本論文設(shè)計了一種基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器,濾波器實現(xiàn)低通濾波,截止頻率為1MHz,通帶波紋小于1 dB,阻帶最大衰減為-40 dB,輸入輸出數(shù)據(jù)為8位二進制,采樣頻率為10MHz。 論文首先簡要介紹了數(shù)字濾波器的基本原理和線性FIR數(shù)字濾波器的性質(zhì)、結(jié)構(gòu),根據(jù)濾波器的性能要求選擇窗函數(shù)、確定系數(shù),在算法上為了滿足數(shù)字濾波器的要求,對系數(shù)放大512倍并取整,并用Matlab對數(shù)字濾波器原理進行了證明。同時簡述了EDA技術(shù)和FPGA設(shè)計流程。 其次,論文說明了FIR數(shù)字濾波器模塊的劃分,并用Verilog語言在Modelsim環(huán)境下進行了功能測試。對于數(shù)字濾波器系數(shù)中的-1,-2,4這些簡單的系數(shù)乘法直接進行移位和取反,可以極大的節(jié)省資源和優(yōu)化設(shè)計。而對普通系數(shù)乘法采用4-BANT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速實現(xiàn)了乘積的運算；另外,在本設(shè)計進行部分積累加時,采用舍取冗余位,主要是根據(jù)設(shè)計時已對系數(shù)進行了放大,而輸出時又要將結(jié)果相應的縮小,所以在累加時,提前對部分積縮小,從而減少了運算量,從時間和資源上都得到了優(yōu)化。 論文的最后分別用Modelsim和Quartus II進行了FIR數(shù)字濾波器的前仿真和后仿真,將仿真的結(jié)果和Matlab中原理驗證時得到的理想值進行了比較,并對所產(chǎn)生的誤差進行了分析。仿真結(jié)果表明：本16階FIR數(shù)字濾波器設(shè)計能夠?qū)崿F(xiàn)截止頻率為1MHz的低通濾波,并且工作頻率可達150MHz以上。
上傳時間： 2013-05-24
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交流電源供電方式正在由集中式向分布式、全功能式發(fā)展，而實現(xiàn)分布式電源的核心就是模塊的并聯(lián)技術(shù)。多臺逆變器并聯(lián)可以實現(xiàn)大容量供電和冗余供電，可大大提高系統(tǒng)的靈活性，使電源系統(tǒng)的體積重量大為降低，同時其主開關(guān)器件的電流應力也可大大減少，從根本上提高了可靠性、降低成本和提高功率密度。本文主要研究逆變器并聯(lián)技術(shù)。 本文首先對電壓、電流雙閉環(huán)逆變器控制系統(tǒng)進行了研究。通過對傳遞函數(shù)的分析，得到了基于等效輸出阻抗的雙閉環(huán)控制的逆變器并聯(lián)系統(tǒng)模型。在分析逆變器模型的基礎(chǔ)上設(shè)計了各控制器參數(shù)，并通過MATLAB仿真進行了驗證。根據(jù)上述模型，分析了逆變器并聯(lián)的環(huán)流特性，以及基于有功和無功功率的并聯(lián)控制方案。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，F(xiàn)PGA技術(shù)正在越來越多地用于工程實踐中。本文在研究SPWM控制技術(shù)的基礎(chǔ)上，應用FPGA芯片EP1C12Q240C8實現(xiàn)了SPWM數(shù)字控制器，用于多模塊逆變器并聯(lián)控制系統(tǒng)。文中給出了仿真結(jié)果和芯片的測試結(jié)果。 基于FPGA的三相逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器的研究具有現(xiàn)實意義，設(shè)計具有創(chuàng)新性。仿真和芯片的初步測試結(jié)果表明：本文設(shè)計的基于FPGA的逆變器并聯(lián)數(shù)字控制器能夠滿足逆變器并聯(lián)系統(tǒng)的要求。
上傳時間： 2013-08-05
