UHF(Ultra High Frequency，超高頻)RFID(Radio Frequency Identification，射頻身份識別)技術是近幾年剛剛開始興起并得到迅速推廣應用的一門新技術。該技術已被廣泛應用于工業自動化、商業自動化、交通運輸控制管理等眾多領域。但是，基于超高頻頻段讀寫器的研制在我國尚處于起步階段，傳統的超高頻讀寫器都是在單片機的基礎上實現的，這類讀寫器很難實現復雜的多任務功能；隨著經濟的飛速發展，能夠與網絡互聯并且帶有操作系統的超高頻讀寫器越來越受人們的青睞與追求。針對這些問題，本文設計并實現了一種基于ARMS3C2410微處理器和Linux操作系統的超高頻讀寫器，主要內容有： (1)分析了射頻識別技術的發展歷程和前景，以嵌入式技術為研究背景，結合軟硬件開發平臺，給出了一種基于ARM和Linux的超高頻讀寫器設計思路，指出了選題研究的目的和意義。 (2)闡述了超高頻讀寫器的原理及其應用，分析了讀寫器和標簽之間進行數據傳輸時所用到的相關技術；在給出超高頻讀寫器主要技術性能指標及功能要求的基礎上給出了基于ARMS3C2410和Linux超高頻讀寫器系統的總體設計，同時對系統構建過程中所用到的軟硬件進行了器件選型。 (3)實現了超高頻讀寫器系統硬件電路的模塊設計，主要包括主控電路模塊、存儲電路模塊、電源模塊、以太網模塊、液晶顯示模塊以及射頻收發模塊；闡述了各模塊的組成原理與實現方法，完成了硬件電路的原理圖繪制及PCB制板。 (4)根據系統的軟件需求，構建了一個進行嵌入式開發所需的軟件平臺。建立了交叉編譯環境以及NFS開發調試環境；移植了系統啟動所需的引導程序bootloader；實現了嵌入式Linux操作系統內核、文件系統的配置與移植；給出了Linux系統下典型設備(觸摸屏、網絡接口、LCD)驅動程序的移植方法。 (5)結合實驗測試環境，對超高頻讀寫器輸出功率，讀寫器發送命令以及標簽應答波形進行了測試與分析；對讀寫器的整機性能進行了聯機測試，給出了讀寫器系統的實際運行效果圖，同時對測試結果進行了總結。 實際應用結果表明，基于ARMS3C2410微處理器和Linux操作系統的超高頻讀寫器能夠實現接入網絡的功能，其讀寫速度、識別率以及識別距離等技術性能指標均達到或優于設計標準要求，該讀寫器在與PC機連接的情況下能進行數據處理，樣機系統運行穩定可靠，達到了預期的設計目標。
上傳時間： 2013-07-25
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隨著科學技術的飛速發展，各科學領域對測試技術提出了越來越高的要求。調速器試驗臺是調試、校驗調速器性能的一種試驗工具，是船舶修造廠、尤其調速器修造專業廠必須具有的試驗設備。基于ARM嵌入式平臺和uC/OS-II實時操作系統的嵌入式控制調速器試驗臺是基于國內外調速器測試技術的發展趨勢和工作的實際要求。本調速試驗臺充分利用了嵌入式單片機技術和傳感器技術，通過采用多種傳感器采集系統所需要的數據，例如直流電機的轉速、調速器的齒條位移等等，經過單片機系統處理并輸出結果來實現調速器試驗臺的功能，并運用新型的全彩液晶顯示屏將各種試驗數據顯示出來。 本文主要是針對調速試驗臺控制系統的研究，在分析了嵌入式軟硬件可實現模塊化設計的基礎上，借鑒了“開發平臺”的設計思想，首先，在ARM嵌入式最小系統的基礎上架構通用的硬件平臺，對測控平臺的硬件結構進行設計，特別是對于關鍵的接口電路進行了比較深入的研究，針對不同的應用，集成了多種接口電路。其次，在實現嵌入式實時多任務操作系統uC/OS-II在ARM上可移植的基礎上，架構了通用的軟件平臺，對接口電路驅動程序進行模塊化設計。最后，研究了基于參數實時可變型的一種新型的PID控制算法，并將此PID算法作為調速試驗臺的控制算法。 通過對本系統的研究開發，提高了調速器試驗臺的測試精度，也使性能更加穩定可靠，實現了整個測試過程的自動化，從而減輕了試驗人員的勞動強度，提高了工作效率，降低了試驗成本，也同時消除了安全隱患，因此對本課題的研究具有較大的現實意義。
上傳時間： 2013-07-20
