Actel SmartFusion智能混合信號(hào)FPGA在單個(gè)器件中整合了已經(jīng)獲驗(yàn)證且高度靈活的ProASIC?3 FPGA架構(gòu)、先進(jìn)的混合信號(hào)功能以及一個(gè)ARM? Cortex?-M3硬核處理器。SmartFusion能夠?yàn)榍度胧较到y(tǒng)設(shè)計(jì)人員提供了多達(dá)50萬(wàn)門(mén)用戶邏輯、13.8 Kb的通用FPGA RAM、眾多系統(tǒng)外設(shè)和可編程模擬電路，以及一個(gè)包含了100 MHz Cortex-M3處理器(64 Kb SRAM 和 512 Kb閃存)的微控制器子系統(tǒng)(MSS)。
標(biāo)簽： SmartFusion Actel FPGA 智能混合
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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當(dāng)前，片上系統(tǒng)(SOC)已成為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主流技術(shù)。流片風(fēng)險(xiǎn)與費(fèi)用增加、上市時(shí)間壓力加大、產(chǎn)品功能愈加復(fù)雜等因素使得SOC產(chǎn)業(yè)逐漸劃分為IP提供者、SOC設(shè)計(jì)服務(wù)者和芯片集成者三個(gè)層次。SOC設(shè)計(jì)已走向基于IP集成的平臺(tái)設(shè)計(jì)階段，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格驗(yàn)證質(zhì)量可靠的IP核成為SOC產(chǎn)業(yè)中的重要一環(huán)。 GPIB控制器芯片是組建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的核心，在測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本人通過(guò)查閱大量的技術(shù)資料，分析了集成電路在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，提出了基于FPGA的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GPIB控制器IP核的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 本文首先討論了基于FPGA的GPIB控制器的背景意義，接著對(duì)FPGA開(kāi)發(fā)所具備的基本知識(shí)作了簡(jiǎn)要介紹。文中對(duì)GPIB總線進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述，根據(jù)芯片設(shè)計(jì)的主要思想，重點(diǎn)在于論述怎樣用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)IEEE-488.2協(xié)議，并詳細(xì)闡述了GPIB控制器的十種接口功能及其狀態(tài)機(jī)的IP核實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)通路也進(jìn)行了較為細(xì)致的說(shuō)明。在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用基于模塊化設(shè)計(jì)思想，用VerilogHDL語(yǔ)言完成各模塊功能描述，通過(guò)Synplifv軟件的綜合，用Modelsim對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了前、后仿真。最后利用生成的模塊符號(hào)采取類似畫(huà)電路圖的方法完成整個(gè)系統(tǒng)芯片的lP軟核設(shè)計(jì)，并用EDA工具下載到了FPGA上。 為了更好地驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想，借助EDA工具對(duì)GPIB控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行了軟件仿真，給出仿真結(jié)果，仿真波形驗(yàn)證了GPIB控制器的工作符合預(yù)想。最后，本文對(duì)基于FPGA的GPIB控制器的IP核設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了總結(jié)，展望了當(dāng)前GPIB控制器設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，指出了開(kāi)展進(jìn)一步研究需要做的工作。
