本論文的工作是針對高等職業(yè)技術(shù)學院嵌入式系統(tǒng)實驗和專業(yè)建設的實際需要而進行的。本文對ARM處理器及其寄存器結(jié)構(gòu)做了認真的分析，對于文中涉及的系統(tǒng)硬件平臺核心即基于ARM7TDMI的S3C44BOX芯片進行了研究，分析了ARM7TDMI內(nèi)核結(jié)構(gòu)和使用特點，并從設計實驗的角度，研究了如何發(fā)揮器件的功能。在嵌入式操作系統(tǒng)的選擇上，考慮了ARM7內(nèi)核的具體情況，選擇了μC/OS-II操作系統(tǒng)。論文對μC/OS-II的內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、運行機制以及μC/OS-II操作系統(tǒng)在S3C44BOX上的移植過程進行了詳細的討論。根據(jù)要求安排有A/D、D/A實驗、LCD顯示驅(qū)動、觸摸屏及鍵盤：還安排了綜合實驗，內(nèi)容包括：跑馬燈、數(shù)碼管、蜂鳴器、A/D、D/A、LCD等。 第一章介紹了嵌入式系統(tǒng)及嵌入式處理器的基礎知識，包括目前常用的幾種嵌入式處理器、操作系統(tǒng)，以及如何進行嵌入式系統(tǒng)的選型。 第二章介紹了嵌入式實驗／開發(fā)系統(tǒng)使用的硬件平臺，包括處理器、存儲器、串行通信接口、以太網(wǎng)接口，提出了系統(tǒng)軟件的調(diào)試方法。平臺的硬件核心為SAMSUNG(三星)公司的S3C44BOX芯片。 第三章介紹了開發(fā)調(diào)試環(huán)境的建立，包括交叉編譯環(huán)境的建立以及相關(guān)程序庫、工具的安裝，編寫了相關(guān)程序。 第四章詳細介紹了μC/OS-II系統(tǒng)的移植。包括Bootloader的移植、啟動部分移植以及內(nèi)存部分的移植，并給出了內(nèi)核編譯的基本方法。 第五章給出了本文研究的主要結(jié)論，并對系統(tǒng)的發(fā)展前景進行展望。
上傳時間： 2013-06-27
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PCI(Peripheral Component Interconnect)總線以其高性能、低成本、開放性、獨立于處理器、軟件透明等眾多優(yōu)點成為當今最流行的計算機局部總線。在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中，許多IP都是基于PCI總線設計的。本文闡述一種以ARM9作為CPU的嵌入式系統(tǒng)的PCI北橋設計與驗證。 首先介紹基于ARM的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并深入研究PCI2.2總線行為規(guī)范。在此基礎上提出一種基于ARM處理器的PCI總線北橋的設計方案，整個設計主要分為主設備接口模塊，目標設備接口模塊，配置寄存器模塊和集成總線仲裁器三大部分。對于主設備接口模塊和目標設備接口模塊，論文主要從數(shù)據(jù)通路和控制路徑的實現(xiàn)兩方面進行闡述。對于集成的總線仲裁器，設計采用兩優(yōu)先級的循環(huán)優(yōu)先算法，通過一組設備編號寄存器實現(xiàn)了PCI總線上的仲裁，此外，論文對跨時鐘域的信號同步和PCI配置寄存器也作了較為詳細的描述，最終采用自頂向下的方法實現(xiàn)了整個設計。 在驗證部分，引入了基于平臺的驗證思路，通過搭建驗證平臺，可以高效地實現(xiàn)驗證。論文重點討論了驗證平臺的搭建和行為模型的建立，并介紹了一種命令總線，通過打包各個驗證點控制驗證流程。此外，為提高驗證的自動化程度，論文對驗證所使用的腳本也進行了描述。通過此驗證平臺和腳本，提高了整個驗證系統(tǒng)的可移植性和可重用性。 論文最終完成了PCI北橋的RTL級的功能描述，并使用仿真軟件完成對設計的仿真驗證。設計通過驗證并成功實現(xiàn)在基于ARM的集成處理器，達到預定的功能設計要求，并具有良好的性能，最后對后續(xù)開發(fā)進行了探討。
上傳時間： 2013-05-22
