隨著人們物質文化生活水平的提高和科學技術的快速發展，智能家居已成為一個發展趨勢。智能家居系統采用傳感技術、計算機技術和信息傳輸與處理技術，能給用戶提供全方位的服務，同時對住房內的情況進行遠程監控和實時管理。安防系統是智能家居中的一個重要的組成部分。傳統的安防系統都是基于單片機設計實現的，它難以滿足現代家居中網絡家電功能，針對這些問題，設計并實現了一種基于ARM和藍牙的安防系統。 (1) 深入研究了安防系統中視頻監控的研究現狀與發展趨勢，分析了嵌入式Linux操作系統的優、缺點以及選擇內核版本為Linux2.6的原因，指出了選題研究的目的和意義。 (2) 從網絡拓撲結構和幾種重要協議這兩個方面入手，闡述了智能家居中的重要技術——藍牙。 (3) 根據智能家居的功能要求，設計了一種智能家居中的安防系統，論述了ARM9嵌入式微處理器S3C2410的原理以及性能，闡述了安防系統中的NANDFLASH模塊、SDRAM模塊、RS232串口模塊、以太網模塊、USB、USB藍牙、USB攝像頭的組成原理以及設計與實現方法。 (4) 根據系統軟件環境的需求，構建了嵌入式Linux系統軟件平臺，論述了交叉編譯環境和NFS開發調試環境的建立，移植S3C2410下啟動引導程序VIVI，移植嵌入式操作系統Linux(內核版本為2.6.14)，闡述了系統相關設備驅動的移植(NAND FLASH、USB、USB攝像頭、USB藍牙)、文件系統的使用，分析了Linux下藍牙無線通信的實現過程。 (5) 在搭建的嵌入式Linux系統軟件平臺上，論述了在Windows XP下遠程登錄到Linux操作系統的方法，闡述了在Linux下使用V4L編程來截取攝像頭圖象，使用SOCKET編程將截取到的圖象傳送到室內PC機上，遠程監控電腦登錄到此PC機上，利用IE瀏覽器來實現對現場環境的監控。 (6) 結合實驗測試環境和測試數據，進行了視頻監控系統的性能測試，分析了測試結果并針對出現的問題給出了改進措施。 通過對安防系統的實驗測試表明，系統能夠很好地檢測不法分子的入侵，并通過遠程視頻監控方式來告知用戶，系統運行穩定，達到了預期的設計目標。
上傳時間： 2013-04-24
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本 文針對園林花木苗圃廠的澆水灌溉供水系統存在著用水量較大和自動控制水平較低等問題，應用可編程控制器實現對灌溉供水系統的自動監控;采用變頻技術，利用水壓自動調整水泵轉速，實現節約水電;從而達到了灌溉供
上傳時間： 2013-05-27
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隨著國民經濟和電力工業的飛速發展，使得對電力系統自動化和信息化水平的要求也越來越高。變電站系統作為電網的重要基本環節，其自動化水平的高低直接影響著電網安全穩定運行水平，于是變電站綜合自動化系統得到了迅猛的發展和推廣應用，成為衡量電力企業自動化水平的重要依據。而安全可靠的網絡通信技術又是實現變電站綜合自動化系統的根本保證。 變電站是輸配電系統中的樞紐環節，它是電力系統的重要部分。而作為變電站綜合自動化系統中的現地測控單元是其非常重要的組成部分，它的性能的優劣直接影響著變電站綜合自動化系統整體的高效、安全的運行。 隨著電壓等級和電網復雜程度的提高，供電半徑和輸配電容量的加大，采用傳統的變電站一次和二次設備已越來越難以同時滿足：“降低變電站造價，提高變電站的安全和經濟運行水平”這兩方面的要求。為此，很有必要研制和開發以計算機技術為基礎的各種電壓等級的變電站綜合自動化系統，以取代或更新傳統的變電站二次設備。 本論文以變電站綜合自動化系統現階段的技術為參考，提出并研究了一種基于ARM內核的高性能的嵌入式微處理器和嵌入式實時操作系統的變電站綜合自動化現地測控單元。文中從當前各種模式的變電站綜合自動化系統結構出發，結合計算機技術發展的趨勢，詳細介紹了該現地測控單元的原理與構成及其特點；著重分析了以Samsung公司32位嵌入式微處理器S3C4510B為核心的嵌入式網絡系統的軟件硬件設計原理，給出了硬件原理圖；對于該系統的關鍵技術：操作系統UC/OS-Ⅱ的移植、系統軟件的設計等問題本文作了系統、細致的論述，并給出了相關的設計程序。 新型嵌入式智能變電站綜合自動化現地測控單元提供了更快的通信速度以及更強的處理能力，它的應用必定會提高變電站綜合自動化系統的通信能力，而且使變電站綜合自動化系統的可靠性更高，經濟性方面也具有更強的優勢。
上傳時間： 2013-06-21