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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當(dāng)前，隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展，智能化系統(tǒng)中需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量日益增大，要求數(shù)據(jù)傳送的速度也越來(lái)越快，傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸方式已無(wú)法滿足目前的要求。在此前提下，采用高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)成為必然，DMA(直接存儲(chǔ)器訪問(wèn))技術(shù)就是較理想的解決方案之一，能夠滿足信息處理實(shí)時(shí)性和準(zhǔn)確性的要求。 本文以EDA工具、硬件描述語(yǔ)言和可編程邏輯器件(FPGA)為技術(shù)支撐，設(shè)計(jì)DMA控制器的總體結(jié)構(gòu)。在通道檢測(cè)模塊中，解決了信號(hào)抗干擾和請(qǐng)求信號(hào)撤銷問(wèn)題，并提出并行通道檢測(cè)算法；在優(yōu)先級(jí)管理模塊中提出了動(dòng)態(tài)優(yōu)先級(jí)端口響應(yīng)機(jī)制；在傳輸模塊中采用狀態(tài)機(jī)的設(shè)計(jì)思想設(shè)計(jì)多個(gè)通道的數(shù)據(jù)傳輸。通過(guò)各模塊問(wèn)題的解決及新方法的采用，最終設(shè)計(jì)出基于FPGA的多通道DMA控制器的IP軟核。實(shí)驗(yàn)仿真結(jié)果表明，本控制器傳輸速度較快，主頻達(dá)100MHz以上，且工作穩(wěn)定。
上傳時(shí)間： 2013-05-16
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單片微型計(jì)算機(jī)(單片機(jī))是將微處理器CPU、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、輸入/輸出并行接口等集成在一起。由于單片機(jī)具有專門(mén)為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，所以它最能滿足嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用要求。Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機(jī)是我國(guó)目前應(yīng)用最廣的單片機(jī)之一。 隨著可編程邏輯器件設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，每個(gè)邏輯器件中門(mén)電路的數(shù)量越來(lái)越多，一個(gè)邏輯器件就可以完成本來(lái)要由很多分立邏輯器件和存儲(chǔ)芯片完成的功能。這樣做減少了系統(tǒng)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(shù)字電路中常用但比較復(fù)雜的功能塊，設(shè)計(jì)成可修改參數(shù)的模塊，讓其他用戶可以直接調(diào)用這些模塊，這樣就大大減輕了工程師的負(fù)擔(dān)，避免重復(fù)勞動(dòng)。隨著FPGA的規(guī)模越來(lái)越大，設(shè)計(jì)越來(lái)越復(fù)雜，使用IP核是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 本課題結(jié)合FPGA與8051單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，主要針對(duì)以下三個(gè)方面研究： (1)FPGA開(kāi)發(fā)平臺(tái)的硬件實(shí)現(xiàn)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(nèi)程序存儲(chǔ)器，搭建FPGA的硬件開(kāi)發(fā)平臺(tái)。 (2)用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)8051IP核分析研究8051系列單片機(jī)內(nèi)部各模塊結(jié)構(gòu)以及各部分的連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的8051IP核。主要包括如下幾個(gè)模塊：CPU模塊、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊、定時(shí)/計(jì)數(shù)器模塊、并行端口模塊、串行端口模塊、中斷處理模塊、同步復(fù)位模塊等。 (3)基于FPGA的8051IP核應(yīng)用用所設(shè)計(jì)的8051IP核，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一個(gè)4×4鍵盤(pán)的監(jiān)測(cè)掃描、鍵盤(pán)確認(rèn)、按鍵識(shí)別等應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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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(yīng)用十分廣泛，至今已被JPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和H.26x等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)所采用。