PCF8583的工作原理及在單片機接口中的實現(xiàn):時鐘/日歷芯片PCF8583是一種實時時鐘集成電路，硬件方面介紹了PCF8583的結構、功能廈工作原理；軟件方面，因為PCF8583是通過I C總線方式
上傳時間： 2013-06-10
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本課題完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集器以及IIC總線的模數(shù)轉換器部分、通訊部分的電路設計。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位軟處理器MicroBlaze;ⅡC總線的模數(shù)轉換采用Microchip公司的MCP3221芯片，通訊部分則在FPGA片內用VHDL語言實現(xiàn)。通過上述設計實現(xiàn)了“準單片化”的模擬量和數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和處理。 所設計的數(shù)據(jù)采集器可以和結構類似的上位機通訊，本課題完成了在上位機中用VHDL語言實現(xiàn)的通信電路模塊。通過上述兩部分工作，將微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器等數(shù)字邏輯電路均集成在同一個FPGA內部，形成一個可編程的片上系統(tǒng)。FPGA片外僅為模擬器件和開關量驅動芯片。FPGA內部的硬件電路采用VHDL語言編寫；MCU軟核工作所需要的程序采用C語言編寫。多臺數(shù)據(jù)采集器與服務器構成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。服務器端軟件用VB開發(fā)，既可以將實時采集的數(shù)據(jù)以數(shù)字方式顯示，也可以用更加直觀的曲線方式顯示。 由于數(shù)據(jù)采集器是所有自控類系統(tǒng)所必需的電路模塊，所以一個通用的片上系統(tǒng)設計可以解決各類系統(tǒng)的應用問題，達到“設計復用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC設計的更加突出的優(yōu)點是不必更換芯片就可以實現(xiàn)設計的改進和升級，同時也可以降低成本和提高可靠性。
標簽： FPGA SOPC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-12
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TCP/IP協(xié)議作為Internet上的通信實現(xiàn)方式的一種，是近年來嵌入式應用領域的一個研究熱點。嵌入式設備要與Internet網(wǎng)絡直接交換信息，就需要支持TCP/IP協(xié)議。嵌入式系統(tǒng)具有內核小、專用性強、系統(tǒng)精簡、實時性高、功耗和環(huán)境要求嚴格等特點，所以傳統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議不適合移植到嵌入式系統(tǒng)中。實現(xiàn)嵌入式系統(tǒng)網(wǎng)絡接入有兩種選擇，第一種是按照TCP/IP協(xié)議的原理編寫簡化版的通信協(xié)議；第二種是將已有小型的，適用于嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡協(xié)議移植到系統(tǒng)中。 首先本文簡要介紹了嵌入式網(wǎng)絡協(xié)議的研究現(xiàn)狀和研究內容，分析了LwIP協(xié)議棧中IP協(xié)議、TCP協(xié)議、UDP協(xié)議和ICMP協(xié)議的原理。由于LwIP沒有使用和操作系統(tǒng)相關的系統(tǒng)調用和數(shù)據(jù)結構，所以在LwIP和操作系統(tǒng)之間增加了一個操作系統(tǒng)封裝層為操作系統(tǒng)服務。LwIP不僅保持了TCP協(xié)議主要功能，而且減少了對RAM的占用。 其次，移植中實現(xiàn)了操作系統(tǒng)模擬層和LwIP底層接口。操作系統(tǒng)模擬層為協(xié)議和操作系統(tǒng)提供了一個接口，使協(xié)議對操作系統(tǒng)透明，可以不依賴操作系統(tǒng)運行，需要實現(xiàn)信號量、郵箱、線程和臨界保護。LwIP底層接口為不同的硬件提供不同的驅動程序，需要實現(xiàn)系統(tǒng)初始化、網(wǎng)卡初始化、線程接收、數(shù)據(jù)包的讀取和發(fā)送。 最后提出測試設計框架，在ARM開發(fā)板和μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)上對移植的協(xié)議進行測試。測試結果表明，移植協(xié)議可以正常工作，實現(xiàn)了基本的網(wǎng)絡功能。
