伴隨高速DSP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，實時快速可靠地進行數(shù)字信號處理成為用戶追求的目標(biāo)。同時，由于可編程器件在速度和集成度方面的飛速提高，使得利用硬件實現(xiàn)數(shù)字信號實時快速可靠處理有了新的途徑。 FIR濾波器是數(shù)字信號處理中常用部件，它的最大優(yōu)點在于：設(shè)計任何幅頻特性時，可以具有嚴格的線性相位，這一點對數(shù)字信號的實時處理非常關(guān)鍵。 FPGA是常用的可編程器件，它所具有的查找表結(jié)構(gòu)非常適用于實現(xiàn)實時快速可靠的FIR濾波器，在加上VHDL語言靈活的描述方法以及與硬件無關(guān)的特點，使得使用VHDL語言基于FPGA芯片實現(xiàn)FIR濾波器成為研究的方向。 本文對基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實現(xiàn)進行了研究，并設(shè)計了一個16階的FIR低通濾波器。所做的主要工作為： 1.以FIR數(shù)字濾波器的基本理論為依據(jù)，使用分布式算法作為濾波器的硬件實現(xiàn)算法，并對其進行了詳細的討論。針對分布式算法中查找表規(guī)模過大的缺點，采用多塊查找表的方式減小硬件規(guī)模。 2.在設(shè)計中采用了自頂向下的層次化、模塊化的設(shè)計思想，將整個濾波器劃分為多個模塊，利用VHDL語言的描述方法進行了各個功能模塊的設(shè)計，最終完成了FIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)設(shè)計。 3.采用FLEX10K系列器件實現(xiàn)一個16階的FIR低通濾波器的設(shè)計實例，用MAX+PLUSII軟件進行了仿真，并用MATLAB對仿真結(jié)果進行了分析，證明所設(shè)計的FIR數(shù)字濾波器功能正確。 仿真結(jié)果表明，本論文所設(shè)計的FIR濾波器硬件規(guī)模較小，采樣率達到了17.73MHz。同時只要將查找表進行相應(yīng)的改動，就能分別實現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器，體現(xiàn)了設(shè)計的靈活性。
標(biāo)簽： VHDL FPGA FIR 濾波器
上傳時間： 2013-04-24
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激光測距技術(shù)被廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)測量、航空與大地的測量、國防及通信等諸多領(lǐng)域。本文從已獲得廣泛應(yīng)用的脈沖激光測距技術(shù)入手，重點分析了近年提出的自觸發(fā)脈沖激光測距技術(shù)(STPLR)特別是其中的雙自觸發(fā)脈沖激光測距技術(shù)(BSTPLR)，通過分析發(fā)現(xiàn)其核心部件之一就是用于測量激光脈沖飛行時間(周期)的高精度高速計數(shù)器，而目前一般的方式是采用昂貴的進口高速計數(shù)器或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)來完成，這使得激光測距儀在研發(fā)、系統(tǒng)的改造升級和自主知識產(chǎn)權(quán)保護等諸多方面受到制約，同時在其整體性能上特別是在集成化、小型化和高可靠性方面帶來阻礙。為此，本文研究了采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)來實現(xiàn)脈沖激光測距中的高精度高速計數(shù)及其他相關(guān)功能，基本解決了以上存在的問題。 論文通過對雙自觸發(fā)脈沖激光測距的主要技術(shù)要求和技術(shù)指標(biāo)進行分析，對其中的信號處理單元采用了FPGA+單片機的設(shè)計形式。由FPGA主控芯片(EPF10K20TC144-4)作為周期測量模塊，在整個測距系統(tǒng)中是信號處理的核心部件，借助其用戶可編程特性及很高的內(nèi)部時鐘頻率，設(shè)計了專用于BSTPLR的高速高精度計數(shù)芯片，負責(zé)對測距信號產(chǎn)生電路中的時刻鑒別電路輸出信號進行計數(shù)。數(shù)據(jù)處理模塊則主要由單片機(AT89C51)來實現(xiàn)。系統(tǒng)可以通過鍵盤預(yù)置門控信號的寬度以均衡測量的精度和速度，測量結(jié)果采用7位LED數(shù)碼管顯示。本設(shè)計在近距離(大尺寸)范圍內(nèi)實驗測試時基本滿足設(shè)計要求。
標(biāo)簽： FPGA 自觸發(fā)脈沖 激光測距 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間： 2013-06-02
