作穩定，圖像清晰，實時傳輸效果好，可用于交通、安防、工業監控等多個領域。 本文將視頻壓縮和線路碼編解碼在FPGA里實現，利用FPGA的并行處理優勢，大大提高了系統的處理速度，使系統具有集成度高、靈活性強、調試方便、抗干擾能力強、易于升級等特點。
上傳時間： 2013-06-27
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智能化住宅小區，是指在一定范圍內通過有效的傳輸網絡，將多元住處服務、物業管理、安防以及住宅智能化等系統結合在一起，為該小區的服務與管理提供高技術的智能化手段。從而實現快捷高效的超值服務管理和安全舒適的家居環境，使業主生活得更安全、更方便。 隨著國民經濟和科學技術水平的提高，特別是計算機技術、通信技術、網絡技術和控制技術的迅速發展，促進了智能小區在我國的推廣和應用。目前這些小區的智能化建設大多數是采用Lonworks、FF等現場總線技術。但是現場總線協議標準化程度還不成熟，且成本較高。隨著寬帶Internet進入家庭，利用Internet來構建智能小區已成為大勢所趨。 本文介紹了一種基于以太網和FPGA的嵌入式智能小區管理系統的組建方法。首先，以Altera的FPGA為核心，通過在外圍添加適當的存儲設備和通信接口設備，構成一個嵌入式系統的硬件平臺。其次，在此平臺的基礎上，通過在FPGA中定制Nios Ⅱ軟核處理器以及在外圍的Flash存儲器中下載uClinux操作系統，從而構建出一套資源豐富的嵌入式操作系統。該系統帶有一個網絡功能齊全的Web服務器。最后，將此操作系統作為智能小區的樓宇集中器，再根據需要配置適當的采集器和顯示器，就可以組建成一套功能強大的智能小區管理系統。它可以完成圖像抄表、定時圖像采集、實時溫度監控、樓宇廣播、智能語音報警等功能。 這種利用當前流行的嵌入式系統來組建的智能小區管理系統，不但實現簡單、功能強大；而且節約布線、成本低廉。因此具有很高的性價比，相信在未來有較大的市場潛力。 本文主要包括如下幾個部分：系統硬件結構設計，包括系統的原理圖構建和PCB板的繪制：系統核心處理器設計，包括Nios Ⅱ軟核CPU的設計方法、外圍存儲和通信器件的添加及設計方法；嵌入式操作系統uClinux的相關知識及移植方法：系統的軟件結構設計，包括圖像采集、溫度采集、LCD顯示等CGI程序設計，以及單片機語音報警程序設計等；最后給出了調試情況以及一些試驗結果。
上傳時間： 2013-04-24
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單片微型計算機(單片機)是將微處理器CPU、程序存儲器、數據存儲器、定時/計數器、輸入/輸出并行接口等集成在一起。由于單片機具有專門為嵌入式系統設計的體系結構與指令系統，所以它最能滿足嵌入式系統的應用要求。Intel公司生產的MCS-51系列單片機是我國目前應用最廣的單片機之一。 隨著可編程邏輯器件設計技術的發展，每個邏輯器件中門電路的數量越來越多，一個邏輯器件就可以完成本來要由很多分立邏輯器件和存儲芯片完成的功能。這樣做減少了系統的功耗和成本，提高了性能和可靠性。FPGA就是目前最受歡迎的可編程邏輯器件之一。IP核是將一些在數字電路中常用但比較復雜的功能塊，設計成可修改參數的模塊，讓其他用戶可以直接調用這些模塊，這樣就大大減輕了工程師的負擔，避免重復勞動。隨著FPGA的規模越來越大，設計越來越復雜，使用IP核是一個發展趨勢。 本課題結合FPGA與8051單片機的優點，主要針對以下三個方面研究： (1)FPGA開發平臺的硬件實現選用Xilinx公司的XC3S500E-PQ208-4-C作為核心器件，采用Intel公司的EEPROM芯片2816A和SRAM芯片6116作為片內程序存儲器，搭建FPGA的硬件開發平臺。 (2)用VHDL語言實現8051IP核分析研究8051系列單片機內部各模塊結構以及各部分的連接關系，實現了基于FPGA的8051IP核。主要包括如下幾個模塊：CPU模塊、片內數據存儲器模塊、定時/計數器模塊、并行端口模塊、串行端口模塊、中斷處理模塊、同步復位模塊等。 (3)基于FPGA的8051IP核應用用所設計的8051IP核，實現了對一個4×4鍵盤的監測掃描、鍵盤確認、按鍵識別等應用。
