隨著信息技術的發(fā)展，系統(tǒng)級芯片SoC(System on a Chip)成為集成電路發(fā)展的主流。SoC技術以其成本低、功耗小、集成度高的優(yōu)勢正廣泛地應用于嵌入式系統(tǒng)中。通過對8位增強型CPU內(nèi)核的研究及其在FPGA(Field Programmable Gate Arrav)上的實現(xiàn)，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(shù)據(jù)通路的設計規(guī)劃。利用有限狀態(tài)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(guī)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(guī)劃。采用邊沿觸發(fā)使得一個機器周期對應一個時鐘周期，執(zhí)行效率提高。使用硬件描述語言實現(xiàn)了各個模塊的設計。借助EDA工具ISE集成開發(fā)環(huán)境完成了各個模塊的編程、調(diào)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(xiàn)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(zhí)行效率指標上均優(yōu)于傳統(tǒng)的MCS-51內(nèi)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(fā)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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基于ARM的嵌入式網(wǎng)絡電能計量系統(tǒng)的研究電力電子與電力傳動專業(yè)隨著市場經(jīng)濟的不斷發(fā)展，人們生活水平的日益提高，用電量也持續(xù)上升。電能的計量是否公平、公正已成為人們十分關心的問題。作為電能量的計量工具電能表已成為各行各業(yè)用電不可缺少且非常重要的儀表。由于傳統(tǒng)的電能表有計量不精確、人工抄表費時費力、統(tǒng)計繁瑣等缺點，因此，研究開發(fā)高精度、低功耗、網(wǎng)絡化、智能化的電能表是明顯的趨勢。 嵌入式系統(tǒng)技術是近幾年電子產(chǎn)品設計領域最為熱門的技術之一，目前已廣泛應用于工業(yè)控制、智能交通、信息家電、公共服務等領域。嵌入式系統(tǒng)正對人類的后PC時代產(chǎn)生著深遠的影響。 本文針對傳統(tǒng)的機電式電能表的缺點和不足，結合當前的嵌入式系統(tǒng)技術和網(wǎng)絡技術，研究并設計了一套基于ARM處理器、CAN總線和以太網(wǎng)傳輸?shù)那度胧骄W(wǎng)絡電能表系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡中繼模塊和電能量采集終端兩部分組成。網(wǎng)絡中繼模塊硬件采用了PHILIPS的LPC2290作為中央處理器。LPC2290是一款16/32位RISC微處理器，采用ARM公司的ARM7TDMI-S內(nèi)核，提供了兩路CAN總線和其它一些片上通用外設接口。采用L2C2290處理器，不但降低了整個系統(tǒng)的設計成本，而且也大大減少了額外的接口電路。網(wǎng)絡中繼模塊軟件是通過μCLinux操作系統(tǒng)內(nèi)嵌的BOA實現(xiàn)嵌入式WEB服務器，并應用CGI接口程序完成了動態(tài)網(wǎng)頁程序的編制。電能量采集終端采用專用電能芯片、單片機和CAN控制器實現(xiàn)。網(wǎng)絡中繼模塊和電能量采集終端之間通過CAN總線進行通信，保證了信息的可靠性。當客戶端通過網(wǎng)絡瀏覽器訪問WEB服務器時，CGI程序就將電能量采集終端所采集的電能量數(shù)據(jù)上傳給客戶端，實現(xiàn)網(wǎng)絡自動抄表。
標簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡 電能計量
上傳時間： 2013-06-23