上傳時間： 2013-07-11
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在現(xiàn)代電網(wǎng)中，隨著超高壓、大容量、遠距離輸電線路的不斷增多，對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行提出了更高、更嚴格的要求。距離保護作為線路保護的基本組成部分，其工作特性對電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行有著直接和重要的影響。為了適應現(xiàn)代超高壓電網(wǎng)穩(wěn)定運行的要求，微機保護裝置在硬件和軟件上都提出了越來越高的要求。 高速數(shù)字信號處理芯片（DSP）技術的發(fā)展，為開發(fā)一種速度快、處理能力強的微機保護系統(tǒng)奠定了基礎。在這樣的背景下，我們采用DSP芯片和ARM處理器，設計了一個并列式雙處理器微機保護系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用一個DSP芯片負責控制數(shù)據(jù)采集、采樣數(shù)據(jù)處理，實現(xiàn)保護功能。ARM微處理器承擔人機接口管理，通過串行通信方式實現(xiàn)與DSP端口之間的數(shù)據(jù)通信，豐富的通訊接口，使得與上位機的通訊、下載程序定值靈活方便。新的微機保護裝置不斷推出，投入運行的微機保護裝置不允許用來進行試驗、培訓，該裝置還可作為試驗教學系統(tǒng)，供學生學習認識微機保護裝置的內部結構，并可自行設計保護算法、編制程序，通過上位機下載到實驗裝置，完成相應保護功能的測試。 本文實現(xiàn)了微機保護方案的整體軟硬件設計，內容包括DSP2812微處理器芯片，ARM7微處理器LPC2220芯片，開關量輸入／輸出電路、數(shù)據(jù)采集電路、通訊和網(wǎng)絡接口電路、人機界面的顯示板電路，文中對各部分電路的功能、特點以及器件的選擇、引腳連接進行了詳細介紹。系統(tǒng)采用模塊化設計，采用雙CPU并行處理模式，針對基于LPC2220微處理器的監(jiān)控管理系統(tǒng)，完成了最小系統(tǒng)設計，詳細完成了啟動電路的設計。 本文初步設計了人機操作界面，給出了軟件設計的流程圖，將實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ與模塊化硬件設計相結合，共同構成一個可以重復利用的軟硬件數(shù)字系統(tǒng)平臺，除了可以最大限度地提高開發(fā)的效率、減少資源的浪費外，還可以通過長期對于該平臺的研究，逐步優(yōu)化平臺軟硬件資源，提高其性能，并滿足日益復雜的應用需求。
上傳時間： 2013-04-24
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根據(jù)機械電子工程類專業(yè)測控實驗教學平臺數(shù)據(jù)采集的需要，在綜合考慮成本和性能基礎上，提出以為主處理芯片的數(shù)據(jù)采集卡設計方案。 該方案的主要特點是，使用基于ARM7TDMI內核的，工作主頻最高可達44MHz；內置高性能的ADC和DAC模塊，采樣速度最高可達1MSPS，采樣精度為12位；模擬信號輸入通道最多可達16路，模擬信號輸出通道最高可達4路；具有豐富的外設資源可以使用，GPIO口數(shù)目最高可達40個。 在設計中采用了模塊化思想，將系統(tǒng)分為四個功能模塊：主模塊的功能是控制ADC進行信號采集和DAC進行模擬信號輸出；模擬信號模塊的作用是對傳感器輸入信號和DAC輸出波形進行簡單的調理；數(shù)字信號模塊引出32路數(shù)字I/O口，可用于需要采集數(shù)字量的場合；JTAG模塊可進行程序的調試和下載，對于數(shù)據(jù)采集卡的二次開發(fā)有很大的作用。 在本數(shù)據(jù)采集卡上，嘗試進行了μC/OSⅡ操作系統(tǒng)的移植，成功實現(xiàn)了四個任務的管理。在實際應用中，工作數(shù)小時仍可保持正常的運行。 為檢驗數(shù)據(jù)采集卡的串口通訊能力，利用LabVIEW程序讀取下位機串口發(fā)送的已采集到的數(shù)據(jù)，進行波形圖繪制。 為檢驗本數(shù)據(jù)采集卡的ADC和DAC精度，設計實驗利用DAC輸出波形，并利用ADC將采集到的波形通過LabVIEW顯示，測量結果顯示兩者電壓值誤差均在可允許的3LSB（Least Significant Bit）范圍內，表明本數(shù)據(jù)采集卡已基本實現(xiàn)預期設計指標。