上傳時間： 2013-06-21
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USB(UniversalSerialBus，通用串行總線)是當今消費電子產品和儀器設備中應用最廣的接口協議之一，然而目前國內的USB芯片只有極少數幾款，產品研究善處于起步階段，絕大部分產品主要由國外的IC設計芯片廠商如Cypress、NEC等一些國際著名公司提供。因而，如果能夠自主開發設計USB芯片以替代國外同類產品，將會有很好的市場前景和利潤空間。 本論文課題是針對基于FPGA(FieldProgrammableGateArray，現場可編程門陣列器件)的數字電子產品應用設計一種實際可復用的USB接口引擎軟核。該軟核主要是用于處理USB標準協議包的通信處理，通過外接MCU(MultipointControlUnit，微控制器)就可以實現完整的USB接口通訊功能。它的功能相當于一些USB引擎的專用芯片如：Philips的PDIUSBD12等，其優點是結構簡單、靈活性高、復用設計方便。 功能仿真和綜合測試結果顯示本論文所設計的接口引擎軟核符合設計要求，并且軟核的性能和市場上同類產品基本一致。本論文的創新之處在于：1、從可配置性角度出發設計了低速、全速、高速三種可選模式；2、支持最多31個可配置端點；3、采用了可綜合、可移植的RTL(RegisterTransferLevel，寄存器傳輸級)代碼設計規則，同時也開發了可綜合的驗證測試代碼；4、完全由硬件實現USB通信功能。
上傳時間： 2013-07-18
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離散余弦變換(DCT)及其反變換(IDCT)在圖像編解碼方面應用十分廣泛，至今已被JPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和H.26x等國際標準所采用。由于其計算量較大，軟件實現往往難以滿足實時處理的要求，因而在很多實際應用中需要采用硬件設計的DCT/IDCT處理電路來滿足我們對處理速度的要求。本文所研究的內容就是針對圖像處理應用的8×8二維DCT/IDCT處理核的硬件實現。 本文首先介紹了DCT和IDCT在圖像處理中的作用和原理，詳細說明了DCT變換實現圖像壓縮的過程，并與其它變換比較說明了用DCT變換實現圖像壓縮的優勢。接著，分析研究了DCT的各種快速算法，總結了前人對DCT快速算法及其實現所做的研究。本文給出了兩種性能、資源上有一定差異的二維DCT/IDCT的FPGA設計方案。兩種方案均利用DCT的行列分離特性，采用流水線設計技術，將二維DCT/IDCT實現轉化為兩個一維DCT/IDCT實現。在一維DCT/IDCT設計中，根據圖像處理的特點對Loeffler算法的數據流進行了優化，通過合理安排時鐘周期數和簡化各周期內的操作，大大縮短了關鍵路徑的執行時間，從而提高了流水線的執行速度。最后，對所設計的DCT/IDCT處理核進行了綜合和時序仿真。 結果表明，當使用Altera公司的MERCURY系列FPGA器件時，本文設計的方案一能夠在116M時鐘頻率下正確完成8×8的二維DCT或IDCT的邏輯運算，消耗2827個邏輯單元；方案二能夠在74M時鐘頻率下正常工作，消耗1629個邏輯單元。
上傳時間： 2013-07-14