由于其計(jì)算量較大，軟件實(shí)現(xiàn)往往難以滿足實(shí)時(shí)處理的要求，因而在很多實(shí)際應(yīng)用中需要采用硬件設(shè)計(jì)的DCT/IDCT處理電路來(lái)滿足我們對(duì)處理速度的要求。本文所研究的內(nèi)容就是針對(duì)圖像處理應(yīng)用的8×8二維DCT/IDCT處理核的硬件實(shí)現(xiàn)。 本文首先介紹了DCT和IDCT在圖像處理中的作用和原理，詳細(xì)說(shuō)明了DCT變換實(shí)現(xiàn)圖像壓縮的過(guò)程，并與其它變換比較說(shuō)明了用DCT變換實(shí)現(xiàn)圖像壓縮的優(yōu)勢(shì)。接著，分析研究了DCT的各種快速算法，總結(jié)了前人對(duì)DCT快速算法及其實(shí)現(xiàn)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(shè)計(jì)方案。兩種方案均利用DCT的行列分離特性，采用流水線設(shè)計(jì)技術(shù)，將二維DCT/IDCT實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為兩個(gè)一維DCT/IDCT實(shí)現(xiàn)。在一維DCT/IDCT設(shè)計(jì)中，根據(jù)圖像處理的特點(diǎn)對(duì)Loeffler算法的數(shù)據(jù)流進(jìn)行了優(yōu)化，通過(guò)合理安排時(shí)鐘周期數(shù)和簡(jiǎn)化各周期內(nèi)的操作，大大縮短了關(guān)鍵路徑的執(zhí)行時(shí)間，從而提高了流水線的執(zhí)行速度。最后，對(duì)所設(shè)計(jì)的DCT/IDCT處理核進(jìn)行了綜合和時(shí)序仿真。 結(jié)果表明，當(dāng)使用Altera公司的MERCURY系列FPGA器件時(shí)，本文設(shè)計(jì)的方案一能夠在116M時(shí)鐘頻率下正確完成8×8的二維DCT或IDCT的邏輯運(yùn)算，消耗2827個(gè)邏輯單元；方案二能夠在74M時(shí)鐘頻率下正常工作，消耗1629個(gè)邏輯單元。
上傳時(shí)間： 2013-07-14
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本文介紹了一個(gè)基于CPLD／FPGA的嵌入式IP核設(shè)計(jì)。論文在闡述可編程邏輯器件及其發(fā)展趨勢(shì)的基礎(chǔ)上，探討了知識(shí)產(chǎn)權(quán)復(fù)用理念，MCU的復(fù)雜化設(shè)計(jì)以及數(shù)字信號(hào)傳輸與處理的速度要求。結(jié)合國(guó)內(nèi)外對(duì)CPLD／FPGA的使用現(xiàn)狀，引出了在CPLD／FPGA上開(kāi)發(fā)嵌入式模塊程序的理念并提出了設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法和設(shè)計(jì)實(shí)例。課題的設(shè)計(jì)目標(biāo)為開(kāi)發(fā)一個(gè)基于CPLD／FPGA的USBIP模塊，實(shí)現(xiàn)開(kāi)發(fā)板與PC機(jī)之間的USB通信。設(shè)計(jì)過(guò)程首先進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，在FPGA開(kāi)發(fā)板上開(kāi)發(fā)擴(kuò)展板；其次用ISE開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行FPGA數(shù)字化設(shè)計(jì)；在軟件開(kāi)發(fā)完成后，將配置生成的比特流文件通過(guò)JTAG電纜下載到FPGA開(kāi)發(fā)板上，實(shí)現(xiàn)FPGA開(kāi)發(fā)板與PC機(jī)之間的通信。 該設(shè)計(jì)具有很高的實(shí)用性，它進(jìn)一步擴(kuò)大了可編程芯片的領(lǐng)地，將復(fù)雜專有芯片擠向高端和超復(fù)雜應(yīng)用；它使得IP資源復(fù)用理念得到更普遍的應(yīng)用；為基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供了廣闊的思路。
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各種智能核儀器逐步走向自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化和便攜式的方向發(fā)展。針對(duì)傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器體積大，人機(jī)交互不友好，不方便現(xiàn)場(chǎng)分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脈沖幅度分析器的陸續(xù)出現(xiàn)填補(bǔ)了這一缺點(diǎn)。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以ARM為核的處理器技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，相比較單片機(jī)而言，它的主頻高、運(yùn)算速度快，可以滿足多道脈沖幅度分析器的苛刻的時(shí)間上的要求。