標簽： ARM 數(shù)據(jù)采集卡
上傳時間： 2013-04-24
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在鋼鐵制造工業(yè)中，高溫熔化狀態(tài)鋼水中的鋼渣檢測問題是一直以來未能很好解決的難題，鋼渣是鋼鐵冶煉過程中的副產品，鋼渣本身會直接降低鑄坯質量進而影響生產出的鋼材質量，另外鋼渣也會破壞鋼鐵連鑄生產連續(xù)性給鋼廠效益帶來負面效應。因此連鑄過程中鋼渣檢測是一個具有較大生產實際意義的研究課題。 本文以鋼包到中間包敞開式澆注過程中，保護澆注后期移除長水口后澆注過程中的鋼水下渣檢測為研究對象。在調研了國內外下渣檢測技術與下渣檢測設備的應用情況后，提出了一套將嵌入式技術與紅外熱像檢測技術相結合的鋼水下渣檢測系統(tǒng)的解決方案，并搭建了系統(tǒng)的原型：硬件系統(tǒng)平臺以紅外熱像探測器為系統(tǒng)的傳感器，以ARM7嵌入式微處理器與DSP數(shù)字信號處理器為系統(tǒng)運算處理核心；軟件系統(tǒng)平臺包含基于在ARM7上移植的μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)構建的嵌入式應用程序，以及基于DSP各類支持庫的嵌入式應用程序。該下渣檢測系統(tǒng)設計方案具有非接觸式檢測、低成本、系統(tǒng)自成一體、直觀顯示鋼水注液狀態(tài)、量化鋼渣含量等特點，能夠協(xié)助現(xiàn)場工作人員檢測和判斷下渣，有效減少連鑄過程中鋼包到中間包的下渣量。 本文首先，介紹了課題研究的背景，明確了研究對象，分析了連鑄過程中的鋼水下渣問題，調研了現(xiàn)有的連鑄過程中鋼包到中間包的鋼水下
上傳時間： 2013-05-25
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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，在軍事和社會經濟生活領域發(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鍵問題。圖像壓縮編碼技術能降低圖像冗余度，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。對于直接關系到軍事戰(zhàn)略、經濟建設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構，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構，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。 本文設計的CCSDS圖像壓縮和AES加密FPGA系統(tǒng)運用了流水線設計、高速內存設計、模塊并行化設計和模塊串行化設計等技術，在系統(tǒng)速度和資源面積上取得了較好的平衡，達到了預期的設計目的。
上傳時間： 2013-07-15
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本文介紹了通訊協(xié)議轉換器研究的背景意義和目前國內外發(fā)展的現(xiàn)狀，并詳細敘述了所選方案的設計過程。本協(xié)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(wěn)定的硬件平臺。操作系統(tǒng)采用實時嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，工作穩(wěn)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(tǒng)硬件的設計，豐要包括網(wǎng)絡接口電路，USB接口電路，以及串口擴展電路；TCP/IP協(xié)議，豐要包括TCP協(xié)議，IP協(xié)議，ARP協(xié)議等；USB協(xié)議，豐要包括USB設備構架，USB數(shù)據(jù)流模型；串口數(shù)據(jù)轉以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和 USB 數(shù)據(jù)以及太網(wǎng)數(shù)據(jù)和 USB 數(shù)據(jù)轉串口數(shù)據(jù)；嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，豐要包括信號量，消息郵箱，消息隊列等；操作系統(tǒng)的移植，豐要包括與處理器相關的文件的改寫。