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隨著存儲技術(shù)的迅速發(fā)展，存儲業(yè)務需求的不斷增長，獨立的磁盤冗余陣列可利用多個磁盤并行存取提高存儲系統(tǒng)的性能。磁盤陣列技術(shù)采用硬件和軟件兩種方式實現(xiàn)，軟件RAID（Redundant Array of Independent Disks）主要利用操作系統(tǒng)提供的軟件實現(xiàn)磁盤冗余陣列功能，對系統(tǒng)資源利用率高，節(jié)省成本。硬件RAID將大部分RAID功能集成到一塊硬件控制器中，系統(tǒng)資源占用率低，可移植性好。 分析了軟件RAID的性能瓶頸，使用硬件直接完成部分計算提高軟件RAID性能。針對RAID5采用FPGA（Field Programmable Gate Array）技術(shù)實現(xiàn)RAID控制器硬件設(shè)計，完成磁盤陣列啟動、數(shù)據(jù)緩存（Cache）以及數(shù)據(jù)XOR校驗等功能。基于硬件RAID的理論，提出一種基于Virtex-4的硬件RAID控制器的系統(tǒng)設(shè)計方案：獨立微處理器和較大容量的內(nèi)存；實現(xiàn)RAID級別遷移，在線容量擴展，在線數(shù)據(jù)熱備份等高效、用戶可定制的高級RAID功能；利用Virtex-4內(nèi)置硬PowerPC完成RAID服務器部分配置和管理工作，運行Linux操作系統(tǒng)、RAID管理軟件等。控制器既可以作為RAID控制卡在服務器上使用，也可作為一個獨立的系統(tǒng)，成為磁盤陣列的調(diào)試平臺。 隨著集成電路的發(fā)展，芯片的體積越來越小，電路的布局布線密度越來越大，信號的工作頻率也越來越高，高速電路的傳輸線效應和信號完整性問題越來越明顯。RAID控制器屬于高速電路的范疇，在印刷電路板（Printed Circuit Block, PCB）實現(xiàn)時分別從疊層設(shè)計、布局、電源完整性、阻抗匹配和串擾等方面考慮了信號完整性問題，并基于IBIS（I/O Buffer Information Specification）模型進行了信號完整性分析及仿真。
上傳時間： 2013-04-24
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網(wǎng)絡帶寬依然在不斷增長（尤其是在本地網(wǎng)），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(shù)據(jù)的成本不斷地下降。不僅使人發(fā)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(xù)追求更精妙的壓縮算法？ 在作者看來，這個應用領(lǐng)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(xù)對視頻壓縮技術(shù)進行研究。即使伴隨UMTS/IMT2000的到來，移動終端可以獲得的數(shù)據(jù)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(zhì)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(xù)進行視頻壓縮。 另一方面，移動終端領(lǐng)域開發(fā)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(yè)界提出了許多快速算法，例如2-D的對數(shù)搜索，三步搜索，聯(lián)合搜索。盡管這些方法減少了功耗，其結(jié)果是視頻壓縮性能的降低，因為這些算法的本質(zhì)是減少了運動搜索的空間。為了實現(xiàn)運動搜索的低功耗，在電路領(lǐng)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(chǔ)進行的折中，并沒有強調(diào)算法映射結(jié)構(gòu)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(gòu)。其基礎(chǔ)是采用了心肌陣列并行處理技術(shù)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(lián)網(wǎng)絡有限性，設(shè)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(zhì)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(xiàn)了兩個目標：通過心肌陣列實現(xiàn)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。
上傳時間： 2013-06-23
