隨著計算機技術、網絡技術和微電子技術的深入發展，嵌入式系統在各個領域中得到廣泛應用。以ARM和以FPGA為核心的嵌入式系統是當前嵌入式研究的熱點，而相關研究的開展需要功能強大的開發平臺支持，因此基于ARM和FPGA的開發平臺設計研究具有重要意義。 本文分別設計了一款基于PXA270的ARM開發平臺和一款基于Virtex5的FPGA開發平臺，主要針對電源管理、接口設計、板級時序等關鍵技術進行了研究。在此基礎上利用PADS Logic設計工具完成了系統原理圖設計，并借助Hyperlynx SI仿真工具，對PCB的板級設計問題進行了分析，實現了平臺PCB的可靠設計。最后對平臺各模塊進行了調試，通過在平臺上運行操作系統并加載可執行程序的方法驗證了平臺整體功能。 本文的特色體現在以下三個方面： (1)結合PXA270處理器內部的電源管理單元和MAX1586A集成電源管理芯片，實現了PXA270開發平臺的動態電源管理，有效降低了平臺功耗； (2)平臺實現了FF/BT/STUART、USB Host/Client、SD/MMC、AC'97、LCD和擴展VGA、PCMCIA/CF等多種接口，具有良好的開發靈活性和通用性； (3)對開發平臺PCB板級走線中可能出現的反射、串擾、時序沖突等問題進行評估，給出了布線約束方案，使系統可靠性得到有效提高。
上傳時間： 2013-07-06
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隨著計算機技術的迅猛發展與后PC時代的到來，嵌入式系統已成為計算機領域的一個重要組成部分，并成為近年來新興的研究熱點。現今的嵌入式應用對嵌入式設備的性能提出了更高的要求，8/16位單片機所能提供的系統性能已經顯出不足。ARM7TDMI是一種高效，低功耗的RISC處理器。而S3C44BOX就是以該內核為核心的一款芯片，它集成了許多外圍設備，非常適合做嵌入式產品。 論文主要研究基于ARM處理器和μC/OS- II操作系統的嵌入式數據采集系統設計，主要內容包括以下幾方面： (1)介紹了ARM7 S3C44BOX體系結構和BootLoader的概念，并在參考開源BootLoader的基礎上進行了BootLoader的設計與實現； (2)深入研究了μC/OS-II的概念、特點，分析了μC/OS-II在ARM處理器上移植所需的條件，并經過剪裁后成功移植到ARM處理器上： (3)介紹了AD、多串口擴展、LCD和鍵盤4個模塊的硬件工作原理，著重開發了這4個模塊的驅動程序，并通過實驗驗證了多串口擴展、LCD和鍵盤這3個模塊的工作穩定性； (4)在ARM S3C44BOX和μC/OS-II操作系統基礎上，設計了多任務來實現4通道的數據采集。經過對采集數據的分析和系統的運行，可以驗證本數據采集系統運行的高效性和穩定性。
上傳時間： 2013-06-05
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自1887年美國奧梯斯公司制造出世界上第一臺電梯以來，電梯作為一種垂直運動的升降設備，已日益成為人們生活中一項不可缺少的生活工具。隨著經濟的發展，高層建筑的不斷涌現，電梯的功能與種類也隨之而多樣化，同時也對電梯的穩定性、安全性、舒適性、運行效率提出了更高的要求。 電梯控制系統是電梯技術的核心，它將電梯的各機械部件有機的組合起來，實現了電梯復雜的功能與穩定有效的運行。隨著電子技術日新月異的發展，電梯控制系統經歷了繼電器控制、可編程邏輯控制(PLC)、智能微機控制的發展歷程。本文在總結了當前電梯控制系統的基礎上，設計了一套基于ARM技術與工業現場總線CAN(控制器局域網)的嵌入式集選型電梯控制系統。該控制系統采用變頻變壓調速方式，可與多款變頻器相結合，并可匹配有齒輪曳引機和無齒輪永磁同步曳引機，適用于最高樓層為64層、4m/s以下電梯控制。該控制系統目前已成功應用在某電梯生廠家的國內、南非等電梯項目中。 論文闡述了本電梯控制系統的控制策略，詳細介紹了以ARM7芯片LPC2378為核心的電梯主控制器的硬件結構及其軟件設計。曳引機的速度控制是電梯控制技術的關鍵，因此為提高電梯運行時的舒適感與運行效率，文中建立了電梯運行速度曲線的數學模型，提出了根據設定時間參數與樓層間距自動生成速度曲線的計算方法。為優化電梯起動時的舒適感，論文還討論了模糊控制技術在負載補償中的應用。此外，本文在深入闡述CANOPEN協議原理的基礎上，完成了基于CANOPEN的應用層協議設計，實現了電梯控制系統各控制器(主控制器、樓層控制器、轎廂控制器)之間實時、可靠的通信。