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Internet的快速發(fā)展以及網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的迅速增長，使得對網(wǎng)絡(luò)管理的需求變得越來越重要。這就要求對網(wǎng)絡(luò)中所有設(shè)備及協(xié)議進行管理。而當(dāng)今網(wǎng)絡(luò)管理方式的發(fā)展趨勢是更加智能化、自動化。這就需要由網(wǎng)絡(luò)管理軟件來更大限度的減少網(wǎng)絡(luò)管理員工作量，使網(wǎng)絡(luò)管理員的工作從繁雜的管理網(wǎng)絡(luò)操作轉(zhuǎn)變到管理網(wǎng)絡(luò)工具。 SNMP（簡單網(wǎng)絡(luò)管理協(xié)議）協(xié)議由于其易于實現(xiàn)和廣泛的TCP/IP應(yīng)用基礎(chǔ)而獲得廠商的支持。而開源的NetSNMP軟件的跨平臺特性，使其在網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中得到了廣泛應(yīng)用。但以前基于SNMP的網(wǎng)絡(luò)管理通常都是通過命令行或簡單的網(wǎng)絡(luò)管理工具，管理操作起來比較繁瑣，而且收集到的結(jié)果比較抽象。AdventNet公司出品的Opmanager軟件不僅擁有對SNMP監(jiān)控數(shù)據(jù)強大的圖形圖表生成能力，而且簡單易用。與NetSNMP結(jié)合，可以很好的實現(xiàn)企業(yè)級的網(wǎng)絡(luò)管理功能。因此本文選用Opmanager網(wǎng)絡(luò)管理軟件實現(xiàn)了基于嵌入式Linux平臺的SNMP圖形化監(jiān)控。 首先介紹了SNMP協(xié)議，包括SNMP協(xié)議的概述和SNMP協(xié)議的規(guī)范。其次構(gòu)建了基于ARM7和ARM9兩套嵌入式Linux開發(fā)平臺，并在Linux PC上建立了它們的交叉編譯環(huán)境。再次把NetSNMP代理程序分別移植到了這兩套ARM平臺，并對移植的程序進行裁減和優(yōu)化使其適合在嵌入式設(shè)備上運行。最后通過Opmanager網(wǎng)絡(luò)管理軟件實現(xiàn)了對嵌入式設(shè)備的圖形化監(jiān)控，并在此基礎(chǔ)上拓展了自定義的監(jiān)控項使Opmanager管理軟件能輪詢到它們并生成實時的圖形。最后Opmanager在快照主頁面將它們定義為主視圖，在主窗口顯示出來。
標(biāo)簽： ARMLinuz SNMP 圖形化 監(jiān)控
上傳時間： 2013-08-02
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現(xiàn)場總線技術(shù)以其先進性、實用性、可靠性、開放性等優(yōu)點，已經(jīng)成為自動化技術(shù)發(fā)展的熱點。現(xiàn)場總線控制系統(tǒng)作為一種開放的、具可互操作性的、徹底分散的分布式控制系統(tǒng)，已經(jīng)對傳統(tǒng)的PLC、集散控制系統(tǒng)形成了巨大的沖擊，具有廣闊的發(fā)展前景。 作為現(xiàn)場總線之一的CAN總線以其可靠性高、實時性好、價格低廉、容易實現(xiàn)等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制領(lǐng)域。與傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)相比，基于CAN總線設(shè)計的工業(yè)控制系統(tǒng)可以減少系統(tǒng)控制的復(fù)雜性，降低成本，并能提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和擴展性。 本論文針對某石材加工廠的具體應(yīng)用需求，在分析了CAN總線協(xié)議的基礎(chǔ)上，給出了工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)的總體解決方案，主控節(jié)點硬件設(shè)計、軟件設(shè)計，人機界面設(shè)計，以及網(wǎng)絡(luò)通訊結(jié)構(gòu)模型及具體實現(xiàn)流程，完成的主要工作如下： 軟硬件平臺設(shè)計，基于ARM處理器LPC2378開發(fā)了工控網(wǎng)絡(luò)主控節(jié)點。設(shè)計了該節(jié)點的硬件電路，包括CAN總線接口電路、串行接口電路、AD、DA轉(zhuǎn)換隔離電路等。