隨著微電子技術和電力電子技術的飛速發展，運動控制系統正朝著通用化、智能化、微型化的方向發展。目前，以數字信號處理器（DSP）和現場可編程門陣列（FPGA）為核心的運動控制卡已成為運動控制器的發展主流。它可方便地以插卡形式嵌入PC機，將PC機強大的信息處理能力和開放式特點與運動控制卡的運動控制能力相結合，具有信息處理能力強、開放程度高、運動控制方便、通用性好的特點。因此，本文通過對運動控制技術的深入研究，開發了一款以DSP和FPGA為主控單元、基于PCI總線的運動控制卡。 首先，設計了運動控制卡硬件電路，對控制卡的DSP和FPGA外圍電路、PCI總線接口電路、模擬量輸出電路、編碼器信號采集電路、通用I/O接口電路等實現方法進行了詳細討論。 為提高控制卡的硬件集成度和可靠性，通過對FPGA的編程設計，在FPGA中實現了PCI總線目標設備接口控制器、雙端口RAM、DDA精插補電路、DAC接口電路、編碼器信號處理電路和數字I/O信號處理電路。 基于改進的數字PID控制器和前饋控制，設計開發了運動控制卡的位置閉環伺服控制器，并整定了控制器參數，獲得良好的伺服控制特性。 最后，采用WinDriver開發了控制卡的驅動程序，并詳細介紹了驅動程序的開發流程。
上傳時間： 2013-08-01
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軟件無線電是二十世紀九十年代提出的一種實現無線通信的體系結構，被認為是繼模擬通信、數字通信之后的第三代無線電通信技術。它的中心思想是：構造一個開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，并使寬帶模數和數模轉換器盡可能靠近天線，從而將各種功能，如工作頻段、調制解調類型、數據格式、加密模式、通信協議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結構形式，綜述了軟件無線電的幾項關鍵技術及其最新研究進展。其中調制解調模塊是軟件無線電系統中的重要部分，集中體現了軟件無線電最顯著的優點——靈活性。目前這一部分的技術實現手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發展，可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構能力，成為實現軟件無線電技術的重要手段。 本論文調制解調系統的設計，選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對象，采用SystemView軟件作為系統級開發工具進行集成化設計。在實現系統仿真和FPGA整體規劃后，著重分析用VHDL實現其中關鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調制解調方式轉換的方法。同時，在設計中成功地調用了Xilinx公司的IP核，實現了設計復用。由于FPGA內部邏輯可以根據需要進行重構，因而硬件的調試和升級變得很容易，而內嵌CPU使信號處理過程可以用軟件進行控制，充分體現了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究，初步驗證了在FPGA內實現數字調制解調過程及控制的技術可行性和應用的靈活性，并對將來的擴展問題進行了研究和討論，為實現完整的軟件無線電系統奠定了基礎。
上傳時間： 2013-04-24
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信息技術的不斷發展,對信息的安全提出了更高的要求.在應用公鑰密碼體制的時候,對密鑰長度要求越來越大,處理的速度要求越來越快.而基于橢圓曲線離散對數問題的橢圓曲線密碼體制,因其每比特最大的安全性,受到了越來越廣泛的注意.橢圓曲線密碼體制(ECC:Elliptic Curve Cryptosystem)的快速實現也成為一個關注的方面.該文按照確定有限域、選取曲線參數、劃分結構模塊、優化模塊算法、實現模塊設計,驗證模塊功能的順序進行書寫.為了硬件實現上的方便,設計選擇了含有Ⅱ型優化正規基的伽略域GF(2191),并在該域上構造了隨機的橢圓曲線.根據層次化、結構化的設計思路,將橢圓曲線上的標量乘法運算劃分成兩個運算層次:橢圓曲線上的運算和有限域上的運算.模塊劃分之后,利用自底向上的設計思路,主要針對有限域上的乘法運算進行了重要的改進,并對加法群中的標量乘運算的算法進行了分析、證明,以達到面積優化和快速執行的效果.具體設計中,采用硬件描述語言Verilog HDL,在Mentor Graphics公司出品的FPGA Advantage平臺上進行電路設計.完成了各個模塊的設計輸入和仿真.設計選用了Altera公司的APEX Ⅱ系列器件,利用第一方軟件Quartus Ⅱ 2.2進行綜合、布局、布線和時序仿真.文中給出了橢圓曲線上的點加、倍點和標量乘法模塊的具體設計結構框圖.并且根據橢圓曲線的標量乘特點,提出了合適的驗證方案.該設計完成了橢圓曲線上的標量乘法運算.設計主要針對資源受限的應用環境:改進了有限域上的乘法運算、使用了沒有預處理的標量乘算法.改進后的橢圓曲線標量乘法需要2,741,998個邏輯單元,在100MHz的時鐘約束下,運行一次標量乘法運算需要567.69us.該次設計的結果可以直接用來構造橢圓曲線上的簽名、驗證、密鑰交換等算法.