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嵌入式系統(tǒng)是為了專用目的內(nèi)建到產(chǎn)品內(nèi)部，實現(xiàn)控制、管理、通信等功能的計算機電路與軟件的集合體。隨著Internet的發(fā)展和后PC時代的到來，嵌入式系統(tǒng)的應用越來越廣泛。目前嵌入式系統(tǒng)技術已經(jīng)成為了最熱門的技術之一，嵌入式產(chǎn)品已經(jīng)在IT產(chǎn)業(yè)中占有很大的比重，同時大量的嵌入式應用也對嵌入式設備的性能和功能提出了更高的要求。 隨著國內(nèi)嵌入式應用的發(fā)展，ARM因其高性能、低功耗、低成本而成為移動通信、便攜設備、消費與圖像應用等嵌入式產(chǎn)品的首選。Linux是使用最廣泛的操作系統(tǒng)，它能運行在包括ARM在內(nèi)的所有主要處理器架構上。清晰的結構與開放的源碼使Linux成為一個非常具有活力，節(jié)奏明快的操作系統(tǒng)。近年來對嵌入式Linux的研究正進行得如火如荼，并獲得了長足的進步。基于ARM與IJnux的嵌入式技術已經(jīng)成為當前嵌入式領域研究的一個亮點，應該被廣泛重視和應用。 本設計的目的正是建立一個完整的基于ARM9核心處理器和嵌入式IJnux操作系統(tǒng)的嵌入式開發(fā)平臺，為嵌入式系統(tǒng)開發(fā)提供一個完整的軟硬件環(huán)境。 論文的背景是教研室的嵌入式圖像處理應用項目。作者在項目中承擔嵌入式系統(tǒng)主板、LCD驅(qū)動板、BootLoader軟件、LCD及鍵盤驅(qū)動程序設計任務。因此本論文將研究如何構建一個完整的、性能優(yōu)良的ARM嵌入式系統(tǒng)。論文首先介紹了嵌入式系統(tǒng)的基本概念、嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展過程，然后進行功能分析和總體設計，分析嵌入式系統(tǒng)設計關鍵性問題，包括系統(tǒng)框架的設計、開發(fā)流程和開發(fā)原則以及對于嵌入式處理器和操作系統(tǒng)的選擇，這對基于嵌入式平臺的嵌入式應用系統(tǒng)設計具有普遍意義。隨后我們將重點論述基于ARM的嵌入式硬件平臺的設計、Linux操作系統(tǒng)內(nèi)核的定制和交叉編譯、BootLoader、Linux驅(qū)動程序的開發(fā)過程。最后，總結了本文的主要研究工作，并結合當今信息產(chǎn)業(yè)的先進技術對該開發(fā)平臺做了展望。 論文提出的基于嵌入式平臺的應用系統(tǒng)潛力非常巨大，有待進一步的研究和探索。
標簽： ARM 嵌入式系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-06-18
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近幾年來，旅游業(yè)在國內(nèi)迅速發(fā)展，已成為規(guī)模最大的產(chǎn)業(yè)之一，在拉動內(nèi)需，刺激消費，發(fā)展經(jīng)濟，推動城市化進程中正發(fā)揮著極其重要的作用。然而旅游服務和旅游咨詢跟不上社會的發(fā)展需求，游客在旅途中存在各種不便。把嵌入式技術和嵌入式GIS技術結合的電子導游系統(tǒng)，能給游客提供各種旅途服務，方便游客出門旅游。 本文依托浙江省科技計劃重點項目開展研究，在開源軟件基礎上開發(fā)電子導游系統(tǒng)，以有效降低產(chǎn)品價格，適應社會需要。以廣州斯道S3C2410 ARM開發(fā)板為底層硬件，采用Linux嵌入操作系統(tǒng)為軟件平臺，利用QT/Embedded GUI為圖形界面，對MapInfo文件格式進行轉換，使之適應嵌入式系統(tǒng)。通過C/C++編程開發(fā)嵌入式GIS模塊和電子導游應用軟件模塊；把硬件、軟件相結合，使電子地圖顯示在觸摸屏上；最終實現(xiàn)了景點查詢和介紹、景區(qū)路徑規(guī)劃、距離測量、GIS操作等功能。 本文的主要研究工作有：第一在ARM S3C2410開發(fā)板上移植Linux內(nèi)核及驅(qū)動程序。第二在自由軟件Linux平臺下研究和開發(fā)嵌入式GIS模塊。第三在QT/Embedded GUI圖形界面下開發(fā)電子導游應用軟件。第四研究和設計基于模擬退火算法的景區(qū)路徑規(guī)劃算法。 最后，將本文的研究成果在西湖景區(qū)電子導游原型系統(tǒng)中實現(xiàn)，并取得良好效果。
