生物識(shí)別技術(shù)代表了未來(lái)身份驗(yàn)證技術(shù)的發(fā)展方向，而指紋識(shí)別技術(shù)又是最可靠、最有效的生物識(shí)別技術(shù)之一。目前，指紋識(shí)別技術(shù)是優(yōu)于其它生物識(shí)別技術(shù)的身份鑒別方法。這是因?yàn)槿说闹讣y各不相同、終生基本不變的特點(diǎn)已經(jīng)得到公認(rèn)，特別是現(xiàn)有的指紋識(shí)別算法已達(dá)到識(shí)別迅速、準(zhǔn)確可靠的水平，是完全可以商業(yè)化的生物識(shí)別技術(shù)。 傳統(tǒng)的指紋識(shí)別系統(tǒng)多是基于PC平臺(tái)，這種系統(tǒng)將指紋圖像處理和指紋匹配甚至指紋采集控制都放在PC平臺(tái)上，在獲得了較高速度和開(kāi)發(fā)效率的同時(shí)，缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的，其體積龐大，成本較高。而已有的嵌入式指紋識(shí)別系統(tǒng)多是基于單片機(jī)和DSP的，不是在運(yùn)算速度上受到硬件限制，就是在系統(tǒng)的擴(kuò)展性、可維護(hù)性及用戶(hù)交互上有諸多不足。 近年來(lái)指紋識(shí)別應(yīng)用的普及對(duì)自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)的便攜性和易用性提出了更高的要求，指紋識(shí)別技術(shù)正向著小型化和嵌入式的方向發(fā)展。在微電子領(lǐng)域，以ARM、DSP、FPGA為代表的嵌入式微處理器的性能飛速提高，為構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)提供了硬件保證。 ARM是當(dāng)前最為流行的32位RISC處理器架構(gòu)，目前ARM占RISC處理器市場(chǎng)的七成左右。三星公司的S3C2410是基于ARM920T內(nèi)核的通用32位微處理器，它具有高性能和低功耗的特性，被設(shè)計(jì)用于手持設(shè)備和通用嵌入式系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)對(duì)操作系統(tǒng)和其上運(yùn)行的軟件有特別的要求。針對(duì)本課題所采用的ARM硬件平臺(tái)，詳細(xì)介紹了嵌入式操作系統(tǒng)Arm-Linux的移植。分別說(shuō)明了交叉編譯工具鏈的安裝、引導(dǎo)裝載器的移植和Linux內(nèi)核的裁減和交叉編譯過(guò)程。為了運(yùn)行應(yīng)用程序，還介紹了文件系統(tǒng)的構(gòu)建。 指紋識(shí)別系統(tǒng)需要指紋采集設(shè)備。FPS200是Veridicom公司推出的第三代半導(dǎo)體指紋傳感器，是一款專(zhuān)為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的高性能、低成本、低功耗的電容式固態(tài)指紋傳感器。本文詳細(xì)闡述了基于FPS200的USB接口指紋采集卡的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 指紋圖像處理與匹配是整個(gè)系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，論文介紹了圖像處理與匹配的一般概念，并提出了新的指紋匹配方法。指紋匹配是自動(dòng)指紋識(shí)別中的一個(gè)難點(diǎn)。現(xiàn)有的指紋匹配方法大致可以歸結(jié)為圖形匹配和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)匹配兩大類(lèi)，本文提出的基于線(xiàn)段的特征點(diǎn)匹配算法屬于圖形匹配。 嵌入式系統(tǒng)需要完善的軟件支持。隨著嵌入式技術(shù)的飛速發(fā)展，用戶(hù)交互界面也由傳統(tǒng)的字符界面向圖形界面轉(zhuǎn)變，圖形用戶(hù)界面系統(tǒng)得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。MiniGUI 是一個(gè)非常適合于工業(yè)控制實(shí)時(shí)系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)的可定制的、小巧的圖形用戶(hù)界面支持系統(tǒng)。本文介紹了基于MiniGUI的可視化指紋識(shí)別軟件設(shè)計(jì)。 綜上所述，本文針對(duì)特定硬件條件，構(gòu)建了定制的嵌入式操作系統(tǒng)；設(shè)計(jì)了支持USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹讣y采集卡；指紋圖像的濾波、提取特征和指紋特征匹配均針對(duì)嵌入式系統(tǒng)的實(shí)際情況進(jìn)行了優(yōu)化；利用MiniGUI圖形支持庫(kù)完成了界面美觀友好的可視化指紋識(shí)別程序。系統(tǒng)具有安全可靠、易于擴(kuò)展、性?xún)r(jià)比高等優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 指紋識(shí)別系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-08-02
上傳用戶(hù)：小儒尼尼奧