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本文介紹了通訊協議轉換器研究的背景意義和目前國內外發展的現狀，并詳細敘述了所選方案的設計過程。本協議轉換器的豐控制芯片采用了基于ARM7內核的32位微控制芯片LPC2212，提供了高速穩定的硬件平臺。操作系統采用實時嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ，工作穩定，實時性強，移植方便。 本文的豐要內容如下：整體的設計思路，結構組成；系統硬件的設計，豐要包括網絡接口電路，USB接口電路，以及串口擴展電路；TCP/IP協議，豐要包括TCP協議，IP協議，ARP協議等；USB協議，豐要包括USB設備構架，USB數據流模型；串口數據轉以太網數據和 USB 數據以及太網數據和 USB 數據轉串口數據；嵌入式實時操作系統μC/OS-Ⅱ，豐要包括信號量，消息郵箱，消息隊列等；操作系統的移植，豐要包括與處理器相關的文件的改寫。整個系統的硬件和底層軟件部分已經完成，經串口調試軟件、USB總線監測軟件以及以太網數據監測軟件進行實際的收發數據實驗，驗證了方案的合理性。 在USB和以太網驅動程序的編寫中，查閱了大量的相關資料。對于USB協議，重點分析了USB協議的架構和數據流模型。對于TCP/IP協議，仔細分析了其封裝和分用，分析了TCP協議、IP協議、ARP協議的原理及程序的實現。對于操作系統的移植，給出了具體的實現步驟，并給出了豐要的代碼。
上傳時間： 2013-06-10
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網絡技術和數字信息新技術的發展為實現家庭生活智能化提供了強有力的技術支撐；傳感器技術的發展提供了家庭設備和家庭網絡進行信息交換的技術基礎；而計算機技術和嵌入式技術的發展為實現對接入家庭網絡的各類設備的監測、控制和管理提供了技術支持。新技術的產生使人們對生活和工作的環境提出新的需求。以家庭網關為主導，將現有和將來可能的硬件設備納入家庭網絡，并且實現智能化服務和管理是數字家庭未來發展的主要方向。 由于傳統的家庭網關很難將分散于家庭各處的傳感設備連接到一起，因此，本文提出了中繼器的設計概念，將其從常規的復雜家庭網關中分離出來，實現了對分散于家庭各處的傳感器設備進行更為智能化的管理。中繼器需要完成的基本功能包括：對于接入的傳感器設備，能夠將其迅速融入整個系統中，實現即插即用；根據采集信息的變化自動進行模仿人為分析、操作等功能；與家庭網關通信，提供遠程控制、查詢、管理等功能。 本控制系統核心部分采用S3C2410為處理器，嵌入式實時Linux為操作系統，極大地提高了控制系統的穩定性。本文詳細地介紹了傳感器中央控制系統的硬件、軟件設計，并且詳細地介紹了軟件的具體實現。另外，本文還提出了基于自主通訊協議的家庭網絡通信方式，有效地提高了控制系統的實時性與可靠性。 本論文基于和日本NTT研究所合作的科研項目“家庭傳感器及開關接入的中繼系統設計”為技術背景。
上傳時間： 2013-08-03
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本文首先分析了國內外微型飛行器（MAV）研究現狀、發展趨勢和存在的困難，接著闡述了MAV的系統結構，針對已有的MAV平臺，設計了MAV自主飛行控制系統的總體方案，選擇ARM作為中央處理器，從電源模塊設計、存儲器模塊設計、與各傳感器的接口設計等入手，實現了系統的硬件設計，并分析了硬件設計所采取的抗干擾措施。 在系統軟件設計方面，本文選用嵌入式Linux操作系統作為軟件開發環境，分析了操作系統的組成和啟動流程。在此基礎上，針對本文所設計的硬件系統，編制了專用的引導程序，重新編譯了內核，完成了ARMLinux在硬件平臺上的移植。接著詳細分析了字符設備，編寫了各個模塊的驅動程序，并描述了應用程序的開發模式。 最后本文討論了MAV系統中MPEG4視頻數據壓縮的關鍵技術，分析了ARM的硬件編解碼器的結構和實現過程，重點研究了遙測數據和壓縮圖像的復合方案，將遙測數據嵌入到壓縮圖像中進行傳輸。這種方法可以節省信道，降低系統功耗和保護遙測數據的安全。 本文所研制的自主飛行控制系統具有體積小、重量輕、集成度高、抗干擾能力強等特點，能實時傳輸視頻圖像，各項指標都滿足項目技術要求。
上傳時間： 2013-05-31
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標準，其優良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應用領域。JPEG2000算法非常復雜，圖像編碼過程占用了大量的處理器時間開銷和內存開銷，因而通過對JPEG2000算法進行優化并采用硬件電路來實現JPEG2000標準的部分或全部內容，對加快編碼速度從而擴展其應用領域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內容，其一是JPEG2000算術編碼器算法的研究與硬件設計，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優化算法的設計。