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性價(jià)比

基于DSP和FPGA的四關節實驗室機器人控制器的研制

在機器人學的研究領域中，如何有效地提高機器人控制系統的控制性能始終是研究學者十分關注的一個重要內容。在分析了工業機器人的發展歷程和機器人控制系統的研究現狀后，本論文的主要目標是針對四關節實驗室機器人特有的機械結構和數學模型，建立一個新型全數字的基于DSP和FPGA的機器人位置伺服控制系統的軟、硬件平臺，實現對四關節實驗室機器人的精確控制。本論文從實際情況出發，首先分析了所研究的四關節實驗室機器人的本體結構，并對其抽象簡化得到了它的運動學數學模型。在明確了實現機器人精確位置伺服控制的控制原理后，我們對機器人控制系統的諸多可行性方案進行了充分論證，并最終決定采用了三級CPU控制的控制體系結構：第一級CPU為上位計算機，它實現對機器人的系統管理、協調控制以及完成機器人實時軌跡規劃等控制算法的運算；第二級CPU為高性能的DSP處理器，它輔之以具有高速并行處理能力的FPGA芯片，實現了對機器人多個關節的高速并行驅動；第三級CPU為交流伺服驅動處理器，它實現了機器人關節伺服電機的精確三閉環誤差驅動控制，以及電機的故障診斷和自動保護等功能。此外，我們采用比普通UART速度快得多的USB來實現上位計算機．與下位控制器之間的數據通信，這樣既保證了兩者之間連接方便，又有效的提高了控制系統的通信速度和可靠性。機器人系統的軟件設計包括兩個部分：一是采用VC++實現的上位監控軟件系統，它主要負責機器人實時軌跡規劃等控制算法的運算，同時完成用戶與機器人系統之間的信息交互；二是采用C語言實現的下位DSP控制程序，它主要負責接收上位監控系統或者下位控制箱發送的控制信號，實現對機器人的實時驅動，同時還能夠實時的向上位監控系統或者下位控制箱反饋機器人的當前狀態信息。研究開發出來的四關節實驗室機器人控制器具有控制實時性好、定位精度高、運行穩定可靠的特點，它允許用戶通過上位控制計算機實現對機器人的各種設定作業的控制，也可以讓用戶通過機器人控制箱現場對機器人進行回零、示教等各項操作。

標簽： FPGA DSP 實驗室機器人控制器

上傳時間： 2013-06-11

上傳用戶：edisonfather
基于FPGA的MPEG4協同處理器研究

網絡帶寬依然在不斷增長（尤其是在本地網），最后一公里的高速接入日益普及;另一方面的情況是大容量的磁盤、FLASH移動存儲盤和激光盤的容量不斷增大，使得傳送和儲存數據的成本不斷地下降。不僅使人發問：我們孜孜不倦的搞視頻壓縮高級算法還有多少意義？我們可以看到，算法的復雜性日益增加，但性能的提高卻接近邊緣。是什么還在要求更高的壓縮速率？還有被我們遺忘的地方嗎？還有什么應用讓我們繼續追求更精妙的壓縮算法？在作者看來，這個應用領域就是移動視頻服務。無線頻譜這種稀缺資源的有限性決定了我們必須繼續對視頻壓縮技術進行研究。即使伴隨UMTS/IMT2000的到來，移動終端可以獲得的數據速率也限制在144Kbit/s，在微蜂窩的時候最高能達到的速率上限也在2Mbit/s。144Kbit/s的速率對于較高質量的視頻傳輸來講，仍然是有限的。因此，可以預見，移動終端的空中接口這個瓶頸使得我們必須繼續進行視頻壓縮。另一方面，移動終端領域開發視頻壓縮算法，在其低功耗和實時性要求下，也是異常困難的。為了減少計算的復雜性和運動估計的功耗，業界提出了許多快速算法，例如2-D的對數搜索，三步搜索，聯合搜索。盡管這些方法減少了功耗，其結果是視頻壓縮性能的降低，因為這些算法的本質是減少了運動搜索的空間。為了實現運動搜索的低功耗，在電路領域又提出了搜索窗口和時鐘管理的措施。但這些方法都是在犧牲視頻壓縮比性能的基礎進行的折中，并沒有強調算法映射結構上做出處理。本論文提出了一種新的解決MPEG-4運動估計運算的低功耗實時處理器架構。其基礎是采用了心肌陣列并行處理技術和低功耗控制電路。運動估計的繁復運算通過心肌陣列分布式運算得到有效處理。從理論上看，心肌陣列有其簡單易理解性，然后，由于FPGA的互聯網絡有限性，設計這樣一個陣列仍有許多值得注意的問題。論文提出使用保守近似處理在全局運動估計中減少功耗，其本質是消除不必要的冗余運算。宏塊的最小誤差匹配是一個典型的串行操作過程。論文新提出的方法是在進行絕對匹配前使用保守計算，如果保守誤差值與最小誤差差別過大，則不進行絕對誤差計算。總的說來，論文實現了兩個目標：通過心肌陣列實現了實時的運動估計編碼，通過在算法層次引入控制電路，降低運動估計電路的功耗。