嵌入式系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)已成為新的行業(yè)熱點(diǎn)，將嵌入式應(yīng)用于工業(yè)控制類(lèi)產(chǎn)品中，并開(kāi)發(fā)出優(yōu)秀的人機(jī)交互界面，是嵌入式發(fā)展的趨勢(shì)，擁有廣闊的市場(chǎng)前景。近年來(lái)的市場(chǎng)需求顯示越來(lái)越多的嵌入式系統(tǒng)包括PDA、機(jī)頂盒、DVD/VCD播放機(jī)、WAP手機(jī)等均要求提供一個(gè)方便簡(jiǎn)潔的可視化操作界面，而這些都要求有一個(gè)高性能穩(wěn)定可靠的GUI(GraphicalUser Interface)來(lái)提供支持。友好的圖形人機(jī)界面為嵌入式系統(tǒng)的人機(jī)交互提供豐富的圖形圖像信息、直觀的表達(dá)方式。嵌入式GUI作為人機(jī)界面的軟件系統(tǒng)，具有簡(jiǎn)潔、美觀、方便好用且更具人性化的特點(diǎn)，采用嵌入式GUI進(jìn)行人機(jī)界面設(shè)計(jì)能夠提高設(shè)備開(kāi)發(fā)效率、節(jié)省維護(hù)成本、豐富人機(jī)交互信息，因而，已經(jīng)被越來(lái)越多的領(lǐng)域所采用。 本文研究設(shè)計(jì)了一種基于ARM微處理器和嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的嵌入式GUI應(yīng)用平臺(tái)的方案。以SmartARM2200開(kāi)發(fā)板為硬件平臺(tái)(基于PHILIP公司的微處理LPC2210)，在ADS1.2集成開(kāi)發(fā)環(huán)境下，首先對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μ/OS-Ⅱ的特點(diǎn)、移植條件、性能等方面進(jìn)行應(yīng)用研究，重點(diǎn)分析了μ/OS-Ⅱ的移植過(guò)程，給出了移植的思路，總結(jié)了移植過(guò)程中應(yīng)注意的問(wèn)題，提出了簡(jiǎn)潔高效的移植方法；其次詳細(xì)講述了如何利用圖形用戶(hù)界面開(kāi)發(fā)工具M(jìn)iniGUI進(jìn)行圖形用戶(hù)界面的開(kāi)發(fā)，包括鼠標(biāo)、鍵盤(pán)、菜單、繪圖等功能的實(shí)現(xiàn)。該嵌入式GUI應(yīng)用平臺(tái)既可以滿(mǎn)足用戶(hù)對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)實(shí)時(shí)性和快速處理的要求，又能夠給用戶(hù)提供生動(dòng)、直觀的圖形人機(jī)交互界面，具有廣泛的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： ARM GUI 嵌入式系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-06
上傳用戶(hù)：zlf19911217
LDPC(低密度奇偶校驗(yàn)碼)編碼是提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率的關(guān)鍵技術(shù)。LDPC碼應(yīng)用于實(shí)際通信系統(tǒng)是本課題的研究重點(diǎn)。實(shí)際通信要求在LDPC碼長(zhǎng)盡量短、碼率盡量高及硬件可實(shí)現(xiàn)的前提下，結(jié)合連續(xù)相位MSK調(diào)制，滿(mǎn)足歸一化信噪比SNR=2dB時(shí)，系統(tǒng)誤碼率低于10-4。根據(jù)課題背景，本文主要研究基于FPGA的LDPC編碼器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 LDPC碼的編碼復(fù)雜度往往與其幀長(zhǎng)的平方成正比，編碼復(fù)雜度大，成為編碼硬件實(shí)現(xiàn)的一個(gè)障礙；論文針對(duì)實(shí)際系統(tǒng)的預(yù)期指標(biāo)，通過(guò)對(duì)多種矩陣構(gòu)造算法的預(yù)選方案及影響LDPC碼性能參數(shù)仿真分析，基于1/2碼率，1024和2048兩種幀長(zhǎng)，設(shè)計(jì)了三種編碼器的備選方案，分別為直接下三角編碼器，串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器和二階準(zhǔn)循環(huán)編碼器。 對(duì)于每種編碼器，分別設(shè)計(jì)了其整體結(jié)構(gòu)，并對(duì)每種編碼器的功能模塊進(jìn)行深入研究，設(shè)計(jì)完成后利用第3方軟件MODELSIM對(duì)編碼器進(jìn)行了時(shí)序仿真；根據(jù)時(shí)序仿真結(jié)果和綜合報(bào)告對(duì)三種編碼方案進(jìn)行比較，最終選擇串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器作為硬件實(shí)現(xiàn)的編碼方案。 最后，在FPGA中硬件實(shí)現(xiàn)了串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試，利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗(yàn)證了這種編碼器的正確性和硬件可實(shí)現(xiàn)性。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 編碼器 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-02
上傳用戶(hù)：林魚(yú)2016
隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)備逐漸向著小型化、集成化方向發(fā)展；人們?cè)谝笤O(shè)備性能不斷提升的同時(shí)，還要求設(shè)備功耗低、體積小、重量輕、可靠性高。同樣在我軍武器裝備的研制過(guò)程中，也對(duì)各武器裝備都提出了新的要求，特別是針對(duì)單兵配備的便攜設(shè)備，對(duì)體積、功耗、擴(kuò)展性的要求更是嚴(yán)格。 在某手持式設(shè)備的開(kāi)發(fā)項(xiàng)目中，需要設(shè)計(jì)一塊接口板，要求實(shí)現(xiàn)高達(dá)8個(gè)串行口擴(kuò)展以及能源管理和數(shù)字輸入輸出接口等功能，該接口板與處理器模塊的連接總線(xiàn)采用LPC總線(xiàn)，整個(gè)手持設(shè)備除了對(duì)功能有基本的要求以外，對(duì)體積及功耗都提出了極高的要求。針對(duì)項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過(guò)與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的比較，決定采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)LPC接口及UART控制器功能。 論文的主要目標(biāo)是完成LPC接口的UART控制在FPGA中的實(shí)現(xiàn)。對(duì)于各模塊中的關(guān)鍵的功能部分，文中對(duì)其實(shí)現(xiàn)都進(jìn)行了詳細(xì)的說(shuō)明。整個(gè)設(shè)計(jì)全部采用硬件描述語(yǔ)言(HDL)實(shí)現(xiàn)，并且采用了分模塊的設(shè)計(jì)風(fēng)格，具有很好的重用性。 為了在硬件平臺(tái)上驗(yàn)證設(shè)計(jì)，還實(shí)做了FPGA驗(yàn)證平臺(tái)，并用C語(yǔ)言編寫(xiě)了測(cè)試程序。經(jīng)過(guò)驗(yàn)證，該方案完全實(shí)現(xiàn)了接口板的功能要求，并且滿(mǎn)足體積和功耗上的要求，取得了良好的效果。 論文通過(guò)采用FPGA作為電路設(shè)計(jì)的核心，以一種新的數(shù)字電路設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)電路功能；旨在通過(guò)這種方式，不斷提高設(shè)備的性能并拓展設(shè)計(jì)者思想。
標(biāo)簽： FPGA UART LPC 總線(xiàn)接口
上傳時(shí)間： 2013-05-21
上傳用戶(hù)：poyao
用戶(hù)對(duì)寬帶無(wú)線(xiàn)接入業(yè)務(wù)、尤其是對(duì)于寬帶無(wú)線(xiàn)化以及移動(dòng)化的需求日益增加,使無(wú)線(xiàn)寬帶接入技術(shù)WiMAX(World interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互操作性技術(shù))應(yīng)運(yùn)而生、迅猛發(fā)展,成為這兩年業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。除了通常的互聯(lián)網(wǎng)接入應(yīng)用外,它還將在提供IPTV和VOIP等寬帶業(yè)務(wù)方面取得成功,它還有可能成為一種先進(jìn)的4G蜂窩電話(huà)技術(shù)。WiMAX未來(lái)將進(jìn)入蜂窩電話(huà)、筆記本電腦和機(jī)頂盒等應(yīng)用中。 本文在介紹WiMAX傳輸標(biāo)準(zhǔn)802.16d基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡述了WiMAX接收機(jī)中信道解調(diào)芯片中的自動(dòng)增益控制(Automatic Gain Control,AGC)部分。首先介紹了自動(dòng)增益控制系統(tǒng)的基本組成和其主要特性指標(biāo),通過(guò)對(duì)一個(gè)步進(jìn)式AGC的分析,得到AGC模型的輸出公式。然后針對(duì)WiMAX接收機(jī)內(nèi)AGC系統(tǒng)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及AGC電路進(jìn)行介紹和理論分析。本文采用SPW(Signal Processing WorkSystem)模型對(duì)AGC電路基本結(jié)構(gòu)的算法分析,并結(jié)合仿真結(jié)果對(duì)AGC電路做了詳盡解說(shuō)并對(duì)參數(shù)進(jìn)行了解釋說(shuō)明。 最后給出了基于SPW和FPGA(Field Programmable Gate Array)驗(yàn)證的結(jié)果。通過(guò)SPW對(duì)AGC進(jìn)行了單獨(dú)的性能測(cè)試,并結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的性能測(cè)試來(lái)說(shuō)明AGC可以和系統(tǒng)的其他模塊協(xié)同工作。在FPGA測(cè)試中,可以證明用Verilog實(shí)現(xiàn)后AGC也同樣能較好的工作。 本文實(shí)現(xiàn)的基于導(dǎo)頻的步進(jìn)式的數(shù)字AGC是針對(duì)WiMAX系統(tǒng)的自動(dòng)增益控制電路提出的解決方案。此算法結(jié)合WiMAX系統(tǒng)的傳輸方式,提出的算法具有迅速鎖定信號(hào)的特點(diǎn),能夠滿(mǎn)足WiMAX系統(tǒng)的要求。同時(shí),由于各種關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)為寄存器可配的方式,具有很好的靈活性,也就具有了更高的移植性,可以作為一種通用的數(shù)字AGC算法。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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波前處理機(jī)是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)信號(hào)處理和運(yùn)算的核心，隨著自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)得發(fā)展，波前傳感器的采樣頻率越來(lái)越高，這就要求波前處理機(jī)必須有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。