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在信息化發(fā)展的當前，音視頻等多媒體作為信息的載體，在社會生活的各個領(lǐng)域，起著越來越重要的作用。數(shù)字視頻的海量性成為阻礙其應用的的瓶頸之一。在這種情況下，H．264作為新一代的視頻壓縮標準，以其高性能的壓縮效率，成為備受關(guān)注的焦點和研究問題。H．264通過運動估計/運動補償（MP/MC）消除視頻時間冗余，對差值圖像進行離散余弦變換（DCT）消除空間冗余，對量化后的系數(shù)進行可變長編碼（VLC）消除統(tǒng)計冗余，獲得了極高的壓縮效率。隨著嵌入式處理器性能的逐漸提升和3G網(wǎng)絡即將商用的推動，H．264以其優(yōu)秀的壓縮性能，無論是無線信道傳輸方面，還是存儲容量有限的嵌入式設(shè)備都具有廣闊的應用前景。 但H．264在提升壓縮性能的同時付出的代價是算法復雜度的成倍增加，實際應用中人們對視頻解碼的實時性要求嚴格，已出現(xiàn)的對應算法代碼多基于PC通用處理器實現(xiàn)，而嵌入式設(shè)備的主頻和處理能力仍然相對有限，存儲容量相對較小，總線速率相對偏低，因此必須對標準對應算法進行優(yōu)化移植，才能滿足實際應用的需求。 本文在對H．264標準及其新特性進行詳細介紹后，重點研究了在解碼端如何針對解碼耗時較多的模塊進行改進，然后將算法移植到ARM平臺，并針對平臺特點作出相應優(yōu)化，最后完成解碼圖象顯示，并給出了測試結(jié)果。本文主要完成的工作如下： 詳細分析了H．264的參考軟件JM中解碼流程，并利用測試工具分析了各模塊耗時，針對耗時較多的模塊如插值運算及去塊濾波模塊，提出了對應的改進算法并在H．264的參考軟件JM86上進行了實現(xiàn)，PC測試實驗證明了算法改進的優(yōu)越性和運算優(yōu)化的可行性。最后針對ARM平臺，在對程序結(jié)構(gòu)和對應代碼進行優(yōu)化之后，將其移植到WINCE系統(tǒng)之下，同時給出了WINCE平臺解碼后圖象加速顯示方法，并對最終測試結(jié)果與性能做出了評價。
上傳時間： 2013-06-04
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電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)(EPS)是集節(jié)能、環(huán)保、安全為一體的前沿技術(shù)，是未來車輛轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的發(fā)展方向。本文研究了電動助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的構(gòu)成和工作原理，自主研發(fā)設(shè)計了一套電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)，并進行實車試驗。 控制系統(tǒng)中采用了基于ARM7TDMI—S內(nèi)核的高性能芯片LPC2131芯片(EasyARM2131開發(fā)板)進行控制器設(shè)計，分析和選擇了系統(tǒng)的控制策略，完成了控制器的硬件和軟件設(shè)計。系統(tǒng)的控制策略中采用了折線改進型助力曲線助力方式和模糊與數(shù)字PID相結(jié)合的控制方法，并進行相關(guān)補償控制的分析；硬件設(shè)計過程中采用了抗干擾技術(shù)進行優(yōu)化設(shè)計，完成了信號采集和處理電路、電機驅(qū)動電路、電源電路以及故障診斷等電路設(shè)計；軟件設(shè)計采用了結(jié)構(gòu)化的沒計思想，完成了包括控制系統(tǒng)主程序、A/D采集子程序、車速和發(fā)動機信號的采集子程序、電機PWM控制驅(qū)動子程序以及故障診斷和信息顯示子程序的設(shè)計，并在扭矩信號處理程序中應用容錯技術(shù)進行了軟件冗余優(yōu)化設(shè)計。 本文對自主開發(fā)設(shè)計的EPS控制系統(tǒng)進行了實車試驗和結(jié)果分析，試驗結(jié)果表明，本文所設(shè)計的基于ARM的汽車電動助力轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)在轉(zhuǎn)向輕便性、穩(wěn)定性和可靠性等方面性能良好，完全滿足設(shè)計要求。
標簽： ARM 汽車 控制系統(tǒng) 電動助力轉(zhuǎn)向
上傳時間： 2013-07-21
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溫室技術(shù)是我國實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息化的重要環(huán)節(jié)，溫度是溫室中的重要環(huán)境參數(shù)。實時控制是指在規(guī)定的時間內(nèi)，系統(tǒng)必須做出相應的響應，是現(xiàn)代溫室控制發(fā)展的更高要求。隨著精細農(nóng)業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的大棚已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代高精度、快速采集及響應的要求，由于溫度的滯后性和難調(diào)控性，溫度實時控制一直是溫室控制的一大難題。 