標簽： MPEG4 FPGA 處理器

上傳時間： 2013-06-23

上傳用戶：lacsx
OFDM系統中信道編碼的FPGA實現及降低峰均比的研究

低壓電力線通信(PLC)具有網絡分布廣、無需重新布線和維護方便等優點。近年來，低壓電力線通信被看成是解決信息高速公路“最后一英里”問題的一種方案，在國內外掀起了一個新的研究熱潮。電力線信道中不僅存在多徑干擾和子信道衰落，而且還存在開關噪聲和窄帶噪聲，因此在電力線通信系統中，信道編碼是不可或缺的重要組成部分。本文著重研究了在FPGA上實現OFDM系統中的信道編解碼方案。其中編碼端由卷積碼編碼器和交織器組成，解碼端由Viterbi譯碼器和解交織器組成，同時為了與PC機進行通信，還在FPGA上做了一個RS232串行接口模塊，以上所有的模塊均采用硬件描述語言VerilogHDL編寫。另外，峰值平均功率比(PAR)較大是OFDM系統所面臨的一個重要問題，必須要考慮如何降低大峰值功率信號出現的概率。本文重點研究了三種降低PAR的方法：即信號預畸變技術、信號非畸變技術和編碼技術。這三種方法各有優缺點，但是迄今為止還沒有一種好方法能夠徹底地解決OFDM系統中較高PAR的弊病。本論文內容安排如下：第一章介紹了課題的背景，可編程器件和OFDM技術的發展歷程。第二章詳細介紹了OFDM的原理以及實現OFDM所采用的一些技術細節。第三章詳細介紹了本課題中信道編碼的方案，包括信道編碼的基本原理，組成結構以及方案中采用的卷積碼和交織的原理及設計。第四章詳細討論了編碼方案如何在FPGA上實現，包括可編程邏輯器件FPGA/CPLD的結構特點，開發流程，以及串口通信接口、編解碼器的FPGA設計。第五章詳細介紹了如何降低OFDM系統中的峰值平均功率比。最后，在第六章總結全文，并對課題中需要進一步完善的方面進行了探討。

標簽： OFDM FPGA 信道編碼

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：520
基于DSP的無刷直流電動機雙模控制及轉矩波動研究