在整個(gè)波前處理機(jī)的工作流程中，對(duì)CCD傳來(lái)的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實(shí)時(shí)性，那么后續(xù)的處理過(guò)程都無(wú)從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺(tái)，對(duì)波前處理機(jī)性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國(guó)內(nèi)外圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r，接著介紹了傳統(tǒng)的專(zhuān)用和通用圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和模型，并通過(guò)分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了基于DSP和FPGA芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機(jī)模式的圖像處理系統(tǒng)，發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢(shì)，能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能，同時(shí)也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的、應(yīng)用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、硬件各功能模塊組成等方面詳細(xì)介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，并分析了包括各種參數(shù)指標(biāo)選擇、連接方式在內(nèi)的具體設(shè)計(jì)方法以及應(yīng)該注意的問(wèn)題。 論文在闡述傳輸線(xiàn)理論的基礎(chǔ)上，在制作PCB電路板的過(guò)程中，針對(duì)高速電路設(shè)計(jì)中易出現(xiàn)的問(wèn)題，詳細(xì)分析了高速PCB設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性問(wèn)題，包括反射、串?dāng)_等，說(shuō)明了高速PCB的信號(hào)完整性、電源完整性和電磁兼容性問(wèn)題及其解決方法，進(jìn)行了一定的理論和技術(shù)探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設(shè)計(jì)，包括了圖像采集模塊的工作原理、設(shè)計(jì)方案和SDRAM控制器的設(shè)計(jì)，介紹了SDRAM的基本操作和工作時(shí)序，重點(diǎn)闡述系統(tǒng)中可編程器件內(nèi)部模塊化SDRAM控制器的設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測(cè)試及調(diào)試流程，并給出了部分的調(diào)試結(jié)果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)有：實(shí)時(shí)性、高速性。硬件設(shè)計(jì)的執(zhí)行速度，在高速DSP和FPGA中實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理算法程序，保證了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的實(shí)現(xiàn)；性?xún)r(jià)比高。自行研究設(shè)計(jì)的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實(shí)時(shí)圖像處理的需求。
標(biāo)簽： DSPFPGA 圖像處理 電路板 硬件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來(lái)，隨著生物識(shí)別技術(shù)的興起，虹膜識(shí)別技術(shù)被日益關(guān)注。由于虹膜識(shí)別技術(shù)對(duì)個(gè)體識(shí)別具有高度的可靠性，已成為目前生物識(shí)別中最有發(fā)展前景的識(shí)別技術(shù)之一。與其它生物識(shí)別技術(shù)相比，虹膜識(shí)別技術(shù)具有唯一性、穩(wěn)定性、非侵犯性、不易偽造性和活體特性等優(yōu)勢(shì)。因此，虹膜識(shí)別技術(shù)具有廣闊的使用前景和很好的經(jīng)濟(jì)效益，越來(lái)越受到國(guó)內(nèi)外有關(guān)研究人員的重視。 目前，虹膜識(shí)別產(chǎn)品大多都是基于PC平臺(tái)的，在便攜性、穩(wěn)定性和安全性方面還存在一些問(wèn)題。為了克服以上的缺點(diǎn)，本文構(gòu)架了基于DSP和FPGA的嵌入式虹膜識(shí)別硬件平臺(tái)，使虹膜識(shí)別技術(shù)可應(yīng)用與更多的領(lǐng)域。 本文的主要工作如下： 1．設(shè)計(jì)了一個(gè)嵌入式硬件系統(tǒng)，包括DSP處理器、FPGA、COMS圖像傳感器、人機(jī)交互接口和通信接口。同時(shí)，還編寫(xiě)了各硬件模塊的驅(qū)動(dòng)程序。另外，由于系統(tǒng)中DSP工作頻率為300Mhz，另外有些器件工作在100Mhz，因此本文還給出了一些信號(hào)完整性分析和PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。 2．