在硬件平臺上進行μC/OS-II操作系統(tǒng)移植，基于該操作系統(tǒng)編寫了各硬件模塊驅(qū)動程序，主要包括串行接口和CAN模塊的初始化、數(shù)據(jù)接收以及發(fā)送。 通訊設(shè)計，根據(jù)工業(yè)控制應(yīng)用的具體需求，設(shè)計了網(wǎng)絡(luò)整體解決方案，包括網(wǎng)絡(luò)拓撲方案，通訊結(jié)構(gòu)等，基于CAN總線技術(shù)規(guī)范CAN2.0B自定義了CAN總線網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用層通信協(xié)議CAN08。 人機界面設(shè)計，基于威綸MT505設(shè)計了工控網(wǎng)絡(luò)的人機界面，編程實現(xiàn)人機界面與主控節(jié)點的Modbus通訊。
標(biāo)簽： ARM 現(xiàn)場總線 控制系統(tǒng) 主控
上傳時間： 2013-07-09
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抽油機井工況監(jiān)測是石油生產(chǎn)過程中非常重要的環(huán)節(jié)，可以為油井提高泵效、高效管理提供可靠依據(jù)。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的人工操作遠遠不能滿足現(xiàn)代化石油生產(chǎn)的要求。將遠程監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用于油井工況監(jiān)測，可以降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率和油田管理水平。針對目前已有油井工況監(jiān)測系統(tǒng)存在的不足，本文研制出一種集計算機技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)于一身、功能完善、可靠性高、成本低廉的抽油機井工況遠程監(jiān)測系統(tǒng)。 示功圖是常用的用于判斷抽油機井工作狀況的方法，它是抽油機光桿在作往復(fù)運動的一個周期中，光桿相對位移與載荷的對應(yīng)關(guān)系曲線。傳統(tǒng)的利用拉線位移傳感器獲取位移的方式，不能實現(xiàn)長期連續(xù)的監(jiān)測。本系統(tǒng)采用加速度傳感器作為沖次傳感器，獲取每個周期的起始點，再利用拉線位移傳感器對一個周期中按時間等分的點的位移進行標(biāo)定，既解決了拉線位移不能長期連續(xù)監(jiān)測的問題，又保證了位移的精度。 本系統(tǒng)由工況傳感器、數(shù)據(jù)中繼單元、數(shù)據(jù)中心和手持機四部分組成。安裝在抽油井上的工況傳感器定時獲取并存儲示功圖數(shù)據(jù)，定時將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中繼單元。由數(shù)據(jù)中繼單元將多個工況傳感器的示功圖數(shù)據(jù)集中后，通過遠程網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)對所有示功圖數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析和打印，并可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。手持機用于對工況傳感器進行設(shè)置和標(biāo)定，并可以現(xiàn)場獲取示功圖。 硬件電路采用低功耗設(shè)計方法，使用低電壓、低功耗的基于ARM7內(nèi)核的LPC2138/2148微處理器及微功率無線數(shù)傳模塊，將硬件電路功耗降到最低。采用SD卡作為存儲器，增加了數(shù)據(jù)存儲容量和數(shù)據(jù)可靠性。采用單軸加速度傳感器ADXL105作為沖次傳感器，具有高精度、低功耗、高可靠性的優(yōu)點。CDMA模塊采用基于CDMA1X數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的H7710，組成高速、永遠在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。 軟件設(shè)計遵循模塊化設(shè)計思想，既考慮到各模塊功能的實現(xiàn)，又兼顧了系統(tǒng)總體的協(xié)調(diào)性。本系統(tǒng)軟件由工況傳感器軟件、手持機軟件、數(shù)據(jù)中繼單元軟件及數(shù)據(jù)中心軟件四部分組成。工況傳感器軟件、手持機軟件和數(shù)據(jù)中繼單元軟件由ADS集成開發(fā)環(huán)境編寫，并由AXD仿真調(diào)試器生成可執(zhí)行代碼，最后通過EasyJTAG仿真器下載到微處理器芯片中。