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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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可編程邏輯芯片特別是現場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)芯片的快速發展，使得新的芯片能夠根據具體應用動態地調整結構以獲得更好的性能，這類芯片稱為動態可重構FPGA芯片(Dynamically ReconfigurableFPGA，DRFPGA)。然而，使用這類芯片構建的可重構系統在實際應用前還有許多問題需要解決。一個基本的問題就是動態可重構FPGA芯片中的可重構功能單元(Reconfigurable Functional Unit，RFU)的模塊布局問題和模塊間的布線問題。 本文從基本的FPGA芯片結構和CAD算法談起，介紹了可重構計算的概念，建立了可重構計算系統模型和動態可重構FPGA芯片模型，在此模型上提出一個基于劃分和時延驅動的在線布局算法，和一個基于Pathfinder協商擁塞算法的布線算法，來解決動態可重構FPGA芯片的布局和布線問題。由硬件描述語言(Hardware Description Language，HDL)描述的電路首先被劃分成有限數目的層，然后將這些電路層布局到芯片的每一層，同時確保關鍵路徑的時延最小。實驗結果表明，布局算法與傳統的布局算法(或者文獻[37]中的算法)相比，在時延上平均減少27％，在線長上平均減少34％(或者11％)，在運行時間上平均減少42％(或者97％)。布線算法與傳統的布線算法相比，能夠將線長降低26％，將水平通道寬度降低27％，顯示出較高的性能。
上傳時間： 2013-05-24
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隨著經濟的發展，生活水平的逐步提高，購置房屋和車輛的人越來越多，但安全問題也給人們帶來巨大的經濟損失。與此同時，相應的安全防盜系統也應運而生。目前市場上，低端的方案是利用單片機和通訊單元相結合構成系統。這種系統雖然價格便宜，實現起來也相對簡單，但是功能不夠完善，不能實現正真的影、音、像圖文全方位監控。而高端的方案則使用專用集成電路，雖然功能強大，但是價格昂貴，并且對于新的接口標準存在兼容性問題，而且也不易升級。 基于FPGA的安全監控系統，是FPGA和通訊單元相結合的產物。其核心FPGA可多次配置，靈活性強，在性能和價格中找到一個很好的平衡。其易于維護和升級，以滿足市場上不斷推陳出的新的接口標準。 整個系統將是對視頻圖像處理、圖像加密技術、傳感器、PIC總線通訊等諸多技術的整合。而本文將側重于論述該系統中視頻圖像處理、控制接口和視頻傳送部分的內容。全文分為五個章節，第一章簡要介紹了視頻信號處理的原理和結構，對一些專業術語進行介紹，并展示了通用的視頻處理過程。第二章針對監控系統的案例，對視頻信號處理模塊的解決方案進行論述，將實際的視頻信號處理劃分為轉換、計算和傳送三個子模塊，并且分別進行功能介紹。第三章著重介紹視頻轉換和視頻計算兩大模塊，對相應的接口配置和模塊主要代碼實現作了深入分析。第四章將論述視頻處理中的重要課題：數字圖像的壓縮技術，并對相應的重要模塊和關鍵步驟作實際建模分析。第五章將探討視頻傳送的相關技術，介紹傳統的Camera-Link標準和最新的千兆以太網傳送標準，對可行性應用進行了比較。
上傳時間： 2013-04-24
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本文主要對數字下變頻器的FPGA實現方法進行了研究分析，重點完成了其主要模塊的設計驗證，最后進行了初步的系統級驗證。目標任務是利用FPGA實現一個單通道專用數字下變頻芯片，以目前得到廣泛應用的、代表單通道DDC器件領先水平的產品——美國Intersil公司的HSP50214B為設計目標，在整體結構和一些參數上參考了該芯片的設計。 本文在深入學習軟件無線電理論基礎、數字信號處理的相關等相關知識的基礎上，分析研究了基于FPGA的軟件無線電數字下變頻技術實現方法，設計實現的主要工作是設定整體系統方案、進行模塊劃分和接口定義；對各個設計中主要的相關算法進行分析比較，確定模塊的實現方式；運用FPGA的設計方法，完成數字下變頻器中NCO、CIC積分梳狀濾波抽取器和FIR濾波器等關鍵模塊分析設計、及其仿真等；最后在Altera公司的StratixII EP2S60的專用開發板上進行系統的初步調試與測試。由于系統的復雜性、時間和個人精力等因素，本文完成了模塊的邏輯設計及仿真驗證，系統總體的整合、仿真驗證還未徹底完成。但是已經得到驗證結果表明，此次的設計結構和思想是正確的，本人下一步需要做的工作就是完成系統整體的仿真和驗證，并將其功能加以完善。
上傳時間： 2013-04-24