而且ARM處理器功耗小，適合于功耗要求比較苛刻的地方，這些方面的特點(diǎn)正好滿足了便攜式多道脈沖幅度分析器野外勘察的要求。同時(shí)，由于以ARM為核的處理器具有豐富的外設(shè)資源，這樣就簡(jiǎn)化了外設(shè)電路及芯片的使用，降低了功耗并增強(qiáng)了產(chǎn)品的信賴性。另外，ARM芯片可以方便的移植操作系統(tǒng)，為多道脈沖幅度分析器多任務(wù)的管理和并行的處理，甚至硬實(shí)時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)提供了前提。而且在ARM平臺(tái)使用嵌入式linux操作系統(tǒng)使多道脈沖幅度分析器的軟件易于升級(jí)。 智能化和小型化是多道脈沖幅度分析器的發(fā)展趨勢(shì)。智能化要求系統(tǒng)的自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便、容錯(cuò)性好。智能化除了需要控制軟件外，還需要軟件命令的執(zhí)行者即硬件控制電路來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制邏輯，兩者的結(jié)合才能真正的實(shí)現(xiàn)智能化。小型化要求系統(tǒng)的體積小、功耗小、便于攜帶；小型化除了要求采用微功耗的器件，還要求電路板的尺寸盡量的小且所用元件盡量的少，但小型化的同時(shí)必須保持系統(tǒng)的智能化，即不能減少智能化所要求的復(fù)雜的邏輯和時(shí)序的控制功能。為此采用高集成度的ARM芯片實(shí)現(xiàn)控制電路能滿意地同時(shí)滿足智能化和小型化的要求。在研制的多道脈沖幅度分析器中，幾乎所有的控制都可以用控制芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)，如閾值設(shè)定、自動(dòng)穩(wěn)譜以及多道數(shù)據(jù)采集，在節(jié)省了元件的數(shù)目和電路板的尺寸的同時(shí)仍能保持系統(tǒng)的智能化程度。 Linux內(nèi)核精簡(jiǎn)而高效，可修改性強(qiáng)，支持多種體系結(jié)構(gòu)的處理器等，使得它是一個(gè)非常適合于嵌入式開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的操作系統(tǒng)。嵌入式Linux可以運(yùn)行的硬件平臺(tái)十分廣泛，從x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他許多硬件體系結(jié)構(gòu)。目前在世界范圍內(nèi)，ARM體系結(jié)構(gòu)的SOC逐漸占領(lǐng)32位嵌入式微處理器市場(chǎng)，ARM處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域，例如：工業(yè)控制，無(wú)線通訊，網(wǎng)絡(luò)，消費(fèi)類電子，成像等。 本課題采用三星公司生產(chǎn)的ARM(Advanced RISC Machines，先進(jìn)精簡(jiǎn)指令集機(jī)器)芯片S3C2410A設(shè)計(jì)并研制了一種便攜式的核數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。利用ARM芯片豐富的外設(shè)資源對(duì)傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器進(jìn)行改進(jìn)和簡(jiǎn)化。系統(tǒng)由前端探測(cè)器系統(tǒng)，以及由線性脈沖放大器、甄別電路、控制電路、采樣保持電路組成的前置電路，中央處理器模塊，顯示模塊，用戶交互模塊，存儲(chǔ)模塊，網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等多個(gè)模塊組成。本設(shè)計(jì)基于ARM9芯片S3C2410，并在此平臺(tái)上移植了嵌入式linux操作系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行任務(wù)的調(diào)度和處理等。 電路板核心板部分設(shè)計(jì)采用6層PCB板結(jié)構(gòu)，這樣增加了系統(tǒng)可靠性，提高了電磁兼容的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是多道脈沖幅度分析器的核心，A/D轉(zhuǎn)換直接使用了S3C2410內(nèi)置的ADC(Analog to Digital Converter,模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，在2.5 MHz的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘下最大轉(zhuǎn)換速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采樣點(diǎn)每秒)，滿足了系統(tǒng)最低轉(zhuǎn)換時(shí)間≤5 μs的要求，并且控制簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了外部接口電路。