數(shù)據(jù)中心運行于服務(wù)器/客戶機工作模式，使用SQL Server數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)中心處理軟件由Visual Basic6．0編寫，運行于Windows操作系統(tǒng)中。 通訊網(wǎng)絡(luò)由無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)和CDMA網(wǎng)絡(luò)組成，工況傳感器與數(shù)據(jù)中繼單元組成無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，采用ISM工作頻段，實現(xiàn)近距離無線通訊。數(shù)據(jù)中繼單元作為無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點，通過CDMA網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心通信處理機相聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。 本系統(tǒng)首次利用加速度傳感器與拉線位移傳感器相結(jié)合的方式，實現(xiàn)抽油井工況長期連續(xù)監(jiān)測，提高了整個系統(tǒng)的可靠性；利用ARM單片機作為微處理器，低功耗電路設(shè)計，低功耗工作模式，延長了電池的壽命；無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)與CDMA網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，兼具無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)與CDMA網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，降低了整個系統(tǒng)的安裝和運行費用；數(shù)據(jù)中心采用服務(wù)器/客戶機工作模式，便于用戶共享數(shù)據(jù)。目前該系統(tǒng)的各部分均經(jīng)過硬件、軟件及運行測試，已經(jīng)在油田試運行。運行結(jié)果表明，該系統(tǒng)性能完善，運行可靠，安裝及維護簡便，取得了較好的效果。
標(biāo)簽： CDMA ARM 遠程監(jiān)測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-12
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生物醫(yī)學(xué)信號是源于一個生物系統(tǒng)的一類信號，像心音、腦電、生物序列和基因以及神經(jīng)活動等，這些信號通常含有與生物系統(tǒng)生理和結(jié)構(gòu)狀態(tài)相關(guān)的信息，它們對這些系統(tǒng)狀態(tài)的研究和診斷具有很大的價值。信號拾取、采集和處理的正確與否直接影響到生物醫(yī)學(xué)研究的準(zhǔn)確性，如何有效地從強噪聲背景中提取有用的生物醫(yī)學(xué)信號是信號處理技術(shù)的重要問題。 設(shè)計自適應(yīng)濾波器對帶有工頻干擾的生物醫(yī)學(xué)信號進行濾波，從而消除工頻干擾，獲得最佳的濾波效果是本研究要解決的問題。生物醫(yī)學(xué)信號具有信號弱、噪聲強、頻率范圍較低、隨機性強等特點。由于心電(electrocardiogram，ECG)信號的確定性、穩(wěn)定性、規(guī)則性都比其他生物信號高，便于準(zhǔn)確評估和檢測濾波效果，本研究采用ECG信號作為原始的模板信號。 本研究將新的電子芯片技術(shù)與現(xiàn)代信號處理技術(shù)相結(jié)合，從過去單一的軟件算法研究，轉(zhuǎn)向軟件與硬件結(jié)合，從而提高自適應(yīng)速度和精度，而且可以使系統(tǒng)的開發(fā)周期縮短、成本降低、容易升級和變更。 采用現(xiàn)場可編程邏輯器件(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)作為新的ECG快速提取算法的硬件載體，加快信號處理的速度。為了將ECG快速提取算法轉(zhuǎn)換為常用的適合于FPGA芯片的定點數(shù)算法，研究中詳細分析了定點數(shù)的量化效應(yīng)對自適應(yīng)噪聲消除器的影響，以及對浮點數(shù)算法和定點數(shù)算法的復(fù)合自適應(yīng)濾波器的各種參數(shù)的選擇，如步長因子和字長選擇。研究中以定點數(shù)算法中的步長因子和字長選擇，作為FPGA設(shè)計的基礎(chǔ)，利用串并結(jié)合的硬件結(jié)構(gòu)實現(xiàn)自適應(yīng)濾波器，并得到了預(yù)期的效果，準(zhǔn)確提取改善后的ECG信號。 