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本文介紹了一個基于CPLD／FPGA的嵌入式IP核設計。論文在闡述可編程邏輯器件及其發展趨勢的基礎上，探討了知識產權復用理念，MCU的復雜化設計以及數字信號傳輸與處理的速度要求。結合國內外對CPLD／FPGA的使用現狀，引出了在CPLD／FPGA上開發嵌入式模塊程序的理念并提出了設計實現方法和設計實例。課題的設計目標為開發一個基于CPLD／FPGA的USBIP模塊，實現開發板與PC機之間的USB通信。設計過程首先進行硬件設計，在FPGA開發板上開發擴展板；其次用ISE開發軟件進行FPGA數字化設計；在軟件開發完成后，將配置生成的比特流文件通過JTAG電纜下載到FPGA開發板上，實現FPGA開發板與PC機之間的通信。 該設計具有很高的實用性，它進一步擴大了可編程芯片的領地，將復雜專有芯片擠向高端和超復雜應用；它使得IP資源復用理念得到更普遍的應用；為基于FPGA的嵌入式系統設計提供了廣闊的思路。
上傳時間： 2013-07-05
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目前嵌入式系統在工業控制和智能家電方面運用地越來越廣泛，嵌入式系統應用于安防報警產品，使安防報警產品越來越智能化。未來產品技術將朝著數字化、無線化、集成化方向發展，因此本文設計了一個基于嵌入式系統的安防報警器。 嵌入式防盜報警系統，由可編程主機、遙控器、各種防盜、防搶探測器組成，可通過局域網與小區的監控中心連接，組成一套有線安全防范網絡。一旦發生情況，能把報警信息通過通訊網絡瞬間遠程傳輸到用戶設定的電話、手機、傳呼機。同時向監控中心報告，監控中心電腦確定發生警情的地址，及時調動人員作出快速處理。 本文設計以32位ARM920T處理器s3C2410A為主控芯片，操作系統采用嵌入式LINUX操作系統。本文詳細闡述一下幾點： （1）研究了GSM MODEM的數據傳輸的特點和工作原理，熟悉控制短信貓的AT指令；分析了煙霧、防盜、煤氣等傳感器的性能指標和門限數據。為下面的系統的設計與研究提供了必要的理論基礎。 （2）建立硬件開發平臺，對ARM處理器平臺的集成功能進行了研究。其中重點研究了ARMS3C2410處理器，對其性能進行了分析；對處理器的內存設計進行的分析；對所應用的串口電路進行了詳細的研究。 （3）采用了嵌入式Linux系統作為操作系統，對Linux系統的內核和文件系統作了進一步的研究。詳細研究了Linux系統的bootloader的功能以及它的編譯與燒寫；Linux內核的剪切、編譯和燒寫；Linux文件系統的編譯與燒寫；加載Linux各種服務，比如NFS協議服務。為系統開發搭建了軟件平臺。 （4）ARM處理器與GSM MODEM通過串口進行數據傳輸的軟件設計；ARM處理器與監控中心的網絡傳輸的軟件設計。本系統實現了Linux系統串口和網口進行數據的傳輸，并對系統性能進行了測試，測試表明平臺達到設計要求，性能穩定。
上傳時間： 2013-04-24
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大多數現在的PCL打印機驅動程序都是將需要打印的文件(包括圖形或者文本)處理成JPEG文件發送到打印機進行打印，因為這樣一方面可以減少發送給打印機的數據量，一方面可以極大的簡化驅動程序的開發。而在打印機內部，這些JPEG文件又被解碼成BMP文件進行進一步的處理。采用這種方式工作的打印機JPEG解碼的工作占據了其CPU時間的一半以上，所以JPEG文件解碼引擎是打印機的核心之一，提高JPEG的解碼速度對于提高打印機的處理能力至關重要。 同時，JPEG文件解碼工作是一個計算密集型的作業，主要有兩個辦法提高它的速度：一個是設計更高效的算法，一個是采用性能更加強勁的CPU設備。在單核CPU的嵌入式環境中，JPEG編解碼速度已經幾乎到了極限，難有提升的空間，然而近兩年多核嵌入式芯片的出現，為大幅度提升它的性能提供了可能。 本文基于嵌入式的Linux平臺，采用ARM11 MPCore4核處理器，針對PCL，XL打印機控制語言的JPEG文件解碼設計和實現了一個高速引擎，主要內容為： 分析和解碼PCL，XL文件，提取出其中的JPEG文件。 對JPEG文件實現并行化解碼，在多個處理器核上并行處理，并針對多核處理器構架進行內存讀取等方面的優化。 針對多核處理器的特點和優勢，設計和實現多線程調度算法。 總結和提取數據，分析多核處理器相對于單核處理器的性能提升。 另外，為便于讀者理解，文中簡要介紹了ARM(SIMD)指令集，嵌入式匯編以及與硬件相關的一些概念。
