數字攝影的興起不可避免地引起了數碼相框的發展,因為僅有不到35%的數碼照片被打印。數碼相框的基本原理就是采用普通相框的造型,把原來相框中間的照片部分換成液晶顯示屏,配上電源,存儲介質等,使得同一個相框內可以循環播放照片,比普通相框的單一顯示功能更有優勢。從2007年開始,數碼相框的市場關注度開始激增。在2008年,數碼相框市場呈現高速發展的態勢,具有極高的潛在市場價值。 本論文以此為出發點,進行數碼相框軟件的開發研究工作。作為一款嵌入式產品,核心部件CPU采用了性能價格比、性能功耗比都很高的ARM架構處理器之中的一款——三星S3C2440A,顯示器采用了支持雙精度掃描的液晶顯示屏。軟件方面,Bootloader采用較為成熟的u-boot-1.1.4,Linux內核的版本為2.6.12,系統命令集由busybox構成。利用ARM處理器對Linux系統良好的移植性、自帶的LCD控制器、音頻控制器、SD與USB控制器的特點,進行圖像顯示、音頻播放與文件管理。對于目前大部分數碼相框在圖片瀏覽和文件管理功能上的不足,本設計的圖像顯示功能充分利用了觸摸屏功能,實現了圖像的觸摸式移動,使用戶可以自由的觀看放大后的圖像;文件管理功能則設計成了類似windows的文件瀏覽器,不僅具有豐富的文件管理功能,而且使習慣了windows的廣大用戶可以很快的熟悉此功能,并為將來升級為下一代的細分產品——數碼相冊做好準備。 本設計的核心是基于ARM平臺的系統移植與基于QT的應用程序設計。首先根據系統的總體設計思路選擇合適的硬件組合;然后在此基礎上進行u-boot的移植,嵌入式Linux的移植,QT Embedded/Qtopia的移植,以及最后QT圖形界面的設計。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著科學技術的發展與公共安全保障需求的提高,視頻監控系統在工業生產、日常生活、警備與軍事方面的應用越來越廣泛。采用基于 FPGA 的SOPC技術、H.264壓縮編碼技術和網絡傳輸控制技術實現網絡視頻監控系統,在穩定性、功能、成本與擴展性等方面都有著突出的優勢,具有重要的學術意義與實用意義, 本課題所設計的網絡視頻監控系統由以Nios Ⅱ為核心的嵌入式圖像服務器、相關網絡設備與若干PC機客戶端組成。嵌入式圖像服務器實時采集圖像,采用H.264 編碼算法進行壓縮,并持續監聽網絡。PC機客戶端可通過網絡對服務器進行遠程訪問,接收編碼數據,使用H.264解碼算法重建圖像并實時顯示,使監控人員有效地掌握現場情況, 在嵌入式圖像服務器設計階段,本文首先進行了芯片選型與開發平臺選擇。然后構建圖像采集子系統,采用雙緩存乒乓交換的方法設計圖像采集用戶自定義模塊。接著設計雙Nios Ⅱ架構的SOPC系統,闡述了雙軟核設計中定制連接、內存芯片共享、數據搬移、通信與互斥的解決方法。同時完成了網絡服務器的設計,采用μC/OS-Ⅱ進行多任務的管理與調度, H.264視頻壓縮編解碼算法設計與實現是本文的重點。文中首先分析H.264.標準,規劃編解碼器結構。接著設計了16×16幀內預測算法,并設計宏塊掃描方式,采用兩次判決策略進行預測模式選擇。然后設計4×4子塊掃描方式,編寫整數變換與量化算法程序。熵編碼采用Exp-Golomb編碼與CAVLC相結合的方案,針對除拖尾系數之外的非零系數值編碼子算法,實現了一種基于表示范圍判別的編碼方法。最后設計了網絡傳輸的碼流組成格式,并針對編碼算法設計相應解碼算法。使用VC++完成算法驗證,并進行測試,觀察不同參數下壓縮率與失真度的變化。 算法驗證完成后,本文進行了PC機客戶端設計,使其具有遠程訪問、H.264解碼與實時顯示的功能。同時將H.264 編碼算法程序移植到NiosⅡ中,并將嵌入式圖像服務器與若干客戶端接入網絡進行聯合調試,構建完整的網絡視頻監控系統, 實驗結果表明,本系統視頻壓縮率高,監控圖像質量良好,充分證明了系統軟硬件與圖像編解碼算法設計成功。本系統具有成本低、擴展性好及適用范圍廣等優點,發展前景十分廣闊。
上傳時間: 2013-08-03
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FPGA器件在通信、消費類電子等領域應用越來越廣泛,隨著FPGA規模的增大、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時鐘發生器的體系結構、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的小信號特性和瞬態特性;并給出了電荷泵鎖相環器件參數的計算表達式。其次,研究了環形振蕩器和鎖相環的相位噪聲特性。由于噪聲性能是時鐘發生器設計中的關鍵指標,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。文中從理論上推導了一階鎖相環的噪聲特性,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系,并討論了環路低噪聲設計的基本原則。