整個系統(tǒng)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(jiān)測軟件以及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測軟件進行實際的收發(fā)數(shù)據(jù)實驗，驗證了方案的合理性。 在USB和以太網(wǎng)驅動程序的編寫中，查閱了大量的相關資料。對于USB協(xié)議，重點分析了USB協(xié)議的架構和數(shù)據(jù)流模型。對于TCP/IP協(xié)議，仔細分析了其封裝和分用，分析了TCP協(xié)議、IP協(xié)議、ARP協(xié)議的原理及程序的實現(xiàn)。對于操作系統(tǒng)的移植，給出了具體的實現(xiàn)步驟，并給出了豐要的代碼。
標簽： ARM 環(huán)境 通訊協(xié)議 轉換器
上傳時間： 2013-06-10
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隨著現(xiàn)代控制技術的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn)，能夠獨立工作的溫度檢測和顯示系統(tǒng)已經應用于諸多領域。傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)可靠性和實時性相對較差，溫度測量的精度和準確度較低，而且大多采用有線方式對整個系統(tǒng)進行控制，這不利于應用的擴展。近年來，嵌入式系統(tǒng)和無線通信技術(特別是短消息業(yè)務)受到遠程監(jiān)測領域研究者的密切關注，成為一個研究熱點。本文提出了一種將帶有I2C總線的ARM嵌入式微處理器和短消息業(yè)務(SMS)用于溫度檢測系統(tǒng)中的方法，實現(xiàn)了溫度的多點監(jiān)測。本文的主要研究內容如下： (1)多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)硬件設計。采用以ARM微處理器LPC2290芯片為核心的嵌入式工控板，通過對Benq無線通信模塊M22的控制，接收并識別監(jiān)測中心發(fā)過來的短消息內容，實現(xiàn)了多點溫度的采集及顯示；采用八個帶有I2C總線接口的數(shù)字溫度傳感器LM75，組成八點溫度采集電路：利用帶有I2C總線接口的LED驅動器件ZLG7290及共陰式數(shù)碼管為溫度顯示電路，保證了溫度測量的精度和準確度。 (2)多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計。根據(jù)整個監(jiān)測系統(tǒng)的特點，提出了軟件設計的總體思路，并以ADS1.2為集成開發(fā)環(huán)境，將μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)的相關代碼移植到LPC2290中；采用分層體系思想，使用標準C語言編寫程序，結合嵌入式操作系統(tǒng)的任務管理、信號量等機制，并調用相關的應用程序接口函數(shù)(API函數(shù))，設計了包括溫度采集、溫度顯示、短消息接收與發(fā)送等多個子程序。 (3)監(jiān)測中心軟件設計。為了增強系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)管理功能，使用Visual C++6.0及ADO數(shù)據(jù)庫技術編寫了監(jiān)測中心軟件人機交互界面，通過串口使另一M22無線通信模塊同監(jiān)測中心上位機的通信，實現(xiàn)了在PC機上發(fā)送短消息指令對下位機進行遠程控制，并將接收到的數(shù)據(jù)存儲在Access數(shù)據(jù)庫中以便分析處理。 嵌入式技術和短消息業(yè)務在一定程度上提高了多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)的測量精度、可靠性、穩(wěn)定性和實時性，對改進遠程監(jiān)測系統(tǒng)的控制方式和數(shù)據(jù)傳輸方式有一定的意義，也為對嵌入式應用項目的開發(fā)奠定了基礎。
標簽： ARM 多點 溫度監(jiān)測 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-07-08
