隨著國民經(jīng)濟的發(fā)展，電力電子設(shè)備得到廣泛應(yīng)用，使得電網(wǎng)中的諧波污染越來越嚴重，極大地危害了電力設(shè)備的安全運行。電網(wǎng)中的諧波成份非常復(fù)雜，因此諧波的檢測分析，是消除或降低諧波污染的前提。 通過大量資料的收集、閱讀及相關(guān)技術(shù)的研究，本文分析了嵌入式系統(tǒng)在電力系統(tǒng)測控中的應(yīng)用優(yōu)勢，設(shè)計了以ARM7TDMI內(nèi)核處理器LPC2214為核心的電網(wǎng)諧波檢測分析系統(tǒng)。系統(tǒng)主要實現(xiàn)低壓配電網(wǎng)三相電壓、電流的諧波檢測與分析，包括電量數(shù)據(jù)采集和諧波分析兩個部分。詳細分析了諧波檢測分析系統(tǒng)的工作原理，明確了系統(tǒng)功能需求，對系統(tǒng)各模塊進行了設(shè)計，通過多路同步采集將電網(wǎng)電量數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，在處理器中完成數(shù)據(jù)倒序處理和快速傅立葉變換等相關(guān)的運算處理工作，可以得到各次諧波含量。 通過文中設(shè)計的硬件同步電路，可以準確獲得電網(wǎng)信號三相電壓與電流周期，通過同步采樣的方法，消除或減小因快速傅立葉變換存在的頻譜泄漏和柵欄效應(yīng)的誤差。結(jié)合諧波檢測分析的需求與FFT算法的特點，為了減小響應(yīng)時間，提高運算速度，采用了實序列快速傅立葉變換對數(shù)據(jù)的整合運算，即通過一次快速傅立葉變換運算，完成各相電流與電壓兩組數(shù)據(jù)從時域到頻域的轉(zhuǎn)換，并分析得到頻域幅值和時域幅值之間的線性關(guān)系，避免了傅立葉反變換運算，提高了運算速度，實現(xiàn)諧波的準確檢測。 最后經(jīng)過樣機測試證明，本文設(shè)計的電網(wǎng)諧波檢測與分析系統(tǒng)能夠準確、可靠的實現(xiàn)諧波含量的檢測與分析。
標簽： ARM 電網(wǎng)諧波 檢測 分
上傳時間： 2013-07-10
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三相spwm信號是由高頻載波和三相調(diào) 制波比較而得的，三相svpwm信號也可理解為由高頻載波和三相調(diào)制波比較而得，區(qū)別是前者的三相調(diào)制波是三相對稱的正弦波，后者的三相調(diào)制波是三相對稱的馬鞍形波，馬鞍形波由正弦波和一定幅值的三次諧波復(fù)合而成。但令人回味的是，svpwm的最初出現(xiàn)和發(fā)展卻和以上思路大相徑庭，其完全從空間矢量的角度出發(fā)，后來人們才發(fā)現(xiàn)svpwm和spwm的以上淵源[1]。至今svpwm已在三相或多相逆變器中得以廣泛應(yīng)用，其原因有兩個，一是采用svpwm的逆變器輸出相電壓中的基波含量高于采用spwm的逆變器[2][3]，二是dsp的快速運算能力可以實時計算開關(guān)時間。但在實際應(yīng)用svpwm時，往往對以下問題感到疑惑：svpwm算法的推導(dǎo)、開關(guān)向量的選擇、dsp的實現(xiàn)、逆變器輸出相電壓有效值的大小。本文的內(nèi)容將有助這些疑惑的解決，更靈活地應(yīng)用svpwm算法。
上傳時間： 2013-06-05
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隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)成為了當前信息行業(yè)最熱門的焦點之一。ARM以其高性能低功耗的特點成為目前主流的32位嵌入式處理器而在數(shù)碼產(chǎn)品中廣泛使用，隨著數(shù)碼相機的普及，數(shù)碼相框產(chǎn)品得到推廣，數(shù)碼相框通過一個液晶的屏幕顯示數(shù)碼照片而非紙質(zhì)照片，數(shù)碼相框比普通相框更靈活多變，也給現(xiàn)在日益使用的數(shù)碼相片一個新的展示空間。在嵌入式操作系統(tǒng)方面，uC/OS—Ⅱ憑借其小內(nèi)核、多任務(wù)、豐富的系統(tǒng)服務(wù)、容易使用以及源碼公開等特點被嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者廣泛用在各種嵌入式設(shè)備開發(fā)中。uC/FS嵌入式文件系統(tǒng)由于穩(wěn)定性，可移植性以及與uC/OS—Ⅱ內(nèi)核的相兼容被廣泛用在基于uC/OS—Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中。NAND Flash存儲器由于其大容量數(shù)據(jù)存儲、高速存取速度、易于擦除和重寫、功耗小等特點被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲、嵌入式系統(tǒng)的程序存儲載體中。 