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隨著現(xiàn)代科學技術(shù)的發(fā)展和人民生活水平的提高，人們對住宅的安全性提出了更高的要求。由于視頻監(jiān)控具有直觀、方便、信息內(nèi)容豐富等的特點，而被廣發(fā)的應用各種安防系統(tǒng)中。現(xiàn)有的家居監(jiān)控系統(tǒng)智能化程度低，無法更好的適應家居安防系統(tǒng)的要求，因此研究并開發(fā)出適合人們需要的智能化家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)具有重要的意義。 本課題針對現(xiàn)有家居視頻監(jiān)控系統(tǒng)的問題，選用SAMSLING公司基于ARM9核的S3C2410芯片作為CPU，擴展了USB攝像頭、Internet芯片、紅外傳感器模塊、液晶屏、鍵盤等外圍設備，設計出一種基于ARM的智能家居網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)的功能主要包括：攝像頭采集圖像并在LCD上進行顯示；在戶外PC上可以通過網(wǎng)絡查看ARM端家中情況，圖像經(jīng)過壓縮后進行傳輸；截取圖像進行人臉檢測；當檢測到人臉時，GPRS發(fā)送短信通知主人有入侵情況發(fā)生；檢測到人臉的圖像壓縮后進行存儲。 本文介紹了系統(tǒng)各個硬件型號的選取，硬件的性能參數(shù)，硬件引腳和寄存器參數(shù)，設計了各個硬件之間的接口電路。系統(tǒng)的軟件部分采用嵌入式Linux作為操作系統(tǒng)，在目標板上移植了引導程序、Linux裁剪后的系統(tǒng)和文件系統(tǒng)，在此基礎上實現(xiàn)了攝像頭圖像采集和LCD上的顯示、基于膚色和模板匹配的人臉檢測算法、基于DCT變換的有損圖像壓縮算法、GPRS短信發(fā)送、圖像網(wǎng)絡傳輸?shù)溶浖δ堋?試驗結(jié)果表明，本系統(tǒng)能夠較好的實現(xiàn)預期的功能，具有較好的穩(wěn)定性和應用前景。
標簽： ARM 智能家居 網(wǎng)絡視頻監(jiān)控 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-04-24
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以太網(wǎng)是局域網(wǎng)中應用最廣泛的聯(lián)網(wǎng)技術(shù),其速率已經(jīng)從最初的10Mbit/s發(fā)展到現(xiàn)在的10Gbit/s,而且其應用領(lǐng)域也已經(jīng)從最初的局域網(wǎng)延伸到城域網(wǎng)、廣域網(wǎng).介質(zhì)訪問控制(MAC)子層是以太網(wǎng)的核心,以太網(wǎng)的操作是基于MAC協(xié)議的.該文的主要內(nèi)容是以太網(wǎng)MAC的FPGA設計,設計的MAC符合IEEE802.3規(guī)范,可以通過MII或RMII連到物理層,并且提供流量控制、統(tǒng)計信息收集、內(nèi)部寄存器配置等功能.該論文的設計輸入是采用VHDL語言來完成的,通過在EDA工具下的仿真和綜合,驗證了設計的正確性和實用性.
上傳時間： 2013-04-24
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本手冊重點介紹中檔系列器件，即 PIC16CXXX單片機系列。 本手冊介紹了PIC16CXXX 系列單片機的架構(gòu)和外設模塊的操作，但并不涉及每個器件的具體細 節(jié)。 因此，本手冊并不取代器件數(shù)據(jù)手冊， 而是對它作了補充。 也就是說，本手冊提供了PICmicro 系列單片機的架構(gòu)和外設模塊的一般特點和操作，而數(shù)據(jù)手冊則給出了具體細節(jié)，如存儲器映射 等。 本手冊給出了初始化例子。這些例子有時是針對特定器件，而有別于整個系列的一般屬性，盡管 對于大多數(shù)其他器件來說，它們都是可行的。對寄存器文件映射有所不同的器件，可能需要作一 些修改。
上傳時間： 2013-07-12
