頻率合成技術廣泛應用于通信、航空航天、儀器儀表等領域。目前，常用的頻率合成技術有直接式頻率合成，鎖相頻率合成和直接數字頻率合成(DDS)。本次設計是利用FPGA完成一個DDS系統并利用該系統實現模擬信號的數字化調頻。 DDS是把一系列數字量形式的信號通過D/A轉換形成模擬量形式的信號的合成技術。主要是利用高速存儲器作查尋表，然后通過高速D/A轉換器產生已經用數字形式存入的正弦波(或其他任意波形)。一個典型的DDS系統應包括：相位累加器，可在時鐘的控制下完成相位的累加；相位碼—幅度碼轉換電路，一般由ROM實現；DA轉換電路，將數字形式的幅度碼轉換成模擬信號。DDS系統可以很方便地獲得頻率分辨率很精細且相位連續的信號，也可以通過改變相位字改變信號的相位，因此也廣泛用于數字調頻和調相。本次數字化調頻的基本思想是利用AD轉換電路將模擬信號轉換成數字信號，同時用該數字信號與一個固定的頻率字累加，形成一個受模擬信號幅度控制的頻率字，從而獲得一個頻率受模擬信號的幅度控制的正弦波，即實現了調頻。該DDS數字化調頻方案的硬件系統是以FPGA為核心實現的。使用Altera公司的ACEX1K系列FPGA，整個系統由VHDL語言編程，開發軟件為MAX+PLUSⅡ。經過實際測試，該系統在頻率較低時與理論值完全符合，但在高頻時，受器件速度的限制，波形有較大的失真。
上傳時間： 2013-06-14
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在衛星遙感設備中，隨著遙感技術的發展和對傳輸式觀測衛星遙感圖像質量要求的不斷提高，航天遙感圖像的分辨率和采樣率也越來越高，由此引起高分辨率遙感圖像數據存儲量和傳輸數據量的急劇增長，然而衛星信道帶寬有限。為了盡量保持高分辨率遙感圖像所具有的信息，必須解決輸入數據碼率和傳輸信道帶寬之間的矛盾。所以星載高分辨率遙感圖像數據的高保真、實時、大壓縮比壓縮技術就成了解決這一矛盾的關鍵技術。FPGA器件為實現數據壓縮提供了一種壓縮算法的硬件實現的一個理想的平臺。FPGA器件集成度高，體積小，通過用戶編程實現專門應用的功能。它允許電路設計者利用基于計算機的開發平臺，經過設計輸入，仿真，測試和校驗，直到達到預期的結果，減少了開發周期。小波變換能夠適應現代圖像壓縮所需要的如多分辨率、多層質量控制等要求，在較大壓縮比下，小波圖像壓縮質量明顯好于DCT變換，因此小波變換成為新一代壓縮標準JPEG2000的核心算法。同時，小波變換的提升算法結構簡單，能夠實現快速算法，有利于硬件實現，因此提升小波變換對于采用FPGA或ASIC來實現圖像變換來說是很好的選擇。本文針對衛星遙感圖像的數據流，主要研究可以對衛星圖像進行實時二維小波變換的方案。針對提升小波變換的VLSI結構和FPGA設計中的關鍵技術，從邊界延拓、濾波器結構、整數小波、定點運算、原位運算等方面進行了研究和討論，并且完成了針對衛星遙感圖像的分塊二維9/7提升小波變換的FPGA實現。采用VerIlog語言對設計進行了仿真驗證，并將仿真結果同matlab仿真結果進行了比較，比較結果表明該方案能實現對衛星遙感圖像數據流的二維提升小波變換的功能。同時QuartusII綜合結果也表明，系統時鐘能夠工作在很高的頻率，可以滿足高速實時對衛星圖像的小波變換處理。
上傳時間： 2013-06-15
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隨著現代雷達技術的不斷發展,電子偵察設備面臨電磁環境日益復雜多變,發展寬帶化、數字化、多功能、軟件化的電子偵察設備已是一項重要的任務.然而,目前的寬帶A/D與后續DSP之間的工作速率總有一到兩個數量級的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統數字化的最大障礙.通信領域軟件無線電的成功應用為電子偵察系統的發展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術的快速發展,以及FPGA的廣泛應用,在很大程度上影響了數字電路的設計與開發.這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續DSP之間的瓶頸問題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數字下變頻結構,并從軟件無線電原理出發,從理論推導和計算機仿真兩方面對該結構進行了驗證,并進一步給出該結構改進方案以及改進的多相濾波數字下變頻結構的硬件實現方法.本文將多相濾波下變頻的并行結構應用到數字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來實現,不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問題,同時也大大提高了實時處理速度.經過多相濾波下變頻處理后的數據,在速率和數據量上都有大幅減少,達到了現有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設計了實驗電路,利用微機串口,與實驗目標板進行控制和數據交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對各種實現方法加以驗證和比較.