由于SD(Secure Digital Card，安全數(shù)碼卡)卡存儲(chǔ)容量大、攜帶方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)中采用其作為外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備,其驅(qū)動(dòng)部分采用SD卡軟件包，為開(kāi)發(fā)帶來(lái)了方便。本設(shè)計(jì)采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示)屏作為人機(jī)交互的顯示部分，并且通過(guò)Qt/Embedded為系統(tǒng)提供圖形用戶界面的應(yīng)用框架和窗口系統(tǒng)。其中包括了波形顯示部分和用戶菜單設(shè)置部分，這樣方便了用戶操作。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存取方面是基于SQLite嵌入式小型數(shù)據(jù)庫(kù)而進(jìn)行的。為了方便數(shù)據(jù)向上位機(jī)的傳輸，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用XML(Extensible Markup Language，可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言)格式來(lái)組織傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過(guò)基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)協(xié)議的Linux下Socket套接字編程，來(lái)進(jìn)行與上位機(jī)或PC(Personal Computer,個(gè)人計(jì)算機(jī)或桌面機(jī))等的連接和數(shù)據(jù)傳輸。
標(biāo)簽： ARMLinux 多道 分析器 脈沖幅度
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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大多數(shù)現(xiàn)在的PCL打印機(jī)驅(qū)動(dòng)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(fā)送到打印機(jī)進(jìn)行打印，因?yàn)檫@樣一方面可以減少發(fā)送給打印機(jī)的數(shù)據(jù)量，一方面可以極大的簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)程序的開(kāi)發(fā)。而在打印機(jī)內(nèi)部，這些JPEG文件又被解碼成BMP文件進(jìn)行進(jìn)一步的處理。采用這種方式工作的打印機(jī)JPEG解碼的工作占據(jù)了其CPU時(shí)間的一半以上，所以JPEG文件解碼引擎是打印機(jī)的核心之一，提高JPEG的解碼速度對(duì)于提高打印機(jī)的處理能力至關(guān)重要。 同時(shí)，JPEG文件解碼工作是一個(gè)計(jì)算密集型的作業(yè)，主要有兩個(gè)辦法提高它的速度：一個(gè)是設(shè)計(jì)更高效的算法，一個(gè)是采用性能更加強(qiáng)勁的CPU設(shè)備。在單核CPU的嵌入式環(huán)境中，JPEG編解碼速度已經(jīng)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(xiàn)，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(tái)，采用ARM11 MPCore4核處理器，針對(duì)PCL，XL打印機(jī)控制語(yǔ)言的JPEG文件解碼設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)了一個(gè)高速引擎，主要內(nèi)容為： 分析和解碼PCL，XL文件，提取出其中的JPEG文件。 對(duì)JPEG文件實(shí)現(xiàn)并行化解碼，在多個(gè)處理器核上并行處理，并針對(duì)多核處理器構(gòu)架進(jìn)行內(nèi)存讀取等方面的優(yōu)化。 針對(duì)多核處理器的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)多線程調(diào)度算法。 總結(jié)和提取數(shù)據(jù)，分析多核處理器相對(duì)于單核處理器的性能提升。 另外，為便于讀者理解，文中簡(jiǎn)要介紹了ARM(SIMD)指令集，嵌入式匯編以及與硬件相關(guān)的一些概念。