永磁無刷直流電動機是一種性能優越、應用前景廣闊的電動機,傳統的理論分析及設計方法已比較成熟,它的進一步推廣應用,在很大程度上有賴于對控制策略的研究.該文提出了一套基于DSP的全數字無刷直流電動機模糊神經網絡雙模控制系統,將模糊控制和神經網絡分別引入到無刷直流電動機的控制中來.充分利用模糊控制對參數變化不敏感,能夠提高系統的快速性的特點,構造適用于調節較大速度偏差的模糊調節器,加快系統的調節速度;由于神經網絡既具有非線性映射的能力,可逼近任何線性和非線性模型,又具有自學習、自收斂性,對被控對象無須精確建模,對參數變化有較強的魯棒性的特點,構造三層BP神經網絡調節器,來實現消除穩態偏差的精確控制.以速度偏差率為判斷依據,實現模糊和神經網絡兩種控制模式的切換,使系統在不同速度偏差段快速調整、平滑運行.此外充分利用系統硬件構成的特點,采用適當的PWM輸出切換策略,最大限度的抑制逆變橋換相死區;通過換相瞬時轉矩公式推導和分析,得出在換相過程中保持導通相功率器件為恒通,即令PWM輸出占空比D=1,來抑制定子電感對換相電流影響的控制策略.上述抑制換相死區和采用恒通電壓的控制方法,減小了換相引起的轉矩波動,使系統電流保持平滑、轉矩脈動大幅度減小、系統響應更快、并具有較強的魯棒性和實時性.在這種設計下,系統不僅能實現更精確的定位和更準確的速度調節,而且可以使無刷直流電動機長期工作在低速、大轉矩、頻繁起動的狀態下.該文選用TMS320LF2407作為微控制器,將系統的參數自調整模糊控制算法,BP神經網絡控制算法以及PWM輸出,轉子位置、速度、相電流檢測計算等功能模塊編程存儲于DSP的E2PROM,實現了對無刷直流電動機的全數字實時控制,并得到了良好的實驗結果的結果.

標簽： DSP 無刷直流電動機雙模控制轉矩

上傳時間： 2013-06-01

上傳用戶：zl123!@#
基于ARM的指紋識別門禁系統的設計與實現

隨著數字化和網絡化的發展，傳統的門禁系統由于鑒別方式、速度和性能等方面的限制，很難滿足安全可靠和網絡化的控制需求。由于識別技術的不斷成熟，基于人體生理特征的身份識別系統逐漸被人們開始采用，目前，從實用的角度看，指紋識別技術要比其它生物識別技術更安全和方便，這是因為人的指紋具有唯一性、不變性以及貼身性的特點。傳統的門禁控制器常采用單片機開發，利用串行通信接口向遠程上位機傳送數據，多個門禁控制器一般組成RS485網絡，通信線路專用且不易于實現網絡控制和遠程控制，而基于TCP/IP網絡通信的門禁系統通過局域網傳遞數據，很容易實現遠程控制和分布式管理。文中設計了基于指紋識別和以太網的智能網絡型門禁控制器。在ARM9和Linux操作系統上采用FPS200指紋傳感器采集指紋圖像和USB攝像頭采集視頻圖像，以及采用以太網控制器芯片AX88796，實現了基于TCP/IP協議的網絡門禁系統。論文首先分析了門禁系統的研究背景、意義及國內外的發展現狀，然后介紹了指紋識別網絡門禁系統的總體結構，闡述了系統各個重要功能模塊的硬件資源。根據系統的硬件資源搭建了嵌入式Linux的軟件平臺，移植了相關模塊的驅動程序。論文研究了指紋識別算法，包括指紋圖像預處理和指紋圖像的特征提取和匹配，重點分析了指紋圖像分割法，利用灰度梯度和灰度方差的結合設置一個合適的局部閾值對指紋進行分割。然后，闡述了門禁控制系統軟件的總體設計，并重點介紹Video4Linux采集圖像、指紋圖像采集、GoAhead Web Server的應用以及系統運用TCP/IP實現系統門禁控制器和上位機PC之間的網絡通信。系統測試部分介紹了測試環境、測試方法以及測試內容。測試結果表明，本課題設計的指紋識別網絡型門禁系統在穩定性、可靠性以及實時性方面達到了較好的效果。文章最后提出了一些在工作中遇到的問題，并對近幾年來的一些新的研究趨勢做了簡單的總結與展望，指出了指紋識別網絡型門禁系統未來的研究方向。