上傳時間： 2013-08-02
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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(fā)展，傳統(tǒng)的工業(yè)控制領域正經(jīng)歷著一場前所未有的變革，開始向網(wǎng)絡化方向發(fā)展。本文即從未來工業(yè)控制網(wǎng)絡發(fā)展的需要出發(fā)，設計并實現(xiàn)了以S3C2410微處理器為核心的嵌入式網(wǎng)絡控制器。 本文以S3C2410-32 位微處理為核心，設計并實現(xiàn)了具有1路以太網(wǎng)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(wǎng)絡控制器。并在此基礎上，結合嵌入式操作系統(tǒng)Windows CE建立了一個嵌入式軟件開發(fā)平臺。 在深入研究和分析CANopen協(xié)議的基礎上，實現(xiàn)了基于Windows CE 的嵌入式 CANopen 協(xié)議棧，大大提高了嵌入式網(wǎng)絡控制器在現(xiàn)場總線上的通信和控制能力，為新型的網(wǎng)絡控制算法研究提供了實驗平臺。在探討了TCP/IP協(xié)議的基礎上研究了基于 Windows CE 的嵌入式 TCP/IP 協(xié)議棧，掌握了Windows CE 平臺的網(wǎng)絡 Socket 通信編程，使控制器能夠通過以太網(wǎng)接到Intranet或Intemet上。 在完成嵌入式網(wǎng)絡控制器硬件與軟件設計的基礎上，將控制器應用到了網(wǎng)絡化的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的中央數(shù)控單元中，實現(xiàn)數(shù)控系統(tǒng)等數(shù)控設備小型化、網(wǎng)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(yè)網(wǎng)絡實驗平臺，實現(xiàn)了實驗室設備真正的網(wǎng)絡互連，為網(wǎng)絡控制研究提供了一個高性能的平臺。
標簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡 控制器
上傳時間： 2013-06-10
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近年來，移動通信技術在全球范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展及應用，各種全新的無線通信概念層出不窮、各種新的體制及其關鍵技術日新月異。由于正交頻分復用(OFDM)技術可以高效地利用頻譜資源并有效地對抗頻率選擇性衰落，多入多出(MIMO)利用多個天線實現(xiàn)多發(fā)多收，在不增加帶寬和發(fā)送功率的情況下，可以成倍提高信道容量，因此OFDM-MIMO技術被廣泛認為是后三代通信系統(tǒng)(B3G)的關鍵技術，是當今移動通信領域研究的熱點。 本文對OFDM-MIMO通信系統(tǒng)接收機的關鍵技術--數(shù)字下變頻，OFDM同步、解調(diào)進行了相關研究，在多天線接收板的XC2VP70-5FF1704芯片上，完成了數(shù)字下變頻，OFDM同步和解調(diào)的FPGA設計與實現(xiàn)。通過功能仿真、時序仿真、板級電路測試，驗證了該設計的正確性。 本文首先介紹了OFDM基本原理以其特點，然后對同步技術和數(shù)字下變頻技術作了相應的介紹。同步是OFDM系統(tǒng)設計中的一項關鍵技術，即是針對系統(tǒng)中存在的時間偏差、頻率偏差進行定時恢復、頻偏的估計與補償，來減少各種同步偏差對系統(tǒng)性能的影響。數(shù)字下變頻是軟件無線電的核心技術之一，其基本功能是從高速中頻數(shù)字信號中提取所需的窄帶信號，將其下變頻為基帶信號，降低數(shù)據(jù)率，以供后續(xù)DSP器件作進一步處理。 在數(shù)字下變頻器的設計和實現(xiàn)方面，本文先介紹了數(shù)字下變頻器的原理和基本結構，然后根據(jù)系統(tǒng)要求對其進行了設計，并在實現(xiàn)上作了一些簡化，節(jié)約了硬件資源。 