上傳時間： 2013-07-13
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微處理器技術、傳感器技術和無線通信技術的進步，推動了無線數據采集系統的產生和發展。數據采集技術廣泛應用于雷達、通信、遙感遙測等領域。在各種信息的獲取中，對高速數據采集的需求非常廣泛。隨著測控技術的發展，對數據采集系統的智能化和網絡化水平也提出了更高的要求。并且由于通訊網絡的飛速發展，移動通信與實際應用的結合使得各種基于GPRS網絡的無線數據傳輸系統成為當前遠距離無線通訊領域最為廣泛的應用。本課題將廣泛應用的嵌入式控制器引入到數據采集系統設計中，并結合GPRS優秀的網絡特性，實現了一個低功耗、智能化、網絡化、軟硬件可根據具體測量任務適當裁減的無線高速數據采集平臺。 本設計采用32位ARM處理器S3C2410為核心器件，配以FPGA+DDRSDRAM高速數據采集模塊，GPRS數據通信模塊，在Linux嵌入式操作系統和應用軟件的支持下，實現了數字化高速采集，數字化無線數據網絡傳輸的現場數據采集系統。該平臺采集的現場數據主要為各種傳感器輸出的電壓模擬量。前端數據采集模塊的FPGA控制高速AD轉換器將輸入的模擬量信號采集后，存儲在由DDRSDRAM構成的大容量緩存中，再經過嵌入式系統中的微控制器進行各種處理，然后將處理結果保存在ARM系統的SDRAM內存，最后通過在ARM系統模塊擴展的GPRS模塊，將采集到的數據通過GPRS網絡發送出去。 IAnux由于其代碼開放性以及強大的網絡功能等特點，在許多的嵌入式網絡設備中有著廣泛應用，與其他的嵌入式操作系統相比，具有著更多的優勢。因此本課題將其作為硬件平臺的操作系統。基于ARM的嵌入式數據采集與處理系統結構清晰、通用性好、可擴展性強，可為各種嵌入式應用提供一套完整的硬、軟件解決方案，在工業測量與控制領域具有較為廣闊的應用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著當今生產力的發展和技術的進步，生產設備的自動化程度越來越高，傳統的監控手段已不能滿足生產自動化、智能化和網絡化的需求。智能巡檢終端作為生產安全的重要輔助設備，能在復雜環境下實現對多設備多信號量的實時采集和處理，可以作為解決生產設備安全運行的主要手段之一。近來年嵌入式技術以其強大的處理能力、高度的可靠性在微控制領域的應用越來越廣泛。無線通信技術，特別是GPRS無線網絡技術的快速發展。使互聯網等寬帶數據網絡與無線通信網絡實現互聯，能夠大大提高無線監控效率。在分析研究了當前國內、外設備巡檢系統研究現狀，并結合嵌入式技術和GPRS無線網絡通訊技術的基礎上，根據實際項目企業的具體生產要求，論文提出了一種基于GPRS無線通信技術與嵌入式技術的無線智能設備巡檢系統。 本系統采用三星公司的ARM920TS3C2410芯片作為系統處理器，處理器從外部傳感器采集到的相關數據，如：溫度、濕度、壓力等，通過SIM—300GRPS無線通訊模塊的AT命令將數據通過無線網絡傳送到移動運營商GPRS網絡中，然后將數據傳送到生產監控中心(指定IP地址或域名)監控中心，監控中心可以通過專門軟件對從各監控點傳遞的數據作出分析處理，并通過GPRS網絡將相關控制命令反饋給各個監控點。 本課題主要工作集中在兩個方面：一方面是GPRS無線收發設備硬件實現，在這一部分涉及到模塊硬件功能設計、無線模塊、嵌入式處理器的選型；另一方面是軟件設計，給出了系統軟件開發流程，完成了各模塊的開發工作。研究和試驗表明，該系統具有價格低廉、穩定可靠的特點，能滿足遠程無線數據傳輸的實際需求。
上傳時間： 2013-06-01
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隨著經濟的發展，生活節奏的加快以及信息技術的進步，人們越來越多的借助高性能的移動手持設備來完成日常工作，目前手持設備處理性能有了很大的提高，其所能處理的數據量也越來越大，傳統的文件系統管理數據方式已經越來越滿足不了需求，嵌入式數據庫就隨之誕生，為手持設備提供專業的數據管理。嵌入式數據庫的輕量級、被軟件產品包含、無需人工數據庫管理等特點使其適合被應用于各類嵌入式系統及手持設備中。使用嵌入式數據庫與使用文件系統進行客戶端數據管理相比更加靈活方便、可以高效地實時更新客戶端本地數據。使用數據庫完成大量數據的存儲和管理，同圖形界面軟件結合構成嵌入式系統應用開發的支撐系統。 