本課題整合了CPID與ARM的優(yōu)點，提出運用CPID硬件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，移植實時操作系統(tǒng)到ARM來實現(xiàn)復雜算法控制，采用高精度數(shù)字傳感器DS18820，并設(shè)計出混合PID模糊控制器來實現(xiàn)溫室的變溫管理，這對于現(xiàn)代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統(tǒng)溫室，優(yōu)點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現(xiàn)傳感器周期性采集，改用CPID硬件產(chǎn)生數(shù)字傳感器所需的讀寫時序，這種“以硬代軟”的方案實時性好，且大大避免了軟件運行時的不穩(wěn)定性、系統(tǒng)冗余等先天缺陷。(2)操作系統(tǒng)能實現(xiàn)多任務、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農(nóng)業(yè)大學的華北型機械通風式連棟塑料溫室為試驗模型，選擇了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片為目標板，以PC機為宿主機，設(shè)計了實時溫度控制平臺。 主要工作： (1)概述了溫度實時測控的必要性并介紹了CPLD、ARM技術(shù)及嵌入式實時操作系統(tǒng)的發(fā)展。 (2)介紹了溫度采集模塊及CPLD與ARM通訊接口模塊的設(shè)計。 (3)通過ARM存儲模塊、LCD顯示模塊、串口模塊、Rt18019AS網(wǎng)口模塊、uClinux操作系統(tǒng)模塊等系統(tǒng)完成了本試驗平臺。 (4)介紹混合PID模糊控制算法并通過Simulink工具箱進行了仿真，得出混合PID模糊控制器較經(jīng)典PID控制具有更快的動態(tài)響應、更小超調(diào)、抗干擾強的結(jié)論。 (5)最后，通過試驗數(shù)據(jù)驗證了整套系統(tǒng)實時采集的穩(wěn)定性及可靠性，指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
標簽： ARMCPLD 農(nóng)業(yè) 溫度 實時控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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地鐵信號設(shè)備中輸入輸出設(shè)備是信號邏輯和現(xiàn)場設(shè)備之間的接口，有著四高（高安全，高可靠，高可維護，高可用）要求，目前信號系統(tǒng)廠家的傳統(tǒng)做法是整個信號系統(tǒng)產(chǎn)品由一家公司來完成，可是隨著技算機技術(shù)的快速發(fā)展，邏輯部份目前已可以采用通用COTS產(chǎn)品，而輸入輸出部分還是需要各個信號廠家自己設(shè)計和生產(chǎn)，因此設(shè)計出一款通用型的輸入輸出控制器已成地鐵行業(yè)的發(fā)展方向。 為了滿足以上要求，本文從實際應用角度出發(fā)，使信號系統(tǒng)的產(chǎn)品更加的開放透明，設(shè)計出基于ARM的地鐵用安全型的智能I/O，從而使信號系統(tǒng)設(shè)計可以方便地和現(xiàn)場信號設(shè)備接口。 在硬件上采用冗余設(shè)計，以ARM為主處理器，整個系統(tǒng)無單點硬件故障，采集部分采用動態(tài)異或輸入設(shè)計，驅(qū)動部分采用安全驅(qū)動設(shè)計。 基于ARM的地鐵用安全智能I/O嚴格遵循歐洲鐵路信號產(chǎn)品的標準，使系統(tǒng)的安全性，可靠性，可用性和可維護性有了充分的保障。 本文主要介紹了地鐵用安全型智能I/O控制器的設(shè)計和實現(xiàn)，包括設(shè)計思想，具體實施，硬件和軟件的設(shè)計等。
上傳時間： 2013-06-12