在前面討論和分析的基礎上,利用Hynix0.35umCMOS工藝設計了200MHz電荷泵鎖相環時鐘發生器,并進行了仿真。設計中環形振蕩器的延遲單元采用replica偏置結構,把延遲單元輸出擺幅限定在確定范圍,尾電流源采用cascode結構,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的非理想特性。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著現代雷達技術的不斷發展,電子偵察設備面臨電磁環境日益復雜多變,發展寬帶化、數字化、多功能、軟件化的電子偵察設備已是一項重要的任務.然而,目前的寬帶A/D與后續DSP之間的工作速率總有一到兩個數量級的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統數字化的最大障礙.通信領域軟件無線電的成功應用為電子偵察系統的發展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術的快速發展,以及FPGA的廣泛應用,在很大程度上影響了數字電路的設計與開發.這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續DSP之間的瓶頸問題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數字下變頻結構,并從軟件無線電原理出發,從理論推導和計算機仿真兩方面對該結構進行了驗證,并進一步給出該結構改進方案以及改進的多相濾波數字下變頻結構的硬件實現方法.本文將多相濾波下變頻的并行結構應用到數字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來實現,不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問題,同時也大大提高了實時處理速度.經過多相濾波下變頻處理后的數據,在速率和數據量上都有大幅減少,達到了現有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設計了實驗電路,利用微機串口,與實驗目標板進行控制和數據交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對各種實現方法加以驗證和比較.
上傳時間: 2013-04-24
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隨著SOC技術、IP技術以及集成電路技術的發展,RISC軟核處理器的研究與開發設計開始受到了人們的重視。基于FPGA的RISC軟核處理器在各個行業開始得到了廣泛的應用,特別是在一些基于FPGA的嵌入式系統中有著越來越廣泛的應用前景。 該論文在研究了大量國內外技術文獻的基礎上,總結了RISC處理器發展的現狀與水平。認真分析了RISC處理器的基本結構,包括總線結構,流水線處理的原理,以及流水線數據通路和流水線控制的原理;并詳細分析了該設計采用的指令集——MIPS指令集的內在結構。設計出了一個32位RISC軟核處理器,這個軟核處理器采用五級流水線結構,能完成加法、減法、邏輯與、邏輯或、左移右移等算術邏輯操作,以及它們的組合操作。通過軟件仿真和在Altera的FPGA開發板上進行驗證,證明了所設計的32位RISC處理器能準確的執行所選用的MIPS指令集,運行速度能達到30MHz,功能良好。 通過對所設計對象特點及其可行性的研究,選用了Altera公司QuartusⅡ軟件作為設計與仿真驗證的環境。在設計方法上,該課題采用了自頂向下的設計方法。在設計過程中采用了邊設計邊驗證這種設計與驗證相結合的設計流程,大大提高了設計的可靠性。該課題在設計過程中還提出了兩個有效的設計思路:第一是在32位寄存器的設計中利用FPGA的內部RAM資源來設計,減少了傳輸延時,提高了運行速度,并大大減少了對FPGA內部資源的占用;第二是在系統架構上采用了柔性化的設計方法,使得設計可以根據實際的需求適當的增減相應的部件,以達到需求與性能的統一。這兩個方法都有效地解決了設計中出現的問題,提高了處理器的性能。
上傳時間: 2013-07-21
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GPS(全球定位系統)是美國建立的高精度衛星定位導航系統,高動態GPS接收機可應用于衛星、飛機、高速列車等許多場合。高動態給GPS信號帶來很大的多普勒頻移和多普勒頻移變化率,普通民用接收機無法正常工作。適用于高動態條件的接收機可以有效消除多普勒頻移及其變化率對信號接收的影響,提高導航定位精度。 本文在深入研究GPS的系統組成、工作原理以及信號格式的基礎上,重點研究高動態條件下C/A碼和載波的捕獲與跟蹤方案。論文的主要工作如下: 1.深入研究擴頻信號的各種捕獲算法,提出了一種適用于高動態的基于FFT的C/A碼快速捕獲算法; 2.研究擴頻碼跟蹤和載波跟蹤技術,設計了載波輔助的碼跟蹤環路——數字延遲鎖定環(DLL)及一種叉積自動頻率跟蹤環(CPAFC)與科斯塔斯(Costas)環相結合的載波跟蹤方案,并在MATLAB環境下建立系統模型,對環路參數進行了詳細的設計; 3.初步完成了GPS接收機基帶處理模塊核心單元的FPGA設計和功能仿真。