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目錄 第1章 概述 1.1 采用C語言提高編制單片機應用程序的效率 1.2 C語言具有突出的優(yōu)點 1.3 AvR單片機簡介 1.4 AvR單片機的C編譯器簡介 第2章 學習AVR單片機C程序設計所用的軟件及實驗器材介紹 2.1 IAR Enlbedded Workbench IDE C語言編譯器 2.2 AVR Studio集成開發(fā)環(huán)境 2.3 PonyProg2000下載軟件及SL—ISP下載軟件 2.4 AVR DEM0單片機綜合實驗板 2.5 AvR單片機JTAG仿真器 2.6 并口下載器 2.7 通用型多功能USB編程器 第3章 AvR單片機開發(fā)軟件的安裝及第一個入門程序 3.1 安裝IAR for AVR 4.30集成開發(fā)環(huán)境 3.2 安裝AVR Studio集成開發(fā)環(huán)境 3.3 安裝PonyProg2000下載軟件 3.4 安裝SLISP下載軟件 3.5 AvR單片機開發(fā)過程 3.6 第一個AVR入門程序 第4章 AVR單片機的主要特性及基本結構 4.1 ATMEGA16(L)單片機的產品特性 4.2 ATMEGA16(L)單片機的基本組成及引腳配置 4.3 AvR單片機的CPU內核 4.4 AvR的存儲器 4.5 系統(tǒng)時鐘及時鐘選項 4.6 電源管理及睡眠模式 4.7 系統(tǒng)控制和復位 4.8 中斷 第5章 C語言基礎知識 5.1 C語言的標識符與關鍵字 5.2 數(shù)據(jù)類型 5.3 AVR單片機的數(shù)據(jù)存儲空間 5.4 常量、變量及存儲方式 5.5 數(shù)組 5.6 C語言的運算 5.7 流程控制 5.8 函數(shù) 5.9 指針 5.10 結構體 5.11 共用體 5.12 中斷函數(shù) 第6章 ATMEGA16(L)的I/O端口使用 6.1 ATMEGAl6(L)的I/O端口 6.2 ATMEGAl6(L)中4組通用數(shù)字I/O端口的應用設置 6.3 ATMEGA16(L)的I/O端口使用注意事項 6.4 ATMEGAl6(L)PB口輸出實驗 6.5 8位數(shù)碼管測試 6.6 獨立式按鍵開關的使用 6.7 發(fā)光二極管的移動控制(跑馬燈實驗) 6.8 0～99數(shù)字的加減控制 6.9 4×4行列式按鍵開關的使用 第7章 ATMEGAl6(L)的中斷系統(tǒng)使用 7.1 ATMEGA16(L)的中斷系統(tǒng) 7.2 相關的中斷控制寄存器 7.3 INT1外部中斷實驗 7.4 INTO／INTl中斷計數(shù)實驗 7.5 INTO／INTl中斷嵌套實驗 7.6 2路防盜報警器實驗 7.7 低功耗睡眠模式下的按鍵中斷 7.8 4×4行列式按鍵的睡眠模式中斷喚醒設計 第8章 ATMEGAl6(L)驅動16×2點陣字符液晶模塊 8.1 16×2點陣字符液晶顯示器概述 8.2 液晶顯示器的突出優(yōu)點 8.3 16×2字符型液晶顯示模塊(LCM)特性 8.4 16×2字符型液晶顯示模塊(LCM)引腳及功能 8.5 16×2字符型液晶顯示模塊(LCM)的內部結構 8.6 液晶顯示控制驅動集成電路HD44780特點 8.7 HD44780工作原理 8.8 LCD控制器指令 8.9 LCM工作時序 8.10 8位數(shù)據(jù)傳送的ATMEGAl6(L)驅動16×2點陣字符液晶模塊的子函數(shù) 8.11 8位數(shù)據(jù)傳送的16×2 LCM演示程序1 8.12 8位數(shù)據(jù)傳送的16×2 LCM演示程序2 8.13 4位數(shù)據(jù)傳送的ATMEGA16(L)驅動16×2點陣字符液晶模塊的子函數(shù) 8.14 4位數(shù)據(jù)傳送的16×2 LCM演示程序 第9章 ATMEGA16(L)的定時/計數(shù)器 9.1 預分頻器和多路選擇器 9.2 8位定時/計時器T/C0 9.3 8位定時/計數(shù)器0的寄存器 9.4 16位定時/計數(shù)器T/C1 9.5 16位定時/計數(shù)器1的寄存器 9.6 8位定時/計數(shù)器T/C2 9.7 8位T/C2的寄存器 9.8 ICC6.31A C語言編譯器安裝 9.9 定時/計數(shù)器1的計時實驗 9.10 定時/計數(shù)器0的中斷實驗 9.11 4位顯示秒表實驗 9.12 比較匹配中斷及定時溢出中斷的測試實驗 9.13 PWM測試實驗 9.14 0～5 V數(shù)字電壓調整器 9.15 定時器(計數(shù)器)0的計數(shù)實驗 9.16 定時/計數(shù)器1的輸入捕獲實驗 ......
上傳時間： 2013-07-30
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