標簽： ARM 指紋識別門禁系統

上傳時間： 2013-07-23

上傳用戶：pwcsoft
基于ARM的智能PID控制系統

比例-積分-微分（PID）是過程控制中最常用的一種控制算法。算法簡單而且容易理解，應用十分廣泛。但由于應用領域的不同，功能上差別很大，系統的控制要求及關心的控制對象也不相同。數字PID控制比連續PID控制更為優越，因為計算機程序的靈活性，很容易克服連續PID控制中存在的問題，經修正而得到更完善的數字PID算法。本文以三相全控整流橋阻性負載為實際電路，控制主電路電壓，旨在提出一種智能數字PID控制系統的設計思路，并給出了詳細的硬件設計及初步軟件設計思路。 PID控制系統采用高性能、低功耗的ARM微處理器S3C44BO作為核心處理單元，內部的10位ADC作為信號采集模塊，采用了矩陣鍵盤和640*480的液晶作為人機接口；串口作為通信模塊實現了上位機的監控。采用芯片內部自帶的PWM模塊，輸出16M Hz PWM信號并經過一階低通濾波器得到0～5V的控制信號用于觸發主電路控制器，實現PID整定。軟件方面，分析和研究了uC/OSⅡ的內核源碼，實現了其在32位微處理器上的移植，作為管理各個子程序執行的系統軟件。選用了圖形處理軟件uC/GUI用于完成LCD顯示及控制。PID算法采用了增量式數字PID算法，采用規一化算法進行參數選取。上位機部分采用了C＃語言進行編寫。另外，采用了RTC（Real Time Clock）作為系統時鐘，可以實現系統的定時運行、定時模式切換等。在上位機上也可以方便的控制程序的執行，實現遠程監控。在論文的最后詳細的介紹了智能PID控制系統在三相全控橋主電路中的具體應用。總結了調試中遇到的問題，對今后工作中需要進一步改善和探索的地方進行了展望。

標簽： ARM PID 控制系統

上傳時間： 2013-08-01

上傳用戶：lvzhr
基于ARM平臺的網絡視頻監控系統研究與開發

進入二十一世紀以來，隨著我國經濟、社會、文化各方面快速發展，人民生活節奏日益加快，遠程互動交流要求不斷提高。網絡化生活方式真正進入到平常百姓家。為適應社會的持續高速發展，必須廣泛開發應用網絡化、信息化的工作生活產品，滿足社會市場需求。本課題就是面向當前網絡迅速普及形勢下的家庭遠程監控市場，采用高集成度、微功耗、低成本的設計思路，構建實時性、網絡化、數字化嵌入式家用遠程監控系統，以適應普通家庭遠程安全維護需求，提高中低收入群體的生活質量和生活安全性。嵌入式網絡視頻監控系統是建立在ARM9和WindowsCE平臺上的一套完整視頻處理傳輸系統。它主要由S3C2410嵌入式硬件平臺、WindowsCE5．0嵌入式操作系統、攝像頭驅動采集模塊、網絡收發模塊和編解碼模塊五大部分組成。本文首先對嵌入式網絡監控系統進行了總體設計，根據成本和市場需求，完成功能元件和軟件平臺選型。在硬件選擇上使用了市場上得到廣泛認可的S3C2410、CS8900A網絡控制器、SDRAM、NANDFASH存儲器、攝像頭芯片，即滿足功能需求又控制成本，同時保證相互兼容和工作穩定性；軟件平臺選擇兼顧市場認同度和軟件兼容性，同時考慮到開發的復雜程度，選擇了同屬微軟旗下、類似WindowsXP的WindowsCE軟件環境。這樣主要軟件開發工作便可以使用WindowsXP下的開發工具完成。這一選擇符合市場主流用戶對微軟的認同，也節約了學習和建立Linux交叉編譯環境的精力和時間。硬件平臺搭建后使用ADS1．2進行調試，操作系統使用PlatformBuilder進行定制，驅動、采集、編碼及發送模塊在EVC4．0下開發，接收、解碼和顯示模塊用VC++6．0開發。為保證軟硬件兼容性，軟件調試很少使用Emulator虛擬機，而使用JTAG、串口、USB口、交叉線建立硬件連接后進行實機調試。針對本課題主要軟件模塊WindowsXP下開發、WindowsCE下調試的情況，由于兩操作系統不能直接兼容，需建立平臺間同步和交互。實驗中使用了MSASYNC．exe等外圍軟件以及VGA控制器、USB擴展等外圍硬件模塊以實現快速實驗，由此也造成實驗設備和過程比最終產品復雜很多的情況。最終產品將把軟硬件環境剪裁到滿足功能的最小規模，僅預留排線接口用于升級，以實現低成本、微功耗、高集成度的設計要求。系統的軟硬件測試表明：該系統安裝使用方便，運行穩定可靠，普通網絡情況下可提供家用實時性，達到了預期設計目的和要求。為下一步的改進和完善建立起基礎平臺，并提供了主要功能。