在研究算術編碼器過程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術編碼器的編碼原理和編碼流程，之后采用有限狀態機和二級流水線技術，并在不影響關鍵路徑的情況下通過對算術編碼步驟優化采用硬件描述語言對算術編碼器進行了設計，并通過了功能仿真與綜合。實驗證明該設計不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設計的復雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過程中，首先結合率失真理論建立了算法的數學模型，并驗證了該算法的有效性，之后深入分析了該數學模型的實現流程，找出影響算法效率的關鍵路徑。在對算法優化時采用黃金分割點算法代替原來的二分查找法，并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實驗證明，采用優化算法在增加少量系統資源的情況下使得計算效率提高了60％以上。之后，分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實現，又提出了一種失真更低的比特分配方案，即按照“失真/碼長”值從大到小通道編碼順序進行編碼，通過對該算法的仿真驗證，得出在固定碼率條件下新算法將產生更少的失真。
上傳時間： 2013-07-13
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隨著無線通信的應用日益廣泛，無線通信系統的種類也越來越繁雜，但是由于不同通信系統的工作頻段、調制方式、通信協議等原理結構上存在差異而極大限制了不同系統之間的互通。軟件無線電擺脫了硬件體系結構的束縛，成為解決不同通信體制之間互操作問題和開展多種通信業務的最佳途徑，具有巨大的商業和軍事價值，被喻為無線電通信領域一次新的技術革命。 本文首先回顧了軟件無線電的提出和發展現狀，然后論述了軟件無線電的基本理論和數學模型。在此理論和模型的基礎上，設計了軟件無線電接收機的硬件平臺。該平臺包括射頻部分、中頻處理部分和基帶處理部分。射頻部分由天線和無線接收機組成；中頻部分先將接收機輸出的模擬信號數字化，然后再通過FPGA實現下變頻；基帶部分主要由DSP和嵌入式系統組成，完成解調、同步等處理并可以進行一些其他的應用。其中的嵌入式系統的主處理器是基于ARM7-TDMI內核的LPC2200芯片，為了實現開發的方便在此芯片上移植了uC/OS-Ⅱ嵌入式時實內核。 軟件無線電接收機是一個很龐大的體系，其中的數字下變頻器DDC是一個非常關鍵的組成部分，在這部分中可方便的對接收頻段、濾波器特性等進行編程控制，極大的提高了通信設備的性能和靈活性，因此本文的重點在于數字下變頻器的設計與實現。實現下變頻的方法有很多種，由于FPGA在速度和靈活性上的優勢，其應用也越來越廣泛，因此主要采用了居于領導地位的XILINX公司的SPATAN-Ⅱ芯片來實現數字下變頻的功能。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著信息社會的發展，人們要處理的各種信息總量變得越來越大，尤其在處理大數據量與實時處理數據方面，對處理設備的要求是非常高的。為滿足這些要求，實時快速的各種CPU、處理板應運而生。這類CPU與板卡處理數據速度快，效率高，并且不斷的完善與發展。此類板卡要求與外部設備通訊，同時也要進行內部的數據交換，于是板卡的接口設備調試與內部數據交換也成為必須要完成的工作。本文所作的工作正是基于一種高速通用信號處理板的外部接口和內部數據通道的設計。 本文首先介紹了通用信號處理板的應用開發背景，包括此類板卡使用的處理芯片、板上設備、發展概況以及和外部相連的各種總線概況，同時說明了本人所作的主要工作。 其次，介紹了PCI接口的有關規范，給出了通用信號處理板與CPCI的J1口的設計時序；介紹了DDR存儲器的概況、電平標準以及功能寄存器，并給出了與DDR．存儲器接口的設計時序；介紹了片上主要數據處理器件TS-202的有關概況，設計了板卡與DSP的接口時序。 再次，介紹了Altera公司FPGA的程序設計流程，并使用VHDL語言編程完成各個模塊之間的數據傳遞，并重點介紹了DDR控制核的編寫。 再次，介紹了WDM驅動程序的結構，程序設計方法等。 最后，通過從工控機向通用信號處理板寫連續遞增的數據驗證了整個系統已經正常工作。實現了信號處理板內部數據通道設計以及與外部接口的通訊；并且還提到了對此設計以后地完善與發展。 本文所作的工作如下： 1、設計完成了處理板各接口時序，使處理板可以從接口接受/發送數據。 2、完成了FPGA內部的數據通道的設計，使數據可以從CPCI準確的傳送到DSP進行處理，并編寫了DSP的測試程序。 3、完成了DDR SDRAM控制核的VHDL程序編寫。 4、完成了PCI驅動程序的編寫。