上傳時間： 2013-05-24
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隨著計算機與信息技術的發展，生物特征識別技術受到了廣泛的關注。指紋識別是生物特征識別中的一項重要內容，一直以來是國內外的研究熱點。 嵌入式自動指紋識別是指指紋識別技術在嵌入式系統上的應用。傳統的嵌入式自動指紋識別系統多采用單片DSP或MIPS處理器來完成算法，由于DSP或MIPS處理器只能根據程序順序執行，在指紋匹配過程中只能和整個庫中的指紋進行一一匹配，因此這類系統在處理較大指紋庫時下匹配時間相當長。為了克服這個缺點，本文構建了浮點DSP和FPGA協同處理構架的硬件平臺，充分利用DSP在計算上的精確度和FPGA并行處理的特點，由DSP和FPGA共同處理匹配算法。 本文的主要工作如下： 1．設計了一個硬件系統，包括DSP處理器、FPGA、指紋傳感器、人機交互接口和USB1.1接口。同時，還設計了各硬件模塊的驅動程序，為應用程序提供控制接口。由于系統中DSP工作頻率為300MHz，其中某些器件的工作頻率達到了100MHz，因此本文還給出了一些信號完整性分析和PCB設計經驗。 2．編寫了Verilog程序，在FPGA中實現了9路指紋的并行匹配。由于FPGA本身的局限性，實現原有匹配算法有很大困難。在簡化原有匹配算法的基礎上本文提出了便于FPGA實現“粗匹配”算法。此外，還設計了用于和DSP通信的接口模塊設計。 3．完成了系統應用程序設計。在使用uC/OS-Ⅱ實時操作系統的基礎上設計了各系統任務，通過調用驅動程序控制和協調各硬件模塊，實現了自動指紋識別功能。為了便于存放指紋特征信息，設計了指紋庫數據結構，實現了指紋庫添加、刪除、編輯的功能。 最終，本系統實現了高效、快速的進行指紋識別，各模塊工作穩定。同時，模塊化的軟硬件設計使本系統便于進行二次開發，快速應用于各種場合。
上傳時間： 2013-06-05
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隨著信息技術的發展，系統級芯片SoC(System on a Chip)成為集成電路發展的主流。SoC技術以其成本低、功耗小、集成度高的優勢正廣泛地應用于嵌入式系統中。通過對8位增強型CPU內核的研究及其在FPGA(Field Programmable Gate Arrav)上的實現，對SoC設計作了初步研究。 在對Intel MCS-8051的匯編指令集進行了深入地分析的基礎上，按照至頂向下的模塊化的高層次設計流程，對8位CPU進行了頂層功能和結構的定義與劃分，并逐步細化了各個層次的模塊設計，建立了具有CPU及定時器，中斷，串行等外部接口的模型。 利用5種尋址方式完成了8位CPU的數據通路的設計規劃。利用有限狀態機及微程序的思想完成了控制通路的各個層次模塊的設計規劃。利用組合電路與時序電路相結合的思想完成了定時器，中斷以及串行接口的規劃。采用邊沿觸發使得一個機器周期對應一個時鐘周期，執行效率提高。使用硬件描述語言實現了各個模塊的設計。借助EDA工具ISE集成開發環境完成了各個模塊的編程、調試和面向FPGA的布局布線；在Synplify pro綜合工具中完成了綜合；使用Modelsim SE仿真工具對其進行了完整的功能仿真和時序仿真。 設計了一個通用的擴展接口控制器對原有的8位處理器進行擴展，加入高速DI，DO以及SPI接口，增強了8位處理器的功能，可以用于現有單片機進行升級和擴展。 本設計的CPU全面兼容MCS-51匯編指令集全部的111條指令，在時鐘頻率和指令的執行效率指標上均優于傳統的MCS-51內核。本設計以硬件描述語言代碼形式存在可與任何綜合庫、工藝庫以及FPGA結合開發出用戶需要的固核和硬核，可讀性好，易于擴展使用，易于升級，比較有實用價值。本設計通過FPGA驗證。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著嵌入式技術的不斷發展和現代通訊技術的日臻成熟與完善，手機作為這兩種技術緊密結合的典型代表，成為眾多開發人員設計與創新的焦點。為了適應社會的需求，目前很多高校都開設了與此相關的課程。本文首次提出一套基于嵌入式系統的手機編程開發平臺教學系統。如何合理設計開發平臺，為高等院校提供一種功能完備、價格低廉、技術流行、能滿足教學和開發雙重需求的手機編程開發平臺正是本課題研究和解決的重點。 本論文在研究手機硬件體系結構和軟件體系結構的基礎上，主要研究了已有手機平臺的基本結構特點以及所需要的基本核心技術，進而提出了本課題研究的手機平臺結構，共分以下三部分： 1．硬件平臺：劃分為通訊模塊單元、基于ARM的應用處理模塊單元以及輸入輸出模塊單元，這三部分相互獨立設計并能單獨完成各自任務，同時設計統一接口規范，使這三大部分能夠方便的連接在一起，協同工作，完成手機功能。這種模塊化的設計方法，為整體系統的開發、調試與升級提供了便利。 2．軟件平臺：分為Bootloader、操作系統、驅動程序以及GUI。這四部分彼此獨立又相互聯系。設計時可以根據實際需要，開發的難易程度，開銷與維護成本等多方面考慮，靈活設計。 3．應用軟件：這部分主要是基于通訊協議的軟件開發與編程實戰。 本課題最終完成了硬件的全部設計并調試成功，實現了手機編程開發平臺軟件平臺的設計及應用軟件的開發。同時針對各部分內容編寫配套的實驗指導手冊并在教學實踐中取得初步成功。