上傳時間： 2013-07-20
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目前在各行各業中應用種類繁多的測量儀器隨著儀器性能指標要求的逐漸提升以及功能的不斷拓展，對儀器控制系統的實時性和集成化程度等性能的要求也越來越高。目前發展的趨勢是開放式、集成度向芯片級靠攏的高實時性儀器。針對目前傳統的系統設計存在著功能簡單、速度慢、實時性差、對數據的再加工處理能力極為有限等問題，本文根據課題需要提出了一種基于ARM+FPGA架構的高速實時數據采集嵌入式系統方案，應用在小功率半導體測量儀器上。方案采用三星S3C2410的ARM處理器進行管理控制，處理數據，界面顯示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用來進行高速數據采集，提高了系統的實時性和集成化程度。 本文首先給出了ARM+FPGA架構的總體設計。硬件方面，簡要討論了ARM處理器的特點和優勢，FPGA在高速采集和并行性上的優勢，給出了硬件的總體結構和主要部件及相關接口。軟件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系統的構建和BootLoader的啟動以及內核和根文件系統的結構，構建了嵌入式Linux系統包括建立交叉開發環境，修改移植BootLoader和裁減移植Linux內核，并且根據課題實際需要精簡建立了根文件系統。 為了滿足測量儀器的實時性，設計了ARM與FPGA的高速數據采集接口。進行了FPGA內部與ARM接口相關部分的硬件電路設計；通過分析ARM與FPGA內部時序的差異，針對ARM與FPGA內部FIFO時序不匹配的問題，解決了測量儀器中高速數據采集與處理速度不匹配的問題。接著，通過研究Linux設備驅動基本原理和驅動程序的開發過程，設計了Linux下的FPGA數據采集接口驅動程序，并且實現了中斷傳輸。使得FPGA芯片通過高效可靠的驅動程序可以很好的與ARM進行通訊。 最后為了方便用戶操作，進行了人機交互系統的設計。為了降低成本和提高實用性利用FPGA芯片剩余的資源實現了對PS/2鍵盤鼠標接口的控制，應用到系統中，大大提高了人機交互能力；通過比較分析目前比較流行的幾種嵌入式GUI圖形設計工具的優缺點，結合課題的實際情況選擇了MiniGUI作為課題圖形界面的開發。根據具體要求設計了適合測量儀器方面上使用的人機交互界面，并且移植到了ARM平臺上，給測量儀器的使用提供了更好的交互操作。 本課題完成了嵌入式Linux開發環境的建立，針對課題實際硬件電路設計修改移植了bootloader，裁減移植了內核以及根文件系統的建立；設計了FPGA內部硬件電路，解決了接口中ARM與FPGA時序不匹配的問題，實現了ARM與FPGA之間的高速數據采集；設計了高速采集接口在嵌入式Linux下的驅動程序以及中斷傳輸和應用程序；合理設計了適合測量儀器使用的人機交互界面，并巧妙設計了PS/2鍵盤鼠標接口，進一步提高了交互操作。
上傳時間： 2013-06-21
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現在，下一代嵌入式微處理器和軟件面臨著不斷減小的產品壽命。而由此產生的縮短的研發周期則要求設計者能夠在更短的時間內開發出更為復雜的處理器和軟件。為了解決這個問題，嵌入式系統的仿真逐漸成為在新的可編程結構的開發中必不可少的工具。對于嵌入式系統仿真核心的指令集仿真器，由于普遍使用的解釋型仿真器的性能較低，從十幾年前開始，人們就開始了對編譯型指令集仿真器的研究。但是，由于編譯技術的限制，它從來沒有能夠在商業產品中推廣。 ARM公司06年新推出的Cortex-M3系列芯片已經廣泛應用在無線傳感器網絡等領域。本文將針對基于ARM Cortex-M3的嵌入式系統設計出一個仿真平臺，以ARM Cortex-M3 所采用最新的Thumb-2 指令集作為目標指令集，設計了其仿真器，給出了一種優化的解釋型指令仿真機。 1.首先介紹了Thumb-2 指令集的編程模型，包括目標指令集支持的處理器的模式、寄存器和存儲器的組織。 2.其次建立了仿真平臺。在平臺的建立過程中，設計了結合編譯技術速度和解釋技術靈活性的仿真機；完成了Thumb-2 指令集體系結構的描述；實現了存儲器接口，從而可以滿足目標指令集對存儲器的訪問要求；介紹了ELF 文件格式，并設計了將ELF 文件中的指令和數據裝入存儲器的裝載程序。 3.最后以一個基于ARM Cortex-M3 處理器的機器小車嵌入式系統為例，對仿真平臺進行功能上的驗證。