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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核地球物理勘探是集核探測(cè)技術(shù)、電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)為一體，能夠快速、準(zhǔn)確地分析出核素的相關(guān)信息及參數(shù)的一門(mén)綜合性很強(qiáng)的學(xué)科。目前己廣泛應(yīng)用于鈾礦勘探、地質(zhì)填圖、油氣勘測(cè)以及尋找各種金屬和非金屬礦產(chǎn)等諸多領(lǐng)域。其中核地球物理數(shù)據(jù)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(duì)測(cè)量結(jié)果產(chǎn)生影響。 本系統(tǒng)設(shè)計(jì)是架構(gòu)在基于ARM7TDMI核的16/32位處理器S3C44BOX的硬件基礎(chǔ)上，移植了嵌入式μCLinux操作系統(tǒng)、JFFS2文件系統(tǒng)、以及MiniGUI圖形開(kāi)發(fā)庫(kù)。通過(guò)利用S3C44BOX處理器快速的運(yùn)算速度、豐富的外圍設(shè)備和嵌入式μCLinux操作系統(tǒng)及其豐富的軟件資源，編寫(xiě)了系統(tǒng)引導(dǎo)代碼、集成了LCD、MCA硬件設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序、開(kāi)發(fā)了GPS、GPRS應(yīng)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(shí)鐘和存儲(chǔ)電路的核數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運(yùn)行在60MHz頻率，無(wú)需上位機(jī)，用戶就可與之進(jìn)行交互工作，能夠獨(dú)立完成能譜數(shù)據(jù)的采集、分析、存儲(chǔ)等功能。系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價(jià)比等特點(diǎn)。 2.實(shí)現(xiàn)了嵌入式μCLinux操作系統(tǒng)在采集系統(tǒng)上的移植。隨著嵌入式系統(tǒng)的迅速發(fā)展，嵌入式操作系統(tǒng)在核儀器研制中的應(yīng)用不僅能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且通過(guò)充分利用Linux豐富的軟件資源，能夠快速的完成系統(tǒng)的定制和開(kāi)發(fā)，構(gòu)建復(fù)雜的軟件系統(tǒng)。 3.實(shí)現(xiàn)了基于μCLinux的JFFS2嵌入式文件系統(tǒng)的移植，安全可靠的管理了系統(tǒng)引導(dǎo)代碼、＃CLinux操作系統(tǒng)內(nèi)核映象文件、譜處理程序和數(shù)據(jù)等。 4.初步實(shí)現(xiàn)了GPS定位、GPRS數(shù)據(jù)無(wú)線傳輸?shù)墓δ堋?/p>
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著半導(dǎo)體工藝的飛速發(fā)展和芯片設(shè)計(jì)水平的不斷進(jìn)步，ARM微處理器的性能得到大幅度地提高，同時(shí)其芯片的價(jià)格也在不斷下降，嵌入式系統(tǒng)以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，己經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究和日常生活的各個(gè)方面。 本文以ARM7 LPC2132處理器為核心，結(jié)合蓋革一彌勒計(jì)數(shù)管對(duì)Time-To-Count輻射測(cè)量方法進(jìn)行研究。ARM結(jié)構(gòu)是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(RISC)原理而設(shè)計(jì)的，其指令集和相關(guān)的譯碼機(jī)制比復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)要簡(jiǎn)單得多，使用一個(gè)小的、廉價(jià)的ARM微處理器就可實(shí)現(xiàn)很高的指令吞吐量和實(shí)時(shí)的中斷響應(yīng)。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微處理器，其工作頻率可達(dá)到60MHz，這對(duì)于Time-To-Count技術(shù)是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定時(shí)/計(jì)數(shù)器引腳捕獲功能，可以直接讀取TC中的計(jì)數(shù)值，也就是說(shuō)不再需要調(diào)用中斷函數(shù)讀取TC值，從而大大降低了計(jì)數(shù)前雜質(zhì)時(shí)間。本文是在我?guī)熜謪诬姷摹禩ime-To-Count測(cè)量方法初步研究》基礎(chǔ)上，使用了高速的ARM芯片，對(duì)基于MCS-51的Time-To-Count輻射測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)一步論證了采用高速ARM處理器芯片可以極大的提高G-M計(jì)數(shù)器的測(cè)量范圍與測(cè)量精度。 首先，討論了傳統(tǒng)的蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管探測(cè)射線強(qiáng)度的方法，并指出傳統(tǒng)的脈沖測(cè)量方法的不足。然后討論了什么是Time-To-Count測(cè)量方法，對(duì)Time-To-Count測(cè)量方法的理論基礎(chǔ)進(jìn)行分析。