上傳時間： 2013-05-17
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按照公安部規定，我國從 2004 年開始換發第二代居民身份證，預計到 2008 年基本完成第二代居民身份證的換發工作。第二代身份證與第一代身份證最大的區別在于：它的內部嵌入了一枚指甲蓋大小的非接觸式 IC 芯片，該芯片內存儲有姓名、性別等9項信息。本課題設計出一款基于 ARM 和 GPRS 技術的第二代身份證無線手持閱讀器，該閱讀器能讀出第二代身份證內 IC 卡信息，并可通過 GPRS 網絡將信息進行無線傳輸。 本文以該閱讀器的設計為主線，論述的主要內容如下： 1．介紹了課題背景及意義。全國 9 億第二代身份證的換發，必然帶來各行業對閱讀器的大量需求，而現有閱讀器的弊端促使了對閱讀器做更深入的研究。 2．介紹了相關概念及技術，包括：無線射頻識別技術、ISO/IEC14443 協議、嵌入式系統、ARM、GPRS技術等。 3．詳細介紹了該閱讀器的硬件設計方法，并給出主要硬件模塊電路原理圖及其 PCB 板設計方法，同時也簡單介紹了硬件的焊接和調試過程。 4．詳細介紹了該閱讀器的軟件設計方法，包括：讀卡模塊驅動程序、GPRS 模塊驅動程序、人機對話模塊驅動程序、I/O 口驅動程序的流程圖和部分代碼。 5．為使該閱讀器安全可靠地運行，對閱讀器進行了各種功能測試，包括：讀卡功能、GPRS 數據傳輸功能、人機接口功能。 通過功能測試，該閱讀器能準確讀取第二代身份證內信息并通過GPRS 網絡成功將信息發送出去。該閱讀器與市面上現有的閱讀器相比，具有可脫機操作、無線傳輸、小巧靈便的優點。由于該閱讀器軟件采用模塊化的設計方法，可以方便移植到其他非接觸卡閱讀器中，因此本閱讀器具有非常廣泛的應用前景。
上傳時間： 2013-06-10
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隨著信息寬帶化和高速化的發展，以前的低速PCB已完全不能滿足日益增長信息化發展的需要，而高速PCB的出現將對硬件人員提出更高的要求，僅僅依靠自
上傳時間： 2013-05-22
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隨著計算機技術、通信技術、集成電路技術和控制技術的發展，傳統的工業控制領域正經歷著一場前所未有的變革，開始向網絡化方向發展。本文即從未來工業控制網絡發展的需要出發，設計并實現了以S3C2410微處理器為核心的嵌入式網絡控制器。 本文以S3C2410-32 位微處理為核心，設計并實現了具有1路以太網接口、1路 USB Host 接口、1路USB Device 接口、3路RS232串口、1個CAN總線擴展卡、1個RS485擴展卡、1個RS422擴展卡使用、8路A/D、1路D/A、4路 PWM、一個 240×320TFT LCD 顯示觸摸屏的功能強大的嵌入式網絡控制器。并在此基礎上，結合嵌入式操作系統Windows CE建立了一個嵌入式軟件開發平臺。 在深入研究和分析CANopen協議的基礎上，實現了基于Windows CE 的嵌入式 CANopen 協議棧，大大提高了嵌入式網絡控制器在現場總線上的通信和控制能力，為新型的網絡控制算法研究提供了實驗平臺。在探討了TCP/IP協議的基礎上研究了基于 Windows CE 的嵌入式 TCP/IP 協議棧，掌握了Windows CE 平臺的網絡 Socket 通信編程，使控制器能夠通過以太網接到Intranet或Intemet上。 在完成嵌入式網絡控制器硬件與軟件設計的基礎上，將控制器應用到了網絡化的嵌入式數控系統的中央數控單元中，實現數控系統等數控設備小型化、網絡化和集成化的需要。并以此為基礎，結合計算機控制實驗室建設，構建了三層(信息層、控制層和設備層)工業網絡實驗平臺，實現了實驗室設備真正的網絡互連，為網絡控制研究提供了一個高性能的平臺。
上傳時間： 2013-06-10
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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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