上傳時間: 2013-07-10
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頻率合成技術廣泛應用于通信、航空航天、儀器儀表等領域。目前,常用的頻率合成技術有直接式頻率合成、鎖相頻率合成和直接數字頻率合成(DDS)。DDS系統可以很方便地獲得頻率分辨率很精細且相位連續的信號,也可以通過改變相位字改變信號的相位,因此也廣泛用于數字通信領域。 本論文是利用FPGA完成一個DDS系統。DDS是把一系列數字量形式的信號通過D/A轉換形成模擬量形式的信號的合成技術。主要是利用高速存儲器作查尋表,然后通過高速D/A轉換器產生已經用數字形式存入的正弦波(或其他任意波形)。一個典型的DDS系統應包括:相位累加器,可在時鐘的控制下完成相位的累加(一般由ROM實現);DA轉換電路,將數字形式的幅度碼轉換成模擬信號。 本文根據設計指標,進行了DDS系統分析和設計,包括DDS系統框圖的設計,相位控制字和頻率控字的設計,以及軟件和硬件設計,重點在于利用FPGA改進設計,包括控制系統(頻率控制器和初始相位控制器),尋址系統(相位累加器和數據存儲器),以及轉換系統(D/A轉換器和濾波器)的設計。介紹了利用現場可編程邏輯門陣列(FPGA)實現數控振蕩器(DNO,即DDS)的原理、電路結構,重點介紹了DDS技術在FPGA中的實現方法,給出了采用ALTERA公司的FIEX1OK系列FPGA芯片EPF10K20TC144-4芯片進行直接數字頻率合成的VHDL源程序。
上傳時間: 2013-04-24
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stm32數碼相框stm32數碼相框stm32數碼相框stm32數碼相框stm32數碼相框
上傳時間: 2013-04-24
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現代家庭中單相供電的用電設備如電腦、電視機、冰箱等都具有非線性特性,都會產生諧波污染電網。本文針對這一現象研究了單相并聯電壓型有源電力濾波器(APF),設計了一個APF控制系統來產生與諧波電流大小相等方向相反的補償電流,并使補償電流實時地跟蹤諧波電流,從而消除諧波電流達到凈化電網。 本文對提出的APF控制系統從模擬和數字兩個方面進行了深入的研究。 首先,設計了APF的主電路結構,確定了系統中電感電容等元件參數,并根據仿真結果系統地分析了參數變化對系統補償效果的影響,然后根據補償效果選擇最佳的參數值。 其次,針對控制系統要求,選用適合系統的電流電壓PI雙環控制系統,通過參數優化后得到了控制器的最優參數,使控制效果達到最優。并從理論上詳細分析了無差拍控制算法。 最后,利用滯環比較原理制作了10KHz的三角波發生器,用于PWM調制電路。在對硬件描述語言以及FPGA設計流程深入理解的基礎上,利用Verilog語言實現了雙環PI控制器和PWM發生電路的數字化,使得有源電力濾波器補償精度提高,有更好的可修改性,可使用于很多不同的非線性負載。
上傳時間: 2013-07-27
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信號發生器是控制系統的重要組成部分。研制出較高精度、可靠性、可調參數的數字量信號發生器,對于促進我國航空、航天、國防以及工業自動化等領域的發展均有重要意義。本文以直接頻率合成和偽隨機碼的設計與實現為中心,對擴頻通信的基本理論、信號源的結構、載波調制等問題進行了深入的分析和研究,并給出了模塊的硬件實現方案。 現場可編程門陣列(FPGA)設計靈活、速度快,在數字專用集成電路的設計中得到了廣泛的應用。論文介紹了FPGA技術的發展和應用,包括VHDL語言的基本語法結構和FPGA器件的開發設計流程等等。詳細地分析了各類頻率合成器的基礎上提出采用直接數字式頻率合成原理(DDS)實現低相位噪聲、高分辨率、高精度和高穩定度的信號源。研究了測距偽隨機碼的原理,確定選用移位序列作為系統的擴頻碼序列,并選取了符合本系統使用的移位序列擴頻碼。分別給出并分析了相應的FPGA硬件實現電路。 對于載波調制這一關鍵技術,提出了采用二進制相移鍵控相位選擇法并相應作了硬件實現。最后給出具體設計實現了的信號發生器的輸出波形。經實驗室測試,設計的信號發生器滿足要求,且結構簡單、工作可靠、重量輕、體積小,具有良好的應用前景。
上傳時間: 2013-04-24
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