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遠程監(jiān)控系統(tǒng)是許多重要場所諸如電力、郵電、銀行、交通、商場等需要信息廣泛交流企業(yè)的生產(chǎn)與管理的必備系統(tǒng)。傳統(tǒng)遠程監(jiān)控系統(tǒng)的實現(xiàn)方式一般都需要自己建設并維護有線或無線網(wǎng)絡，維護費用高，通信距離有限。隨著通信技術(shù)的發(fā)展，原有的遠程監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)日益不能滿足多方面的要求，我們需要實時性更高，通信距離更遠，成本更低的通信方式，本文就此提出了一種基于GPRS的遠程數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)。 本文的創(chuàng)新點是采用了GPRS技術(shù)中的TCP傳輸方式來傳輸監(jiān)控系統(tǒng)采集的圖像數(shù)據(jù)，相比傳統(tǒng)有線網(wǎng)絡，在維護成本，通信距離上有了很大的提高，相比傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡在實時性，傳輸速率，可靠性上有了明顯的改善。 本論文分幾個部分詳細介紹了課題的研究內(nèi)容。第一部分主要介紹了課題背景和監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展歷史及各類監(jiān)控系統(tǒng)的比較。第二部分描述了本監(jiān)控系統(tǒng)中遠程終端硬件系統(tǒng)搭建工作，包括各部分器件的選取以及在S3C4480為核心的開發(fā)板上擴展出LM9617接口。第三部分描述了以uC/OS操作系統(tǒng)為核心的遠程終端軟件設計流程，包括uC/OS操作系統(tǒng)和FAT16文件系統(tǒng)的移植，LCD顯示驅(qū)動， Nand-flash底層驅(qū)動的編寫等工作。第四部分詳細說明了本系統(tǒng)圖像采集的具體軟件實現(xiàn)，包括根據(jù)實際情況配置CMOS圖像傳感器LM9617的寄存器以及從LM9617中讀取圖像數(shù)據(jù)然后將數(shù)據(jù)寫入Nand-flash存儲器的具體過程。第五部分詳細說明了本系統(tǒng)圖像數(shù)據(jù)傳輸?shù)木唧w軟件實現(xiàn)，采用的是GPRS企業(yè)公網(wǎng)組網(wǎng)方式，包括遠程終端程序設計和監(jiān)控中心服務器搭建兩部分工作。遠程終端程序設計包括初始化串口通信，將Nand-flash中的圖像數(shù)據(jù)讀出并通過GPRS模塊GM862發(fā)送到監(jiān)控中心服務器上；監(jiān)控中心服務器程序設計包括啟動建立并啟動Socket監(jiān)聽，以及收到連接請求后GPRS通信鏈路的建立。最后分別用TCP和UDP兩種傳輸方式對監(jiān)控系統(tǒng)進行了測試，證明了GPRS的TCP傳輸方式確實更適合于監(jiān)控系統(tǒng)。
標簽： GPRS ARM 無線數(shù)據(jù)傳輸 監(jiān)控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-19
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FPGA能夠減少電子系統(tǒng)的開發(fā)風險和開發(fā)成本,縮短上市時間,降低維護升級成本,廣泛地應用在電子系統(tǒng)中.隨著集成電路向著片上系統(tǒng)(SoC)的發(fā)展,需要設計出FPGA IP核用于SoC芯片的設計.該論文的工作圍繞FPGA IP核的設計進行,在FPGA結(jié)構(gòu)設計優(yōu)化和FPGAIP接口方案設計兩方面進行了研究.設計改進了適用于數(shù)據(jù)通路的FPGA新結(jié)構(gòu)——FDP.設計改進了可編程邏輯單元(LC);對可編程連線作為"2層2類"的層次結(jié)構(gòu)進行組織,進行了改進并確定了各種連線的通道寬度;結(jié)合對迷宮布線算法的分析以及benchmark電路實驗的方法,提出了用于分段式網(wǎng)格連線的開關(guān)盒和連接盒新結(jié)構(gòu),提高連線的面積利用效率.在FPGA IP核的接口方案上,基于邊界掃描測試電路提出了FPGA IP核的測試方案;結(jié)合擴展邊界掃描測試電路得到的編程功和自動下載電路,為FPGA IP核提供了具有兩種不同編程方法的編程接口.采用SMIC 0.35um 3層金屬CMOS工藝,實現(xiàn)了一個10萬系統(tǒng)門規(guī)模的FDP結(jié)構(gòu),并和編程、測試接口一起進行版圖設計,試制了FDP100k芯片.FDP100k中包括了32×32個LC,128個可編程IO單元.在FDP100k的芯片測試中,對編程寄存器、各種可編程資源進行測試,并完成電路實現(xiàn)、性能參數(shù)測試以及IP核接口的測試,結(jié)果表明FPGA IP核的整體功能正確.