本論文的硬件工作平臺是艾科公司研發(fā)的數(shù)碼相框芯片方案ARK1600，該平臺集成了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計所需的相關(guān)硬件模塊。本論文的主要設(shè)計目標是在該平臺上實現(xiàn)NAND Flash存儲設(shè)備驅(qū)動的系統(tǒng)級方案，即在ARK1600平臺上通過構(gòu)建uC/OS—Ⅱ操作系統(tǒng)以及uC/FS文件系統(tǒng)來實現(xiàn)NAND Flash設(shè)備驅(qū)動掛接。本論文是在Windows環(huán)境下通過ARM ADS實現(xiàn)代碼的編譯，通過Multi—ICE進行前期調(diào)試以及USB—Debug進行后期的系統(tǒng)整合調(diào)試。 本論文的主要研究工作具體涉及以下三個的方面：首先研究了ARM相關(guān)構(gòu)架以及uC/OS—Ⅱ操作系統(tǒng)的特點，并在此基礎(chǔ)上移植uC/OS—Ⅱ操作系統(tǒng)到ARK1600平臺，分析ARK1600硬件體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上詳細分析了BootLoader的相關(guān)概念，并重點闡述了NAND BootLoader程序設(shè)計與實現(xiàn)過程；其次在文件系統(tǒng)方面，本論文成功移植uC/FS嵌入式文件系統(tǒng)到ARK1600平臺，在移植的過程中采用了動態(tài)文件緩沖區(qū)算法提高了該文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率；最后重點討論了NAND Flash驅(qū)動在ARK1600的實現(xiàn)，主要分析了NAND Flash的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，并從物理層，邏輯層和文件系統(tǒng)接口層三個方面具體分析了NAND Flash驅(qū)動程序的實現(xiàn)，并在NAND Flash邏輯層驅(qū)動實現(xiàn)時通過采用壞塊處理表算法實現(xiàn)了NAND的磨損均衡問題。
上傳時間： 2013-07-31
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2000年10月2日，美國國家標準與技術(shù)研究所宣布采用Rijndael算法作為高級加密標準，并于2002年5月26日正式生效，AES算法將在今后很長一段時間內(nèi)，在信息安全中扮演重要角色。因此，對AES算法實現(xiàn)的研究就成為了國內(nèi)外的熱點，會在信息安全領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。用FPGA實現(xiàn)AES算法具有快速、靈活、開發(fā)周期短等優(yōu)點。 本論文就是針對AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中的優(yōu)化實現(xiàn)問題，在深入分析了AES算法的整體結(jié)構(gòu)、基本變換以及加、解密流程的基礎(chǔ)上，對AES算法的加、解密系統(tǒng)的FPGA優(yōu)化設(shè)計進行了研究。主要內(nèi)容為： 1．確定了實現(xiàn)方案以及關(guān)鍵技術(shù)，在比較了常用的結(jié)構(gòu)后，采用了適合高速并行實現(xiàn)AES加、解密算法的結(jié)構(gòu)——內(nèi)外混合的流水線結(jié)構(gòu)，并給出了總體的設(shè)計框圖。由于流水線結(jié)構(gòu)不適用于反饋模式，為了達到較高的運算速度，該系統(tǒng)使用的是電碼本模式(ECB)的工作方式； 2．對各個子模塊的設(shè)計分別予以詳細分析，結(jié)合算法本身和FPGA的特點，采用查表法優(yōu)化處理了字節(jié)代換運算，列混合運算和密鑰擴展運算。同時，考慮到應(yīng)用環(huán)境的不同，本設(shè)計支持數(shù)據(jù)分組為128比特，密鑰長度為128比特、192比特以及256比特三種模式下的AES算法加、解密過程。完成了AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中實現(xiàn)的這個系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計； 3．利用QLJARTUSII開發(fā)工具進行代碼的編寫工作和綜合編譯工作，在 MODELSIM中進行仿真并給出仿真結(jié)果，給出了各個模塊和整個設(shè)計的仿真測試結(jié)果； 4．和其他類似的設(shè)計做了橫向?qū)Ρ?，得出結(jié)論：本設(shè)計在保證了速度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了資源和速度的均衡，在性能上具有較大的優(yōu)勢。