標簽： ARM 網絡視頻監控系統研究

上傳時間： 2013-07-08

上傳用戶：夜月十二橋
基于ARM的T波交替檢測技術

心血管系統疾病是現今世界上發病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作為一種非穩態的心電變異性現象，是指心電T波段振幅、形態甚至極性逐拍交替變化。大量研究表明，TWA與室性心律失常、心臟性猝死等有直接密切的關系，已成為一種無創獨立性預測指標。隨著數字信號處理技術和計算機技術的迅速發展，微伏級的TWA已經可以被檢出，并且精度越來越高。本文以T波交替檢測為中心，基于ARM給出了T波交替檢測技術原理性樣機的硬件及軟件，實現實時監護的目的。在TWA檢測研究中，需要對心電信號進行預處理，即信號去噪和特征點檢測。小波分析以其多分辨率的特性和表征時頻兩域信號局部特征的能力成為我們選取的心電信號自動分析手段。文中采用小波變換將原始心電信號分解為不同頻段的細節信號，根據三種主要噪聲的不同能量分布，采用自適應閾值和軟硬閾值折衷處理策略用閾值濾波方法對原始信號進行去噪處理：同時基于心電信號的特征點R峰對應于Mexican-hat小波變換的極值點，因此我們使用Mexican-hat小波檢測R峰，通過附加檢測方案確保了位置的準確性，并根據需要提出了T波矩陣提取方法。隨后文章介紹了T波交替的產生機理及研究進展，分別從臨床應用和檢測方法上展現了目前TWA的發展進程，并利用了譜分析法、相關分析法和移動平均修正算法分別從時域和頻域對一些樣本數據進行T波交替檢測。在檢測中譜分析法抗噪能力較強，但作為一種頻域檢測方法，無法檢測非穩態TWA信號，而相關分析法受呼吸、噪聲影響較大，數據要求較高，因此可以在譜分析檢測為陽性TWA基礎上，再對信號進行相關分析，從而克服自身算法缺陷，確定交替幅度和時間段。最后對影響檢測結果的因素進行討論研究，從而降低檢測誤差。文章還設計了T波交替檢測技術原理性樣機的關鍵部分電路和軟件框架。硬件部分圍繞ARM核的Samsung S3C44BOX為核心，設計了該樣機的關鍵電路，包括采集模塊、數據處理模塊(外部存儲電路、通信接口電路等)。其中在采集模塊中針對心電信號是微弱信號并且干擾大的特點，采用了具有高共模抑制比和高輸入阻抗的分級放大電路，有效的提取了信號分量：A/D轉換電路保證了信號量化的高精度。利用USB接口芯片和刪內部異步串行通訊實現系統與外界聯系。系統軟件中首先介紹了系統的軟件開發環境，然后給出了心電信號分析及處理程序設計流程圖及實現，使它們共同完成系統的軟件監護功能。