在對時間同步的設計和實現(xiàn)方面，本文采用了利用PN序列進行時間同步的算法。在實現(xiàn)上根據(jù)系統(tǒng)實際情況將數(shù)據(jù)分為四路分別與本地PN碼做滑動相關運算，更有效的利用了同步數(shù)據(jù)，達到了更好的同步性能。 在OFDM的頻率同步的設計和實現(xiàn)方面，本文采用重復的PN碼兩兩相關來估計頻偏值，并聯(lián)合一個二階負反饋環(huán)路進行補償。該算法利用環(huán)路自身噪聲帶寬抑制噪聲，提高頻率估計精度，并同時利用負反饋擴大頻偏估計范圍。本文在對算法的詳細研究分析的基礎上對其進行了FPGA設計與實現(xiàn)。
上傳時間： 2013-04-24
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航天測控通信網(wǎng)是航天工程的重要組成部分。迄今為止，我國已建成“C頻段測控網(wǎng)”，及正在建設的“S頻段測控網(wǎng)”和“TDRSS測控網(wǎng)”。測距單元是測控系統(tǒng)基帶設備中的重要功能單元，為航天飛行器提供定位元素。目前，在航天測距系統(tǒng)中側音測距技術具有最高的測距精度。本文以中國電子科技集團第十研究所某項目為背景，對側音測距系統(tǒng)中的關鍵技術進行了詳細的研究，提出了一些改進測距精度的方法，最后用FPGA實現(xiàn)了側音測距功能單元。 本論文主要完成以下工作： 1)完成了直接數(shù)字頻率合成的雜散分析。采用嚴格的信號分析方法，運用離散傅立葉變換(DFT)和傅立葉變換(FT)，推導了理想狀態(tài)和相位截短條件下的DDS輸出頻譜的數(shù)學表達式，并利用systemview仿真軟件建立了DDS相位截短模型，通過仿真驗證了分析結論的正確性。 2)改進了TT&C系統(tǒng)中經(jīng)典的FFT頻率引導算法，增加了頻譜對稱性分析，在實現(xiàn)頻率引導的同時完成了防載波頻率錯鎖的功能。 3)首次采用基于正交雙通道相關原理的數(shù)字相關相位估計法來實現(xiàn)次側音匹配和解模糊，降低了設備復雜度，提高了測距精度。針對低信噪比的情況，提出了基于平滑濾波的數(shù)據(jù)處理方法，提高了相位測量精度。對測距信道中加限幅器導致的測距信號信噪比惡化程度做了深入的理論分析。最后，分析了測距誤差，并對其中一些引起測距誤差的因素提出了改善方法。 通過本論文的工作，成功的完成了TT&C側音測距終端的研制，系統(tǒng)現(xiàn)已通過測試，達到系統(tǒng)任務書的各項指標要求。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：assss
本論文介紹了毫米波通信系統(tǒng)中常用的上變頻方案和調(diào)制方式，比較了它們的性能和特點，最終在發(fā)射系統(tǒng)中選擇了DQPSK調(diào)制方式。提出了一種利用數(shù)字上變頻技術進行基帶信號的數(shù)字域上變頻調(diào)制的方法。系統(tǒng)設計采用了現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA和通用正交上變頻器AD9857相結合的方案。 本設計硬件平臺以AD公司的AD9857為核心，在數(shù)字域完成了基帶數(shù)字信號內(nèi)插濾波、正交調(diào)制、D/A變換等功能；選用ALTERA公司的Cyclone系列EPlC6Q240C8完成了基帶數(shù)字信號的處理，并實現(xiàn)了對AD9857的控制。軟件部分，應用Quartus Ⅱ和硬件描述語言VHDL在FPGA中完成了基帶數(shù)字信號處理模塊(串并轉換模塊、差分編碼模塊)和與AD9857的通信模塊(串口通信模塊、并口通信模塊)的設計，并進行了仿真，仿真結果達到了設計要求。整個系統(tǒng)實現(xiàn)了在70MHz中頻載波上的DQPSK調(diào)制。系統(tǒng)具有結構簡單，控制靈活，頻率分辨率高，頻率變化速率高等優(yōu)點。
上傳時間： 2013-07-18