指出Time-To-Count方法與傳統(tǒng)的脈沖計(jì)數(shù)方法的區(qū)別，以及采用Time-To-Count方法進(jìn)行輻射測(cè)量的可行性。 接著，詳細(xì)論述基于ARM7 LPC2132處理器的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的原理、功能、特點(diǎn)以及輻射測(cè)量?jī)x的各部分接口電路設(shè)計(jì)及相關(guān)程序的編制。 最后得出結(jié)論，通過(guò)高速32位ARM處理器的使用，Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的精度和量程均得到很大的提高，對(duì)于Y射線總量測(cè)量，使用了ARM處理器的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的量程約為20 u R/h到1R/h，數(shù)據(jù)線性程度也比以前的Time-To-CotJnt輻射測(cè)量?jī)x要好。所以在使用Time-To-Count方法進(jìn)行的輻射測(cè)量時(shí)，如何減少雜質(zhì)時(shí)間以及如何提高計(jì)數(shù)前時(shí)間的測(cè)量精度，是決定Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x性能的關(guān)鍵因素。實(shí)驗(yàn)用三只相同型號(hào)的J33G-M計(jì)數(shù)管分別作為探測(cè)元件，在100U R/h到lR/h的輻射場(chǎng)中進(jìn)行試驗(yàn).每個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量5次取平均，得出隨著照射量率的增大，輻射強(qiáng)度R的測(cè)量值偏小且與輻射真實(shí)值之間的誤差也隨之增大。如果將測(cè)量誤差限定在10％的范圍內(nèi)，則此儀器的量程范圍為20 u R/h至1R/h，量程跨度近六個(gè)數(shù)量級(jí)。而用J33型G-M計(jì)數(shù)管作常規(guī)的脈沖測(cè)量，量程范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，充分體現(xiàn)了運(yùn)用Time-To-Count方法測(cè)量輻射強(qiáng)度的優(yōu)越性，也從另一個(gè)角度反應(yīng)了隨著計(jì)數(shù)前時(shí)間的逐漸減小，雜質(zhì)時(shí)間在其中的比重越來(lái)越大，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響也就越來(lái)越嚴(yán)重，盡可能的減小雜質(zhì)時(shí)間在Time-To-Count方法輻射測(cè)量特別是測(cè)量高強(qiáng)度輻射中是關(guān)鍵的。筆者用示波器測(cè)出此輻射儀器的雜質(zhì)時(shí)間約為6.5 u S，所以在計(jì)算定時(shí)器值的時(shí)候減去這個(gè)雜質(zhì)時(shí)間，可以增加計(jì)數(shù)前時(shí)間的精確度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，在標(biāo)定儀器的K值時(shí)，應(yīng)該在照射量率較低的條件下行，而測(cè)得的計(jì)數(shù)前時(shí)間是否精確則需要在照射量率較高的條件下通過(guò)儀器標(biāo)定來(lái)檢驗(yàn)。這是因?yàn)樵谡丈淞柯瘦^低時(shí)，計(jì)數(shù)前時(shí)間較大，雜質(zhì)時(shí)間對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響不明顯，數(shù)據(jù)線斜率較穩(wěn)定，適宜于確定標(biāo)定系數(shù)K值，而在照射量率較高時(shí)，計(jì)數(shù)前時(shí)間很小，雜質(zhì)時(shí)間對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響較大，可以明顯的在數(shù)據(jù)線上反映出來(lái)，從而可以很好的反應(yīng)出儀器的性能與量程。實(shí)驗(yàn)證明了Time-To-Count測(cè)量方法中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是如何對(duì)計(jì)數(shù)前時(shí)間進(jìn)行精確測(cè)量。經(jīng)過(guò)對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得到計(jì)數(shù)前時(shí)間中的雜質(zhì)時(shí)間可分為硬件雜質(zhì)時(shí)間和軟件雜質(zhì)時(shí)間，并以軟件雜質(zhì)時(shí)間為主，通過(guò)對(duì)程序進(jìn)行合理優(yōu)化，軟件雜質(zhì)時(shí)間可以通過(guò)程序的改進(jìn)而減少，甚至可以用數(shù)學(xué)補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)抵消，從而可以得到比較精確的計(jì)數(shù)前時(shí)間，以此得到較精確的輻射強(qiáng)度值。