上傳時間： 2013-07-19
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SoC(System On a Chip)又稱為片上系統，是指將微處理器、模擬IP核、數字IP核和存儲器（或片外存儲器接口）集成在單一芯片上。SoC產品不斷朝著體積小、功能強的方向發展，芯片內部整合越來越多的功能。ARM架構作為嵌入式系統流行的應用，其應用的擴展面臨軟件擴充的問題，而X86平臺上卻有很多軟件資源。若將已有的X86軟件移植到ARM平臺，則可以在一定程度上解決軟件擴充的問題。 本論文針對X86指令在ARM中兼容的應用，以智能手機的應用為例，提出了基于ARM嵌入式平臺，使用X86指令到ARM指令的二進制翻譯模塊，達到對X86指令的兼容。主要研究ARM公司的片上總線系統——AMBA AHB和AMBA APB片上總線標準。對Multi-layer總線結構進行研究，分析了Multi-layer AHB系統中使用的Bus Matrix模塊的結構，從Bus Matrix模塊的內部矩陣結構和系統架構兩方面針對系統的特點作出優化。 最后介紹了論文采用的事物級模型與Verilog HDL協同仿真的方法和系統的控制過程，通過仿真結果的比較，驗證了利用二進制翻譯模塊實現X86指令執行的可行性和優化后的架構較適合于X86翻譯系統的應用。
上傳時間： 2013-06-28
上傳用戶：釣鰲牧馬
隨著網絡、通信和微電子技術的快速發展和人民物質生活水平的提高，視頻監控系統以其直觀、方便和信息內容豐富的特點而被廣泛的應用。本文利用ARM+DSP的雙核結構，對基于ARM+DSP嵌入式的視頻監控系統進行了設計和研究。 本系統大致分成兩部分-DSP圖像采集處理部分和ARM實時控制應用部分兩部分。子系統分別選用TMS320DM642和AT91RM9200作為兩部分的主控芯片，利用它們各自的優勢在系統中發揮不同的功能。 DSP的圖像采集處理部分通過CCD攝像頭對特定的區域采集視頻圖像，并由視頻解碼芯片進行視頻解碼處理。處理后的數字視頻信號放入DSP內通過視頻運動檢測算法進行圖像處理，以掌握是否有異常的情況發生。如果有異常情況發生，則立刻由DSP向ARM實時控制應用部分施加中斷信號，并將識別處理后的結果全部發送過去。 ARM的實時控制應用部分實現對DSP圖像采集處理部分的實時控制，實現支持Linux平臺的硬件架構，實現網口、串口和USB等接口用于數據傳輸，實現圖像的顯示和友好的人機界而等等。ARM實時控制應用部分本身不參與圖像識別和處理相關的算法實現，而只是配合DSP將圖像處理的結果顯示出來，并在恰當的時機觸發外部控制器實現一定的對外控制功能。 基于ARM+DSP架構的視頻監控系統的設計思想與實現原理，本系統分為控制模塊和視頻處理模塊，二者獨立開發和調試，通過HPI并行方式連接，提高了軟硬件任務的模塊化程度，增加了系統的穩定性、可靠性和靈活性，符合嵌入式視頻監控的功能要求，可以面對日益復雜的視頻應用。本文還介紹了基于AT91RM9200處理器子系統開發板的底層BootLoader程序的開發和對Linux操作系統移植的過程。最后論文在設計并實現的基礎上對系統的改進提出了一些新的方法和建議。
上傳時間： 2013-06-19
上傳用戶：金宜
大量的電力電子裝置及非線性負荷在電力系統中廣泛的應用，使電能質量(Power Quality)問題日益突出。電能質量問題不僅危害電力系統本身的安全及電網的穩定運行，對系統中用戶也造成嚴重威脅。因此，對電能質量的實時監測具有十分重要的意義。 論文首先介紹了電能質量的概念，分析了國內外電能質量監測的研究現狀及開發新型電能質量監測裝置的意義，同時對影響電能質量的指標參數的數字測量原理與算法進行了深入的研究。在此基礎上，提出了以ARM9(s3c2410)芯片為CPU，以嵌入式Linux為軟件核心的電能質量監測裝置的總體設計思想。 論文建立了基于arm-1inux的嵌入式開發環境，完成了基本的硬件電路設計和軟件設計。