SQLite數據庫作為一種開源的嵌入式數據庫，具有體積小，速度快，存儲量大，API使用方便等諸多的優點，目前已經成為被廣泛應用的嵌入式數據庫之一。同樣的，嵌入式圖形界面MINIGUI的開源版本也具有體積小，控件比較豐富，編程難度不高等優點，受到廣大嵌入式開發者的喜愛。 本文的主要任務是將MINIGUI和SQLite進行有針對的裁剪或添加部分功能后移植到開發板上，然后將圖形界面和數據庫相結合在arm—linux平臺上建立一個具有基本功能的嵌入式信息管理系統。首先分析了系統所使用的硬件平臺并研究了軟件環境的搭建過程，包括移植Bootloader、移植linux內核、建立NFS網絡文件系統進行程序調試，然后分別給出了嵌入式圖形界面MINIGUI和嵌入式數據庫SQLite移植到開發板的過程和它們各自的開發技術，最后詳細研究了如何在MINIGUI中連接SQLite數據庫，從而將二者結合起來編程以實現本系統并給出了系統在開發過程中所遇到的關鍵問題的解決方案，包括屏幕旋轉及校正、設計軟鍵盤進行屏幕輸入、利用SQLite存儲圖片文件。從而證明了當前條件下在嵌入式系統中實現一個比較簡單的信息管理系統是完全可行的。最后討論了該領域存在的一些問題和今后需要進一步研究的課題。
上傳時間： 2013-07-10
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視頻監控系統是一個集計算機的交互性、多媒體信息的綜合性、通信的分布性和監控的實時性等技術于一體的綜合系統。隨著網絡帶寬，計算機處理能力和存儲容量的快速提高，以及各種實用視頻處理技術的出現，視頻監控進入了全數字化的網絡時代。視頻監控系統的核心功能主要包括兩大部分，一是視頻圖像采集和壓縮處理，一是圖像數據的傳輸。系統的主要硬件模塊分為監控終端和監控控制終端兩個部分。 本文設計并實現了一種基于ARM和嵌入式Linux的視頻監控系統，該系統主要實現了視頻圖像的采集壓縮和圖像數據流基于RTP協議的傳輸。本系統的核心硬件平臺采用韓國SamSung公司的S3C2410微處理器，ARM端作為視頻監控終端，PC機作為監控控制終端。ARM端主要承載了圖像采集、編碼和對圖像數據進行RTP打包并傳輸的功能，PC端主要承載的功能是圖像數據的接收、顯示和對監控終端的控制、訪問。 在視頻圖像采集和壓縮處理部分，利用Video for Linux提供的接口函數，實現了利用攝像頭采集圖像的過程，并設計實現了V4L視頻采集及壓縮模塊，設計了系統JEPG圖像采集和壓縮模塊和MPEG-4圖像采集和壓縮模塊的具體編程流程和實現過程，并實現了基于這兩種編碼方式的視頻壓縮。用Visual C++實現了用戶控制終端，可對應JPEG和MPEG-4兩種編碼方式進行解碼并顯示。 在圖像數據的傳輸部分，系統采用了RTP協議作為視頻數據流傳輸協議，并實現了視頻數據在局域網內的實時性傳輸。移植了現在比較常用的JRTPLIB源碼庫，為RTP的實現提供了可調用的庫函數，按照MPEG-4數據流的RTP封裝格式和流程，設計實現了RTP編程。 最后對系統的功能和性能進行了測試。測試結果顯示MPEG-4在保證與JPEG相當的圖像質量時，大大減少了傳輸的數據量。同時，使用RTP協議進行傳輸，保證了系統的實時性，也保證了圖像的傳輸質量。
上傳時間： 2013-07-12
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DeviceNet現場總線標準作為工業現場總線的國際標準，其開放性和先進性得到了廣泛關注和充分肯定。開發符合DeviceNet現場標準的自動化產品意義重大，也是必要的。 文中從現場通用的老式串口（RS232和RS485）與新興DeviceNet網絡的兼容問題以及模擬量，數字量和多種總線等多功能的一體化問題為出發點，以Atmel的32位ARM7高速處理器為開發平臺，充分發揮其處理高速和功能多樣的優勢，同時結合DeviceNet現場總線高效和診斷的優點，開發了一個帶8路數字量輸入，8數字量輸出，4路模擬量輸入以及RS232為底層自定義協議串口，RS485為底層的在線可配置Modbus協議的DevciceNet一體化通訊網關。 最后文中還利用雙口RAM的協同處理能力，構成雙CPU處理能力的結構，將avr162的8位處理器處理PROFIBUS總線數據，而將32位的ARM7處理器處理DeviceNet總線數據。