上傳時間： 2013-05-25
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JPEG2000是新一代的靜態(tài)圖像壓縮標準，它相比JPEG有很多新的特性，如漸進傳輸和感興趣區(qū)域編碼等，因而它具有廣闊的應(yīng)用前景，特別是在數(shù)碼相機、PDA等便攜式設(shè)備中。 JPEG2000的核心主要包括小波變換和基于最優(yōu)化截斷點的嵌入式塊編碼(EBCOT)算法，其計算復(fù)雜度遠遠高于JPEG，完全采用軟件方案實現(xiàn)將會占用大量的處理器時間和內(nèi)存開銷，而且速度較慢，實時處理的能力較差。為了推廣JPEG2000在便攜式產(chǎn)品、消費類電子產(chǎn)品中的應(yīng)用，打開巨大的潛在市場，研究硬件實現(xiàn)的算法實時處理方案具有重要的應(yīng)用價值。 EBCOT算法是一個兩層的編碼引擎，其中的上下文編碼的運算量約占到總運算量的50％，是提高編碼速度的關(guān)鍵算法之一。由于上下文編碼大部分都是邏輯運算，沒有復(fù)雜的數(shù)學運算，但邏輯控制流程復(fù)雜繁瑣，對存儲器訪問頻繁，采用DSP或者其他的通用處理器通過指令控制實現(xiàn)該算法，未能顯著提高編碼速度。本文采用FPGA芯片，以電路邏輯的方式來實現(xiàn)該算法并進行優(yōu)化，在研究和分析了上下文編碼算法運算特點的基礎(chǔ)上，設(shè)計了列判斷和交錯存儲相結(jié)合的硬件實現(xiàn)方案，并采用硬件描述語言Verilog在寄存器傳輸級描述了相應(yīng)的硬件電路。通過功能仿真和邏輯綜合后，所獲得的上下文編碼模塊最大時鐘頻率為101MHz，且能在130ms內(nèi)完成對一幅512×512灰度圖像的編碼，性能比Jasper軟件中的實現(xiàn)方案提高了75％。 JPEG2000的一個重要特性是其具有漸進傳輸?shù)哪芰?，而碼流組織是獲得漸進傳輸特性的技術(shù)關(guān)鍵。碼流組織通過在輸出碼流中安排數(shù)據(jù)包的先后順序來實現(xiàn)漸進傳輸?shù)哪康?。本文對JPEG2000中實現(xiàn)漸進傳輸?shù)臋C制進行了分析，并研究了碼流組織的算法實現(xiàn)。 為了對JPEG2000算法實現(xiàn)進行驗證，本文設(shè)計了基于FPGA和ARM的驗證實驗平臺，其中FPGA主要完成算法中運算量較大的小波變換、上下文編碼和算術(shù)編碼，而ARM處理器則完成碼流組織、數(shù)據(jù)打包以及和PC機的通信。本文在該平臺上對所設(shè)計的上下文編碼算法和碼流組織模塊的設(shè)計進行了驗證，實驗結(jié)果表明本文設(shè)計的算法模塊功能正確，并在一定程度上提高了編碼速度。
上傳時間： 2013-04-24
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FPGA器件在通信、消費類電子等領(lǐng)域應(yīng)用越來越廣泛，隨著FPGA規(guī)模的增大、功能的加強對時鐘的要求也越來越高。在FPGA中嵌入時鐘發(fā)生器對解決該問題是一個不錯的選擇。本論文首先，描述并分析了電荷泵鎖相環(huán)時鐘發(fā)生器的體系結(jié)構(gòu)、組成單元及各單元的非理想特性；然后討論并分析了電荷泵鎖相環(huán)的小信號特性和瞬態(tài)特性；并給出了電荷泵鎖相環(huán)器件參數(shù)的計算表達式。其次，研究了環(huán)形振蕩器和鎖相環(huán)的相位噪聲特性。由于噪聲性能是時鐘發(fā)生器設(shè)計中的關(guān)鍵指標，本工作對此進行了較為詳細的分析。相位噪聲和抖動是衡量時鐘信號的兩個主要指標。文中從理論上推導(dǎo)了一階鎖相環(huán)的噪聲特性，并建立了由噪聲分析抖動和由抖動分析噪聲的解析表達式關(guān)系，并討論了環(huán)路低噪聲設(shè)計的基本原則。在前面討論和分析的基礎(chǔ)上，利用Hynix0.35umCMOS工藝設(shè)計了200MHz電荷泵鎖相環(huán)時鐘發(fā)生器，并進行了仿真。設(shè)計中環(huán)形振蕩器的延遲單元采用replica偏置結(jié)構(gòu)，把延遲單元輸出擺幅限定在確定范圍，尾電流源采用cascode結(jié)構(gòu)，增強電路對電源和襯底噪聲的抑制作用。通過增加限流管，改善電荷泵中的開關(guān)的非理想特性。
上傳時間： 2013-04-24