硬件設計方面，根據電力系統中數據采集和處理的實際特點，在前置測量采集模塊中，采用了ADS7864芯片設計了多通道信號采樣保持和快速轉換電路；利用鎖相環保證了多路信號的硬件同步采樣；在通訊方式上，除了采用RS-232通訊方式外，還采用了以太網和USB通訊方式，從而提高了裝置應用的靈活性。軟件設計方面，依據裝置所要實現的功能，剪裁并成功移植了嵌入式linux內核到ARM處理器中；完成了各應用程序的編制，給出了詳細的程序流程圖；設計了基于Qt/Embedde的人機交互界面(GUI)。 基于arm-linux嵌入式電能質量監測儀不僅數據處理功能強、人機交互性好、系統升級簡單、還能進行遠程監控。在此基礎上可進一步開發，向微型化、高度智能化等方向發展，以滿足不同場合的需求，具有較大的使用價值和廣闊的應用前景。
上傳時間： 2013-05-16
上傳用戶：frank1234
在特定的工業測控應用中對處理器的功耗有嚴格的要求，類似X86處理器芯片系列由于繼承了原有8086的構架，功耗很大，不能滿足要求。當前應用廣泛的ARM系列處理器有低功耗、高處理器能力的優點，非常適合于此類應用。由于ARM處理器并沒有對PC/104總線有支持，所以本設計使用CPLD可編程邏輯完成ARM本地總線與PC/104總線的轉換。文章完成了以下工作： 1.介紹了工業控制計算機的發展情況和當前使用廣泛的PC/104計算機，描述了嵌入式系統的發展歷史和軟硬件組成，分析了X86與ARM處理器構架的特點與優缺點； 2.從PC/104總線規范出發，對基于ARM處理器的PC/104工業控制嵌入式工控機進行了總體設計，軟硬件選型部分對當前流行的軟硬件系統進行了詳細地描寫，硬件處理器選用SAMSUNG公司的S3C2410，軟件系統采用嵌入式Linux操作系統； 3.對系統硬件各個部分實現細節進行了描寫，包括最小系統、CAN網絡、以太網絡和PC/104總線控制器；其中著重對PC/104總線控制器的實現方案進行了討論，分析了ARM本地總線時序和PC/104總線時序，最后使用VHDL語言實現了了總線控制器邏輯； 4.移植了嵌入式Linux操作系統，Linux操作系統移植分為配置、編譯和下載運行調試三個步驟；基于Linux操作系統編寫了PC/104總線驅動，驅動完成映射PC/104地址到系統虛擬地址和中斷綁定；編寫了基于PC/104的CAN總線驅動，分析了驅動初始化、中斷處理流程、數據緩沖區管理和文件操作接口，描寫了驅動的編譯和下載過程；最后給出了應用程序接口； 5.根據機車工業控制領域的具體要求，開發了實際系統，給出了系統主要參數指標；對系統的運算性能進行了測試，測試表明定點運算能力與X86相當，符合設計要求：系統通過鐵標高低溫測試和射頻干擾測試，并進行了為期3個月的裝車試運行，試運行過程中系統工作正常，完全能夠滿足設計要求。
上傳時間： 2013-07-10
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超聲波電機是一種全新原理的直接驅動電機，它利用壓電陶瓷逆壓電效應激發的超聲振動作為驅動力，通過定轉子間的摩擦力來驅動轉子運動。與傳統的電磁電機相比，它具有低速大轉矩、無電磁干擾、動作相應快、運行無噪聲、無輸入自鎖等卓越特性，在非連續運動領域、精密控制領域要比傳統的電磁電機性能優越得多。超聲波電機在工業控制系統、汽車專用電器、精密儀器儀表、辦公自動化設備、智能機器人等領域有廣闊的應用前景，近年來倍受科技界和工業界的重視，成為當前機電控制領域的一個研究熱點。 本文主要研究了行波型超聲波電機的嵌入式驅動控制系統設計。系統是基于ARM嵌入式微控芯片設計的。全文共分為6部分。第一章主要介紹了國內外超聲波電機驅動控制技術在國內外的發展狀況，ARM芯片的結構原理以及本課題的選題意義。第二章在前人的研究基礎上做了系統仿真，為系統的硬件設計提供設計指導。第三章提出了基于ARM的超聲波電機嵌入式驅動控制系統設計方案，并介紹了系統各個模塊的設計與調試的過程和結果。第四章介紹了uC/OS-Ⅱ操作系統在ARM上的移植，以及基于該操作系統的電機控制系統軟件設計流程。第五章介紹了系統各子程序的設計，速度控制與定位控制的算法設計，以及系統調試的結果。第六章總結了本論文的主要貢獻、存在問題以及后續課題的研究方向。
上傳時間： 2013-04-24
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