文中特別從系統硬件開發和軟件開發兩方面加以闡述，并結合OMRON PLC主站測試系統，最終成功給于測試。 為了便于讀者理解和文章的完整性，本文首先對DeviceNet現場總線標準做了簡單介紹；后根據DeviceNet標準對所需求的產品的進行總體設計，以及相應的DeviceNet網關的硬件和軟件的設計和開發。最后，搭建了DeviceNet-Modbus測試系統和DeviceNet-PROFIBUS DP兩套測試系統對所開發產品進行的了功能測試。本課題按照預期設計思想完成了DeviceNet多功能網關的軟硬件的開發，并將系統程序下載到處理器中，在測試平臺下能夠長時間的正常運行，達到了期望效果。
上傳時間： 2013-04-24
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TCP/IP協議作為Internet上的通信實現方式的一種，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網絡直接交換信息，就需要支持TCP/IP協議。嵌入式系統具有內核小、專用性強、系統精簡、實時性高、功耗和環境要求嚴格等特點，所以傳統的TCP/IP協議不適合移植到嵌入式系統中。實現嵌入式系統網絡接入有兩種選擇，第一種是按照TCP/IP協議的原理編寫簡化版的通信協議；第二種是將已有小型的，適用于嵌入式系統的網絡協議移植到系統中。 首先本文簡要介紹了嵌入式網絡協議的研究現狀和研究內容，分析了LwIP協議棧中IP協議、TCP協議、UDP協議和ICMP協議的原理。由于LwIP沒有使用和操作系統相關的系統調用和數據結構，所以在LwIP和操作系統之間增加了一個操作系統封裝層為操作系統服務。LwIP不僅保持了TCP協議主要功能，而且減少了對RAM的占用。 其次，移植中實現了操作系統模擬層和LwIP底層接口。操作系統模擬層為協議和操作系統提供了一個接口，使協議對操作系統透明，可以不依賴操作系統運行，需要實現信號量、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，需要實現系統初始化、網卡初始化、線程接收、數據包的讀取和發送。 最后提出測試設計框架，在ARM開發板和μC/OS-Ⅱ操作系統上對移植的協議進行測試。測試結果表明，移植協議可以正常工作，實現了基本的網絡功能。
上傳時間： 2013-07-11
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橫向磁通電機是近些年來出現的一種新型結構的電機，由于其轉矩密度和功率密度大的優點受到了廣泛的關注，但我國對該種電機的研究尚處于起步階段。 本課題是國家863計劃項目——“新型稀土永磁電機設計與集成技術(課題編號：2002AA324020)”中有關橫向磁通永磁同步電動機的部分。本課題的目標就是要充分發揮橫向磁通電機功率密度和轉矩密度大的優點，克服其功率因數低的缺點，對橫向磁通永磁同步電動機的磁場進行計算、分析，找出功率因數偏低的原因，并提出相應的改進方法和建議。在此基礎上進行樣機的研制，對理論成果進行驗證，并力爭樣機在性能和工藝指標上有所突破，部分指標達到國際領先水平。 本文介紹了橫向磁通永磁電機的特點及運行原理，并按照不同的分類方式介紹了橫向磁通電機的各種結構。三維磁場的有限元計算十分復雜、計算量大，因此傳統電機均采用簡化的二維磁場進行計算。但是橫向磁通電機由于結構特殊，無法采用簡化的二維磁場的計算方法進行分析。因此本文利用ANSYS軟件建立了樣機模型，對樣機進行了三維電磁場分析。在電磁場計算的基礎上，進行了電機空載反電勢，空載漏磁系數，電磁轉矩等相關參數的計算，討論了橫向磁通永磁同步電動機的結構變化對參數的影響。本文特別針對橫向磁通永磁電機功率因數較低這一問題進行了分析，找出了功率因數偏低的原因，提出了相應的改善方法和建議，對橫向磁通電機的理論研究和設計應用分析方法進行了探討。本文利用電磁場計算的結果，完成了電機運行特性仿真，克服了采用傳統磁路等效的方法帶來的誤差。最后，通過與樣機測試結果的對照研究，驗證和完善分析方法，并為進一步獲得性能更加優異的樣機奠定了基礎。
上傳時間： 2013-04-24
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