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遙感圖像是深空探測和近地觀測所得數(shù)據(jù)的重要載體，在軍事和社會經(jīng)濟生活領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。由于遙感圖像數(shù)據(jù)量巨大，它的存儲和傳輸已成為遙感信息應用中的關(guān)鍵問題。圖像壓縮編碼技術(shù)能降低圖像冗余度，從而減小圖像的存儲容量和傳輸帶寬，它的研究對于遙感圖像應用具有重要的現(xiàn)實意義。CCSDS圖像壓縮算法是空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(CCSDS)提出的圖像數(shù)據(jù)壓縮算法。該算法復雜度較低，并行性好，適合于硬件實現(xiàn)，能實現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的實時處理，從而廣泛應用于深空探測和近地觀測。對于直接關(guān)系到軍事戰(zhàn)略、經(jīng)濟建設(shè)等方面的遙感圖像的傳輸，必須對它進行加密處理。AES加密算法是由美國國家標準和技術(shù)研究所(NIST)于2000年發(fā)布的數(shù)據(jù)加密標準，它不但能抵抗各種攻擊，保證加密數(shù)據(jù)的安全性，而且易于軟件和硬件實現(xiàn)。本論文對CCSDS圖像壓縮算法和AES加密算法進行了研究，完成的主要工作包括： (1)研究了CCSDS圖像壓縮算法的原理和結(jié)構(gòu)，用C語言實現(xiàn)了算法的編解碼器，并與SPIHT算法和JPEG2000算法的性能進行了比較。 (2)研究了AES加密算法的原理和結(jié)構(gòu)，用C語言實現(xiàn)了算法的加解密器。 (3)介紹了實現(xiàn)CCSDS圖像壓縮算法和AES加密算法的FPGA設(shè)計所選擇的軟件開發(fā)工具、開發(fā)語言和硬件開發(fā)平臺。 (4)給出了CCSDS編碼器的FPGA實現(xiàn)方法和實現(xiàn)性能。 (5)給出了AES加密器的FPGA實現(xiàn)方法和實現(xiàn)性能。 本文設(shè)計的CCSDS圖像壓縮和AES加密FPGA系統(tǒng)運用了流水線設(shè)計、高速內(nèi)存設(shè)計、模塊并行化設(shè)計和模塊串行化設(shè)計等技術(shù)，在系統(tǒng)速度和資源面積上取得了較好的平衡，達到了預期的設(shè)計目的。
上傳時間： 2013-07-15
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GPS(全球定位系統(tǒng))是一種全方位的實時定位技術(shù)。隨著GPS技術(shù)的發(fā)展，基于PC機的導航定位系統(tǒng)由于其價格及功耗較高已不能滿足社會發(fā)展的需要，脫離PC端的嵌入式導航定位技術(shù)迅速發(fā)展起來。如今以ARM處理器作為主CPU的嵌入式硬件平臺，幾乎已經(jīng)成為信息產(chǎn)業(yè)的硬件標準。一方面，它具有體積小、性能強、功耗低、可靠性高等特點；另一方面，它為高速、穩(wěn)定地運行嵌入式操作系統(tǒng)提供了硬件基礎(chǔ)。因此由基于ARM處理器的硬件平臺和嵌入式操作系統(tǒng)構(gòu)成的嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛地應用于軍事國防、消費電子、網(wǎng)絡通信、工業(yè)控制等各種領(lǐng)域。本文就對基于ARM的GPS定位系統(tǒng)的開發(fā)進行了研究與實現(xiàn)。 本文主要對以下三個方面的技術(shù)進行了研究：一是對GPS技術(shù)進行了介紹，介紹了GPS技術(shù)的發(fā)展、原理、特點、系統(tǒng)組成和定位方式；二是搭建基于ARM的硬件平臺；三是對Windows CE操作系統(tǒng)的開發(fā)進行了詳細的描述。 硬件平臺設(shè)計以三星公司的ARM920T核的S3C2440A為微處理器，根據(jù)系統(tǒng)要求完成S3C2440A外圍器件的設(shè)計，包括64M NAND Flash、64MSDRAM、SD卡以及USB和串口通信的電路設(shè)計。而GPS模塊使用了GPS25LVS12通道的GPS接收機，并對GPS與ARM的通信接口和數(shù)據(jù)格式進行了描述。硬件系統(tǒng)設(shè)計采用了冗余設(shè)計，為以后系統(tǒng)的升級提供了空間。 在嵌入式操作系統(tǒng)上，我們選擇的是Windows CE操作系統(tǒng)。詳細介紹了平臺移植過程中Boot Loader開發(fā)，OAL層修改，以串口、鍵盤和LCD驅(qū)動為例介紹了驅(qū)動程序的開發(fā)，并詳細介紹了內(nèi)核的定制過程。在應用程序開發(fā)中，介紹了從PB中導出SDK的過程以及EVC應用程序的調(diào)試。
標簽： ARM GPS 定位系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-09
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