上傳時間： 2013-06-30
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卷積碼是無線通信系統中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法，它具有譯碼效率高、速度快等特點，被認為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內容是在FPGA上實現約束長度為9，碼率為1/2，采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念，闡述了Viterbi算法的原理，重點討論了決定Viterbi算法復雜度和譯碼性能的關鍵因素，在此基礎上設計了采用“串-并”結合運算方式的Viterbi譯碼器，并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測試通過。本文的主要工作如下： 1.對輸入數據采用了二比特四電平量化的軟判決方式，對歐氏距離的計算方法進行了簡化，以便于用硬件電路方式實現。 2.對ACS運算單元采用了“串-并”結合的運算方式，和全并行的設計相比，在滿足譯碼速度的同時，節約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲器的組織方式，簡化了控制模塊的邏輯電路，優化了系統的時序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法，與傳統的寄存器交換法相比，減少了寄存器的使用，大大降低了功耗和設計的復雜度。 4.本文中設計了一個仿真平臺，采用Modelsim仿真器對設計進行了功能仿真，結果完全正確。同時提出了一種在被測設計內部插入監視器的調試方法，巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結果，提高了追蹤錯誤的效率。 5.該設計在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過測試，最大運行時鐘頻率110MHz，最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對譯碼器的綜合結果和Altera設計的Viterbi譯碼器IP核進行了性能比較，比較結果證明本文中設計的Viterbi譯碼器具有很高的工程實用價值。
上傳時間： 2013-07-23
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數字信息在有噪聲的信道中傳輸時，受到噪聲的影響，誤碼總是不可避免的。根據香農信息理論，只要使Es/N0足夠大，就可以達到任意小的誤碼率。采用差錯控制編碼，即信道編碼技術，可以在一定的Es/N0條件下有效地降低誤碼率。按照對信息元處理方式不同，信道編碼分為分組碼與卷積碼兩類。卷積碼的k0和n0較小，實現最佳譯碼與準最佳譯碼更加容易。卷積碼運用廣泛，被ITU選入第三代移動通信系統，作為包括WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA在內的信道編碼的標準方案。 本文研究了CDMA2000業務通道中的幀結構，對CDMA2000系統中的卷積碼特性及維特比譯碼的性能限進行了分析，并基于MATLAB平臺做了相應的譯碼性能仿真。我們設計了一種可用于CDMA2000通信系統的通用、高速維特比譯碼器。該譯碼器在設計上具有以下創新之處：(1)采用通用碼表結構，支持可變碼率；幀控制模塊和頻率控制器模塊的設計中采用計數器、定時器等器件實現了可變幀長、可變數據速率的數據幀處理方式。(2)結合流水線結構思想，利用四個ACS模塊并行運行，加快數據處理速度；在ACS模塊中，將路徑度量值存貯器的存儲結構進行優化，防止數據讀寫的阻塞，縮短存儲器讀寫時間，使譯碼器的處理速度更快。(3)為了防止路徑度量值和幸存路徑長度的溢出，提出了保護處理策略。我們還將設計結果在APEXEP20K30E芯片上進行了硬件實現。該譯碼器芯片具有可變的碼率和幀長處理能力，可以運行于40MHZ系統時鐘下，內部最高譯碼速度可達625kbps。本文所提出的維特比譯碼器硬件結構具有很強的通用性和高速性，可以方便地應用于CDMA2000移動通信系統。
上傳時間： 2013-06-24
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