研究中，在MATLAB(Matrix Laboratry)軟件的環(huán)境下模擬，選取帶有50Hz工頻干擾的不同信噪比的ECG原始信號，在浮點數(shù)情況下，原始信號通過采用最小均方LMS(LeastMean Squares)算法的浮點數(shù)自適應(yīng)濾波器后，根據(jù)信噪比的改善和收斂速度，確定不同的最佳μ值，并在定點數(shù)情況下，在最佳μ值的情況下，原始信號通過采用LMs算法的定點數(shù)自適應(yīng)濾波器后，根據(jù)信噪比的改善效果和采用硬件的經(jīng)濟性，確定最佳的定點數(shù)。并了解LMS算法中步長因子、定點數(shù)字長值對信號信噪比、收斂速度和硬件經(jīng)濟性的影響。從而得出針對含有工頻干擾的不同信噪比的原始ECG，應(yīng)該采用什么樣的μ值和什么樣的定點數(shù)才能對原始ECG的改善和以后的硬件實現(xiàn)取得最佳的效果，并根據(jù)所得到的數(shù)據(jù)和結(jié)果，在FPGA上實現(xiàn)自適應(yīng)濾波器，使自適應(yīng)濾波器能對帶有工頻干擾的ECG原始信號有最佳的濾波效果。
標(biāo)簽： FPGA 工頻干擾 濾波技術(shù)
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隨著現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)在工業(yè)中的廣泛應(yīng)用，使得基于FPGA數(shù)字信號處理的實現(xiàn)在雷達信號處理中有著重要地位。模型化設(shè)計是一種自頂向下的面向FPGA的快速原型驗證法，它不僅降低了FPGA設(shè)計門檻，而且縮短了開發(fā)周期，提高了設(shè)計效率。這使得FPGA模型化設(shè)計成為了FPGA系統(tǒng)設(shè)計的發(fā)展趨勢。本文針對常見雷達信號處理模塊的FPGA模型化實現(xiàn)，在以下幾個方面展開研究：首先對基于FPGA的模型化設(shè)計方法進行了研究，給出了模型化設(shè)計方法的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢，并對本文中使用的模型化設(shè)計方法的軟件工具System Generator和AccelDSP進行了介紹。其次使用這兩種軟件工具對FIR濾波器進行了模型化設(shè)計并同RTL(寄存器傳輸級)設(shè)計方法進行對比，全面分析了模型化設(shè)計方法和RTL設(shè)計方法的優(yōu)缺點。然后在簡明闡述雷達信號處理原理的基礎(chǔ)上，使用System Generator對數(shù)字下變頻(DDC)、脈沖壓縮、動目標(biāo)顯示(MTI)及恒虛警(CFAR)處理等雷達信號處理模塊進行了自頂向下的模型化設(shè)計。在Simulink中進行了功能仿真驗證，生成了HDL代碼，并在Xilinx FPGA中進行了RTL的時序仿真分析。關(guān)鍵詞：雷達信號處理 FPGA 模型化設(shè)計 System Generator AccelDSP
標(biāo)簽： FPGA 模型 雷達信號
上傳時間： 2013-07-25
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在本課題中，兼顧了效率及線性度，采用自適應(yīng)預(yù)失真前饋復(fù)合線性化系統(tǒng)來改善高功率放大器的線性度。由于加入自適應(yīng)控制模塊，射頻電路不受溫度、時漂、輸入功率等的影響，可始終處于較佳工作狀態(tài)，這使得整個放大系統(tǒng)更為實用，也更具有拓展價值。
標(biāo)簽： 預(yù)失真 前饋 功率 放大
上傳時間： 2013-11-21
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為簡化總線式RS485隔離器的設(shè)計，提出基于脈沖變壓器的總線式RS485隔離器的技術(shù)方案。該方案具有簡單實用、無需電源、無需考慮數(shù)據(jù)流向、在有限范圍內(nèi)波特率自適應(yīng)、底層用戶群體易于理解和掌控等特點。給出了基本實驗電路和脈沖變壓器的主要設(shè)計依據(jù)。基于脈沖變壓器的總線式RS485隔離器，尤其適合工業(yè)環(huán)境下半雙工的A、B兩線制RS485通信網(wǎng)的升級改造，其基本思想也適用于全雙工的W、X、Y、Z四線制RS485/RS422通信網(wǎng)。
標(biāo)簽： 485 RS 脈沖變壓器 總線式
上傳時間： 2013-10-07
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