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逆變器在自動控制系統(tǒng)、電機交流調(diào)速、電力變換以及電力系統(tǒng)控制中都起著重要的作用；各系統(tǒng)對逆變器的性能需求也越來越高。PWM控制多重逆變器正是基于這些需求，實現(xiàn)可變頻、調(diào)壓、調(diào)相、低諧波、高穩(wěn)定性的解決方案。 PWM控制逆變器通過對每個脈沖寬度進行控制，以達到控制輸出電壓和改善輸出波形的目的；多重逆變器則是把幾個矩形波逆變器的輸出組合起來起來形成階梯波，從而消除諧波；PWM控制多重逆變器綜合上述兩種技術(shù)的特點，非常適合于應(yīng)用在對諧波、電壓輸出及穩(wěn)定性要求比較高的場合。電力半導(dǎo)體技術(shù)和集成電路技術(shù)的快速發(fā)展，使得多重逆變器的控制、實現(xiàn)成為可能。 本文首先分析風力發(fā)電系統(tǒng)對逆變器的要求，從多重逆變器理論和PWM逆變器理論出發(fā)，提出同步式PWM控制電壓型串聯(lián)多重逆變器系統(tǒng)解決方案。本方案也可以應(yīng)用在逆變電源、交流電機調(diào)速及電力變換領(lǐng)域中。 文中建立了一個多重逆變器的PWM控制算法模型。該算法可完成頻率、相位、幅值可調(diào)的多重逆變器的PWM控制，且能完成逆變器故障運行下的保護與告警。并在MATLAB/SIMULINK環(huán)境下對算法模型進行仿真與分析。 在比較了現(xiàn)有PWM發(fā)生解決方案的基礎(chǔ)上，本文提出了一個基于FPGA(可編程邏輯陣列)的多重逆變器PWM控制系統(tǒng)實現(xiàn)方案。并給出一個主要由FPGA、ADC/DAC、驅(qū)動與保護電路、逆變器主回路及其他外圍電路構(gòu)成的多重逆變器系統(tǒng)解決方案。實驗結(jié)果表明，此方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、可行，很好完成上述多重逆變器的PWM控制算法。
上傳時間： 2013-06-28
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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。
標簽： FPGA 自觸發(fā)脈沖 激光測距 關(guān)鍵技術(shù)
上傳時間： 2013-04-24
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在無線通信系統(tǒng)中,信號在傳輸過程中由于多徑效應(yīng)和信道帶寬的有限性以及信道特性的不完善性導(dǎo)致不可避免地產(chǎn)生碼間串擾(Intersymbol Interference).為了克服碼間串擾所帶來的信號畸變,則必須在接收端增加均衡器,以補償信道特性,正確恢復(fù)發(fā)送序列.盲均衡器由于不需要訓練序列,僅利用接收信號的統(tǒng)計特性就能對信道特性進行均衡,消除碼間串擾,成為近年來通信領(lǐng)域研究的熱點課題.本課題采用已經(jīng)取得了很多研究成果的Bussgang類盲均衡算法,主要因為它的計算復(fù)雜度小,便于實時實現(xiàn),具有較好的性能.本文探討了以FPGA(Field Programmable Gates Array)為平臺,使用Verilog HDL(Hardware Description Language)語言設(shè)計并實現(xiàn)基于Bussgang類型算法的盲均衡器的硬件系統(tǒng).本文簡要介紹了Bussgang類型盲均衡算法中的判決引導(dǎo)LMS(DDLMS)和常模(CMA)兩種算法和FPGA設(shè)計流程.并詳細闡述了基于FPGA的信道盲均衡器的設(shè)計思想、設(shè)計結(jié)構(gòu)和Verilog設(shè)計實現(xiàn),以及分別給出了各個模塊的結(jié)構(gòu)框圖以及驗證結(jié)果.本課題所設(shè)計和實現(xiàn)的信道盲均衡器,為電子設(shè)計自動化(EDA)技術(shù)做了有益的探索性嘗試,對今后無線通信系統(tǒng)中的單芯片可編程系統(tǒng)(SOPC)的設(shè)計運用有著積極的借鑒意義.
上傳時間： 2013-07-25
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本文主要介紹了基于FPGA的無線信道盲均衡器的設(shè)計與實現(xiàn),在算法上選擇了比較成熟的DDLMS和CMA相結(jié)合的算法,結(jié)構(gòu)上采用四路正交FIR濾波器模型.在設(shè)計的過程中我們采取了用MATLAB進行算法仿真,VerilogHDL語言進行FPGA設(shè)計的策略.在硬件描述語言的設(shè)計流程中,信道盲均衡器運用了Top-Down的模塊化設(shè)計方法,大大縮短了設(shè)計周期,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴展性.測試結(jié)果表明均衡器所有的性能指標均達到預(yù)定目標,且工作性能良好,均衡效果較為理想,能夠滿足指標要求.本課題所設(shè)計和實現(xiàn)的信道盲均衡器,為FPGA芯片設(shè)計技術(shù)做了有益的探索性嘗試,對今后無線通信系統(tǒng)中的單芯片可編程系統(tǒng)(SOPC)的設(shè)計運用有著積極的借鑒意義.
上傳時間： 2013-05-28
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