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隨著經(jīng)濟的發(fā)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(jīng)濟損失。與此同時，相應的安全防盜系統(tǒng)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(tǒng)。這種系統(tǒng)雖然價格便宜，實現(xiàn)起來也相對簡單，但是功能不夠完善，不能實現(xiàn)正真的影、音、像圖文全方位監(jiān)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(jiān)控系統(tǒng)，是FPGA和通訊單元相結合的產(chǎn)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(tǒng)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(tǒng)中視頻圖像處理、控制接口和視頻傳送部分的內(nèi)容。全文分為五個章節(jié)，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(yè)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(jiān)控系統(tǒng)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(xiàn)作了深入分析。第四章將論述視頻處理中的重要課題：數(shù)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(tǒng)的Camera-Link標準和最新的千兆以太網(wǎng)傳送標準，對可行性應用進行了比較。
標簽： FPGA 安全監(jiān)控 數(shù)字
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：hebmuljb
隨著科技的發(fā)展和社會的進步，數(shù)字電視已逐漸成為現(xiàn)代電視的主流。利用今年是奧運年的契機，研究和推廣數(shù)字電視廣播具有重大的意義。2006年8月底我國出臺的數(shù)字多媒體/電視廣播(DMB-T)標準，確立了中國自己的技術標準。以此來發(fā)展擁有自主知識產(chǎn)權的數(shù)字電視事業(yè)，不僅可以滿足廣大人民群眾日益增長的物質(zhì)、文化要求，還可以帶動相關產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展。 本課題在深入研究DMB-T國家標準的基礎上，首先對系統(tǒng)的調(diào)制系統(tǒng)進行了設計規(guī)劃，然后對信道調(diào)制的星座映射、系統(tǒng)信息插入、幀體數(shù)據(jù)處理、PN序列插入的幀形成模塊和成形濾波模塊進行了設計和仿真，并驗證了其正確性。 3780個子載波的時域同步正交多載波技術(TDS-OFDM)是DMB-T調(diào)制系統(tǒng)的關鍵技術之一。由于載波數(shù)不是2的整數(shù)次冪，考慮到實現(xiàn)的有效性，不能采用現(xiàn)已成熟的基-2或基-4的快速傅立葉變換(FFT)算法。針對調(diào)制系統(tǒng)中特有的3780點IFFT，課題深入分析和比較了Cooley-Tukey、Winograd和素因子三種離散快速傅立葉變換算法的特點和性能，綜合利用了三種算法優(yōu)勢，考慮了算法的復雜度、運算的速度、資源的消耗，設計出一種新的算法，進行了Matlab驗證和基于FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)的仿真。分析表明，該算法所需的加法、乘法次數(shù)已很逼近4096點FFT算法。 DMB-T發(fā)射端的基帶成形濾波采用了平方根升余弦滾降濾波，由于其0.05的滾降系數(shù)在實現(xiàn)中比較苛刻，所以是設計的難點之一。本課題利用Matlab工具采用了等紋波最優(yōu)濾波的方法設計了169階數(shù)字濾波器，其阻帶衰減達到了46.9dB，完全符合標準的要求；利用四倍插值的方法實現(xiàn)了I、Q合路的該濾波器的FPGA設計，并進行了設計優(yōu)化，顯著降低了濾波器的運算量，大大節(jié)約了實現(xiàn)該濾波器所需的乘法器資源。
上傳時間： 2013-06-28
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