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軟件無線電是無線電領域研究的熱點。現階段限于硬件的發展水平，大多采用寬帶中頻帶通采樣數字化結構，數字中頻技術就成為實現該結構的關鍵技術。目前FPGA器件在數字信號處理技術的實現方面發揮著越來越重要的作用。本文目的正是要把這兩者相結合，使數字中頻處理在FPGA中得到實現，滿足具體的應用要求。 首先，對軟件無線電體系和數字中頻處理結構進行了研究；其次，在信號采樣理論、多速率數字信號處理理論、濾波器設計理論、FPGA硬件數字算法等理論的基礎上，結合本文的應用需要，提出了適合于FPGA實現的數字化中頻處理的系統方案：采用多相結構來高效的實現抽取，并用FIR濾波器作為低通抗混疊濾波器來實現6倍抽取的抗混疊濾波。對系統進行了Matlab仿真，以驗證系統方案的可行性。再次，具體通過Vefilog編程在FPGA中硬件實現該數字中頻系統。其中包括混頻器模塊、抽取濾波器模塊、信號產生器模塊。 最后對該系統進行了軟件仿真和硬件功能驗證，結果表明數字中頻系統性能達到了設計要求。
上傳時間： 2013-07-26
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目前的國內的CCD高清攝相頭能夠輸出一組視頻信號和數字圖像信號，雖然視頻信號能夠直接在監視器顯示，但是輸出的數字圖像信號占用存儲空間太大，不便于進行傳輸。本文設計了一種基于FPGA的數字圖像壓縮卡。 在過去的十幾年中，國際標準化組織制訂了一系列的國際視頻編碼標準并廣泛應用到各種領域。It.264/AVC是ITU-T和ISO聯合推出的新標準，采用了近幾年視頻編碼方面的先進技術，以較高編碼效率和網絡友好性成為新一代國際視頻編碼標準。 新發展的H．264/AVC比原有的視頻編碼標準大幅度提高了編碼效率，但其運算復雜度也大大增加，本文簡要分析了H．264/AVC的復雜度及其優化的途徑，給出了主要模塊的優化算法實驗結果。 H．264/AVC仍基于以前視頻編碼標準的運動補償混合編碼方案，主要不同有：增強的運動預測能力，準確匹配的較小塊變換，自適應環內濾波器，增強的熵編碼。測試結果表明這些新特征使H．264/AVC編碼器提高50％編碼效率的同時，增加了一個數量級的復雜度。實際中恰當地使用H．264/AVC編碼工具可以較低的實現復雜度得到與復雜配置相當的編碼效率。故實際編碼系統開發需要在運算復雜性和編碼效率之間進行折衷、兼顧考慮。H．264/AVC引入的新編碼特征既增加基本模塊的復雜度，也成倍增加算法的復雜度。針對它們的作用和實現方法的不同，可采用不同的硬件實現方法。本文基于上述思路進行優化，具體的工作包括：針對去塊濾波的復雜性，本文提出一種適合硬件實現的算法，使其在節省了資源的同時，很好的達到了標準所定義的性能。針對變換量化的復雜性，本文提出一種既滿足整體的硬件流水結構，又極大的降低了硬件資源的實現方法。針對碼率控制的實現，本文提出了一種有別于傳統實現方式的算法，在保證實時性的同時，極大的提高了編碼器的性能。本文基于上述算法還進行Baseline Profile編碼器的研究，給出了一種實時編碼器結構，實現了對高清圖像格式(720P)的實時編碼，并將其和當前業界先進水平進行了對比，表明本文所實現得結構能夠達到當前業界的先進水平。
上傳時間： 2013-07-23
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隨著 EDA 技術及微電子技術的飛速發展，現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，簡稱 FPGA)的性能有了大幅度的提高，FPGA的設計水平也達到了一個新的高度。基于FPGA的嵌入式系統設計為現代電子產品設計帶來了更大的靈活性，以Nios Ⅱ軟核處理器為核心的SOPC(System on Programmable Chip)系統便是把嵌入式系統應用在FPGA上的典型例子，本文設計的指紋識別模塊就是基于FPGA的Nios Ⅱ處理器為核心的SOPC設計。通過IP核技術和靈活的軟硬件編程，實現Nios Ⅱ對FPGA外圍器件的控制，并對指紋處理算法進行了改進，研究了指紋識別算法到Nios Ⅱ系統的移植。 本文首先闡述了指紋識別模塊的SOPC設計方案，然后是對模塊的詳細設計。在硬件方面，完成了指紋識別模塊的 FPGA 硬件設計，包括 FPGA 內部的Nios Ⅱ系統硬件設計和 FPGA 外圍電路設計。前者利用 SOPC Builder將Nios Ⅱ處理器、指紋讀取接口 UART、鍵盤與LCD顯示接口、FLASH接口、SDRAM控制器構建成NiosⅡ硬件系統，后者是電源和時鐘電路、SDRAM存儲器電路、FLASH存儲器電路、LCD顯示電路、指紋傳感器電路、FPGA 配置電路這些純實物硬件設計，給出了設計方法和電路連接圖。 在軟件方面，包括下面兩個內容： 完成 FPGA 外圍器件程序設計，實現對外圍器件的操作。 深入的研究了指紋識別算法。對指紋圖像識別算法中的指紋圖像濾波和匹配算法進行了分析，提出了指紋圖像增強改進算法和匹配改進算法，通過試驗，改進后的指紋圖像濾波算法取得了較好的指紋圖像增強效果。改進后的匹配算法速度較快，誤識率較低。最后研究了指紋識別算法如何在FPGA中的Nios Ⅱ系統的實現。
上傳時間： 2013-06-12
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