標簽： FPGAIP
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字信號處理是信息科學中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學科之一.目前,數(shù)字信號處理廣泛應用于通信、雷達、聲納、語音與圖像處理等領(lǐng)域.而數(shù)字信號處理算法的硬件實現(xiàn)一般來講有三種方式:用于通用目的的可編程DSP芯片;用于特定目的的固定功能DSP芯片組和ASIC;可以由用戶編程的FPGA芯片.隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,采用現(xiàn)場可編程門陣列FPGA進行數(shù)字信號處理得到了飛速發(fā)展,FPGA正在越來越多地代替ASIC和PDSP用作前端數(shù)字信號處理的運算.該文主要探討了基于FPGA數(shù)字信號處理的實現(xiàn).首先詳細闡述了數(shù)字信號處理的理論基礎,重點討論了離散傅立葉變換算法原理,由于快速傅立葉變換算法在實際中得到了廣泛的應用,該文給出了基-2FFT算法原理、討論了按時間抽取FFT算法的特點.該論文對硬件描述語言的描述方法和風格做了一定的探討,介紹了硬件描述語言的開發(fā)環(huán)境MAXPLUSII.在此基礎上,該論文詳細闡述了數(shù)字集成系統(tǒng)的高層次設計方法,討論了數(shù)字系統(tǒng)設計層次的劃分和數(shù)字系統(tǒng)的自頂向下的設計方法,探討了數(shù)字集成系統(tǒng)的系統(tǒng)級設計和寄存器傳輸級設計,描述了數(shù)字集成系統(tǒng)的高層次綜合方法.最后該文描述了數(shù)字信號處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)方法,指出常見的高速、實時信號處理系統(tǒng)的四種結(jié)構(gòu);由于FFT算法在數(shù)字信號處理中占有重要的地位,所以該文提出了用FPGA實現(xiàn)FFT的一種設計思想,給出了總體實現(xiàn)框圖;重點設計實現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元,采用了一種高效乘法器算法設計實現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器,從而提高了蝶形處理器的運算速度,降低了運算復雜度.
標簽： FPGA 數(shù)字信號處理 中的應用
上傳時間： 2013-07-19
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IEC JTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標準.與JPEG(Joint Photographic Experts Group)相比,JPEG2000能夠提供更好的數(shù)據(jù)壓縮比,并且提供了一些JPEG所不具有的功能[1].JPEG2000具有的多種特性使得它具有廣泛的應用前景.但是,JPEG2000是一個復雜編碼系統(tǒng),目前為止的軟件實現(xiàn)方案的執(zhí)行時間和所需的存儲量較大,若想將JPEG2000應用于實際中,有著較大的困難,而用硬件電路實現(xiàn)JPEG2000或者其中的某些模塊,必然能夠減少JPEG200的執(zhí)行時間,因而具有重要的意義.本文首先簡單介紹了JPEG2000這一新的靜止圖像壓縮標準,然后對算術(shù)編碼的原理及實現(xiàn)算法進行了深入的研究,并重點探討了JPEG2000中算術(shù)編碼的硬件實現(xiàn)問題,給出了一種硬件最優(yōu)化的算術(shù)編碼實現(xiàn)方案.最后使用硬件描述語言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,VHDL)在寄存器傳輸級(Register Transfer Level,RTL描述了該硬件最優(yōu)化的算術(shù)編碼實現(xiàn)方案,并以Altera 20K200E FPGA為基礎,在Active-HDL環(huán)境中進行了功能仿真,在Quartus Ⅱ集成開發(fā)環(huán)境下完成了綜合以及后仿真,綜合得到的最高工作時鐘頻率達45.81MHz.在相同的輸入條件下,輸出結(jié)果表明,本文設計的硬件算術(shù)編碼器與實現(xiàn)JPEG2000的軟件:Jasper[2]中的算術(shù)編碼模塊相比,處理時間縮短了30﹪左右.因而本文的研究對于JPEG2000應用于數(shù)字監(jiān)控系統(tǒng)等實際應用有著重要的意義.
上傳時間： 2013-05-16
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利用混沌的對初值和參數(shù)敏感、偽隨機以及遍歷等特性設計的加密方案,相對傳統(tǒng)加密方案而言,表現(xiàn)出許多優(yōu)越性能,尤其在快速置亂和擴散數(shù)據(jù)方面.目前,大多數(shù)混沌密碼傾向于軟件實現(xiàn),這些實現(xiàn)方案中數(shù)據(jù)串行處理且吞吐量有限,因而不適合硬件實現(xiàn).該論文分別介紹了適合FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)并行實現(xiàn)的序列密碼和分組密碼方案.序列密碼方案,對傳統(tǒng)LFSR(線性反饋移位寄存器)進行改進,采用非線性的混沌方程代替LFSR中的線性反饋方程,進而構(gòu)造出基于混沌偽隨機數(shù)發(fā)生器的加密算法.分組密碼方案,從圖像置亂的快速性考慮,將兩維混沌映射擴展到三維空間;同時,引入另一種混沌映射對圖像數(shù)據(jù)進行擴散操作,以有效地抵抗統(tǒng)計和差分攻擊.對于這兩種方案,文中給出了VHDL(硬件描述語言)編程、FPGA片內(nèi)功能模塊設計、加密效果以及硬件性能分析等.其中,序列密碼硬件實現(xiàn)方案,在不考慮通信延時的情況下,可以達到每秒61.622兆字節(jié)的加密速度.實驗結(jié)果表明,這兩種加密算法的FPGA實現(xiàn)方案是可行的,并且能夠得到較高的安全性和較快的加密速度.
上傳時間： 2013-04-24
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