對(duì)于本輻射儀，用戶可以選擇不同的工作模式來(lái)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)輻射場(chǎng)較弱時(shí)，通常采用規(guī)定次數(shù)測(cè)量的方式，在輻射場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)該選用定時(shí)測(cè)量的方式。因?yàn)椋?dāng)輻射場(chǎng)較弱時(shí)，如果用規(guī)定次數(shù)測(cè)量的方式，會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間來(lái)采集足夠的脈沖信號(hào)。當(dāng)輻射場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，由于輻射粒子很多，產(chǎn)生脈沖的頻率就很高，規(guī)定次數(shù)的測(cè)量會(huì)加大測(cè)量誤差，當(dāng)選用定時(shí)測(cè)量的方式時(shí)，由于時(shí)間的相對(duì)加長(zhǎng)，所以記錄的粒子數(shù)就相對(duì)的增加，從而提高儀器的測(cè)量精度。通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外先進(jìn)核輻射測(cè)量?jī)x器的發(fā)展現(xiàn)狀，了解到了目前最新的核輻射總量測(cè)量技術(shù)一Time-To-Count理論及其應(yīng)用情況。論證了該新技術(shù)的理論原理，根據(jù)此原理，結(jié)合高速處理器ARM7 LPC2132，對(duì)以G-計(jì)數(shù)管為探測(cè)元件的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x進(jìn)行設(shè)計(jì)。論文以實(shí)驗(yàn)的方法論證了Time-To-Count原理測(cè)量核輻射方法的科學(xué)性，該輻射儀的量程和精度均優(yōu)于以前以脈沖計(jì)數(shù)為基礎(chǔ)理論的MCS-51核輻射測(cè)量?jī)x。該輻射儀具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等優(yōu)點(diǎn)。用戶可以定期的對(duì)儀器的標(biāo)定，來(lái)減小由于電子元件的老化對(duì)低儀器性能參數(shù)造成的影響，通過(guò)Time-To-Count測(cè)量方法的使用，可以極大拓寬G-M計(jì)數(shù)管的量程。就儀器中使用的J33型G-M計(jì)數(shù)管而言，G-M計(jì)數(shù)管廠家參考線性測(cè)量范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，而用了Time-To-Count測(cè)量方法后，結(jié)合高速微處理器ARM7 LPC2132，此核輻射測(cè)量?jī)x的量程為20 u R/h至1R/h。在允許的誤差范圍內(nèi)，核輻射儀的量程比以前基于MCS-51的輻射儀提高了近200倍，而且精度也比傳統(tǒng)的脈沖計(jì)數(shù)方法要高，測(cè)量結(jié)果的線性程度也比傳統(tǒng)的方法要好。G-M計(jì)數(shù)管的使用壽命被大大延長(zhǎng)。 綜上所述，本文取得了如下成果：對(duì)國(guó)內(nèi)外Time-To-Count方法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，指出了Time-To-Count測(cè)量方法的基本原理，并對(duì)Time-T0-Count方法理論進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出了計(jì)數(shù)前時(shí)間和兩個(gè)相鄰輻射粒子時(shí)間間隔之間的關(guān)系，從數(shù)學(xué)的角度論證了Time-To-Count方法的科學(xué)性。詳細(xì)說(shuō)明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的硬件設(shè)計(jì)、軟件編程的過(guò)程，通過(guò)高速微處理芯片LPC2132的使用，成功完成了對(duì)基于MCS-51單片機(jī)的Time-To-Count測(cè)量?jī)x的改進(jìn)。改進(jìn)后的輻射儀器具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等特點(diǎn)。本論文根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出了Time-To-Count技術(shù)中的幾點(diǎn)關(guān)鍵因素，如：處理器的頻率、計(jì)數(shù)前時(shí)間、雜質(zhì)時(shí)間、采樣次數(shù)和測(cè)量時(shí)間等，重點(diǎn)分析了雜質(zhì)時(shí)間的組成以及引入雜質(zhì)時(shí)間的主要因素等，對(duì)國(guó)內(nèi)核輻射測(cè)量?jī)x的研究具有一定的指導(dǎo)意義。
標(biāo)簽： TimeToCount ARM 輻射測(cè)量?jī)x
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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