標簽： ARM 檢測技術

上傳時間： 2013-07-27

上傳用戶：familiarsmile
基于ARM的嵌入式IP電話與遙操作智能家電系統設計

傳統的家電采用各自獨立的工作模式，不同家電之間無法通信，這樣就不能有效地安排各種家電協同工作，容易造成浪費。同時它們無法自動獲取外界的信息，人們無法對其進行遠程操作，難以滿足現代生活的需求。所以開發智能化的家電及其控制系統己成為當前的研究熱點。傳統的電話只能進行語音通信，它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺點。近年來，以ARM為代表的高性能專用微處理器的出現，以及Linux、Windows CE等操作系統的完善，使嵌入式技術迅速發展，這為智能IP電話的研發提供了軟硬件基礎。現階段家庭網關接入互聯網的方式主要為有線接入，因為這種方式網絡性能比無線隱定，延時性相對要小，用它來遠程控制智能家電比無線網要安全可靠。要實現智能家電的網絡化，如果采用PC機進行直接進行控制，或者讓每臺家電接入網絡，這樣成本很高，不利于一般家庭的普及。為此，筆者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系統的IP電話作為家電的控制中心，智能家電采用ARM9芯片和linux2.4操作系統。各個智能家電與IP電話采用串口進行通信，IP電話采用網口與因特網通信。這樣可以大量的降低成本，而且通信方式比PLC和藍牙通訊技術更安全可靠。本文以IP電話與智能家電互聯為切入點，結合ARM、嵌入式Linux和網絡技術，設計出一種較為完善的IP電話與智能家電的控制系統。采用這種方式，使智能家電集電腦、電信和消費類電子產品的特征于一體，讓家電具有信息的獲取、加工、傳遞等功能，提供全方位的信息交換，幫助家電與外部保持信息交流暢通，這樣可以優化人們的生活方式，節約能源費用資金。筆者完成了系統硬件和軟件設計，并進行了調試，驗證了所設計系統的有效性和實用性。并力爭將其拓展成為完善的智能家電控制系統。

標簽： ARM 嵌入式 IP電話遙操作

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：F0717007
基于ARM和Nucleus Plus的打印機設計與實現

隨著國有銀行向商業銀行的轉變,銀行的設備采購標準會越來越高，與此同時，銀行柜臺業務量的增加，使得老一代的銀行專用打印機無論在速度上還是在使用的方便性上都顯得力不從心，為了占領市場，公司有必要開發新型的、使用更加方便的打印機。老一代打印機在打印存折時，柜臺工作人員要把存折放準位置，要不然打印會偏離預定位置，在打印信函時，有的冷僻字無法打印出來，軟件無法下載升級。為了加快柜臺處理速度，減小柜臺工作人員的工作量，需要開發能自動糾偏定位，字符完善的打印機。本文在分析需求的基礎上，比較當前流行的處理器，選用Atmel公司的ARM芯片AT91M42800A作為處理核心，使用Xilin公司的20萬門的FPGA XC2S200做硬件邏輯控制，通過光電傳感器和相關的控制電路來實現自動糾偏定位。在嵌入式操作系統上選用Nucleus Plus，約95％的Nucleus Plus代碼用C語言編寫，因此它能很方便移植，同時它還提供全部源代碼，這樣便于開發。另外，它還只要一次性付費，這使得它有很好的成本優勢。文中詳細說明了本系統的硬件、固件的實現。在硬件上闡述了一些單元電路，包括存儲器電路，接口電路，傳感器電路等的設計思路和實現方法。通過光電傳感電路，步進電機控制和軟件結合，形成閉環控制，從而實現了快速自動糾偏定位；通過大屏幕的LCD顯示實現了操作界面的簡單化；采用大容量的存儲器以及大字庫解決了冷僻字無法打印的問題；固件部分詳細闡述了系統上電啟動過程，包括Bootstrap模塊和loader模塊，Bootstrap模塊主要功能是重定位存儲器，初始化基本硬件以及Loader模塊的自動在線下載升級。Loader模塊的主要功能是下載FPGA的配置代碼，初始化鍵盤和顯示器，然后調用Nucleus Plus初始化代碼，從而建立和調用任務。本文通過總結測試結果，與老一代打印機相比，新打印機在智能化上實現了自動糾偏定位，使得打印機操作人員不需要準確放置存折，就能正確打印，提高了工作效率；在打印速度上比原系統提高30％，還可方便地實現軟件升級。當然，新的打印機在存折偏移很大時，要耗費長時間才能把存折推到正確位置。這要在糾偏算法上做進一步的改進。

標簽： Nucleus Plus ARM 打印機

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：feichengweoayauya