上傳時間： 2013-06-16
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核地球物理勘探是集核探測技術、電子技術、計算機技術為一體，能夠快速、準確地分析出核素的相關信息及參數的一門綜合性很強的學科。目前己廣泛應用于鈾礦勘探、地質填圖、油氣勘測以及尋找各種金屬和非金屬礦產等諸多領域。其中核地球物理數據的采集和處理是核地球物理勘探研究的重要課題之一，它將直接對測量結果產生影響。 本系統設計是架構在基于ARM7TDMI核的16/32位處理器S3C44BOX的硬件基礎上，移植了嵌入式μCLinux操作系統、JFFS2文件系統、以及MiniGUI圖形開發庫。通過利用S3C44BOX處理器快速的運算速度、豐富的外圍設備和嵌入式μCLinux操作系統及其豐富的軟件資源，編寫了系統引導代碼、集成了LCD、MCA硬件設備的驅動程序、開發了GPS、GPRS應用程序。本論文研究成果主要有： 1.研制了基于高端的16/32位ARM7TDMI處理器S3C44BOX為控制核心、外圍電路帶有LCD顯示以及時鐘和存儲電路的核數據采集系統。該系統能夠穩定運行在60MHz頻率，無需上位機，用戶就可與之進行交互工作，能夠獨立完成能譜數據的采集、分析、存儲等功能。系統具有低功耗、小型化、高性價比等特點。 2.實現了嵌入式μCLinux操作系統在采集系統上的移植。隨著嵌入式系統的迅速發展，嵌入式操作系統在核儀器研制中的應用不僅能夠提高系統的穩定性，而且通過充分利用Linux豐富的軟件資源，能夠快速的完成系統的定制和開發，構建復雜的軟件系統。 3.實現了基于μCLinux的JFFS2嵌入式文件系統的移植，安全可靠的管理了系統引導代碼、＃CLinux操作系統內核映象文件、譜處理程序和數據等。 4.初步實現了GPS定位、GPRS數據無線傳輸的功能。
上傳時間： 2013-04-24
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核能譜儀中的數據采集系統，集核探測技術、電子技術、計算機技術為一體，以多道脈沖幅度分析器為核心部件，能夠快速、準確地提取出核素的相關信息及參數。現已于勘探、建材放射性檢測及環境放射性監測等領域得到廣泛應用。隨著嵌入式技術的發展，以32位ARM為核心的微控制器已被引入進來，提高了數據采集的速度和精度，同時嵌入式操作系統的引入也為功能擴展、系統集成提供了高效的開發平臺。 本論文介紹的核數據采集系統即以ARM微控制器LPC2148和實時操作系統μC/OS-II為平臺，譜數據采集為基本功能，在此基礎上擴展GPS和GPRS模塊，可實現GPS信息和核信號的實時、同步接收，保存和顯示，并可將采集的數據通過GPRS網絡及時傳到采集中心進行譜數據處理和GPS差分定位，為野外多點測量及遠程監測提供了有效的手段。 課題以教育部的高等學校博士學科點專項科研基金項目“基于3GS技術的便攜式核地球物理數據采集系統研究(項目編號：20040616014)”為依托，本人在已有研究成果的基礎上，進行了相關改進和系統集成： (1)選用軌對軌運算放大器，改進了峰值檢測電路，增大了脈沖峰值的測量精度。 (2)數據采集系統以32位ARM微控制器LPC2148為核心，外圍電路帶有LCD顯示，系統具有低功耗、小型化、高性價比等特點。 (3)實現了核數據采集系統對GPS、GPRS的集成。 (4)完成嵌入式μC/OS-II操作系統在LPC2148上的移植、操作系統的搭建，及各功能模塊的設計與集成。
上傳時間： 2013-04-24
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