在FPGA設(shè)計(jì)中，編寫(xiě)Verilog程序，完成了虹膜圖像采集模塊、乒乓存儲(chǔ)器切換模塊、圖像采樣模塊以及將采樣后的圖像顯示在TFT彩色液晶上的模塊，最終實(shí)現(xiàn)了虹膜圖像實(shí)時(shí)顯示系統(tǒng)。此外，還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了用于和DSP通信的HPI接口模塊。 3．完成了部分系統(tǒng)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。在使用DSP/BIOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)了各系統(tǒng)任務(wù)，通過(guò)調(diào)用驅(qū)動(dòng)程序控制和協(xié)調(diào)各硬件模塊，實(shí)現(xiàn)了虹膜識(shí)別功能。 最終，本文實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，本設(shè)計(jì)可以快速有效的進(jìn)行虹膜識(shí)別。同時(shí)，由于本系統(tǒng)采用模塊化的軟硬件設(shè)計(jì)技術(shù)，使系統(tǒng)便于快速應(yīng)用于各種場(chǎng)合。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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文章開(kāi)篇提出了開(kāi)發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開(kāi)關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對(duì)不同的客戶(hù)要求來(lái)“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時(shí)幾乎沒(méi)有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開(kāi)關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開(kāi)關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動(dòng)作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)成為了可能，同時(shí)由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對(duì)不同客戶(hù)的需求，這就降低了開(kāi)發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)，數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個(gè)沒(méi)有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來(lái)，數(shù)字電源的研究勢(shì)頭與日俱增，成果也越來(lái)越多。雖然目前中國(guó)制造的開(kāi)關(guān)電源占了世界市場(chǎng)的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場(chǎng)上幾乎沒(méi)有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開(kāi)關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對(duì)系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計(jì)，并通過(guò)測(cè)試取得了預(yù)期結(jié)果。測(cè)試證明該方案能夠適合本行業(yè)時(shí)代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時(shí)該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國(guó)內(nèi)外開(kāi)關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開(kāi)關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計(jì)方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來(lái)做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過(guò)數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來(lái)控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開(kāi)關(guān)電源是將電流電壓反饋信號(hào)做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專(zhuān)用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號(hào)來(lái)自主回路的電流取樣，電壓反饋信號(hào)來(lái)自主回路的電壓采樣。再將這兩個(gè)信號(hào)分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時(shí)用來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過(guò)流過(guò)壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號(hào)則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對(duì)各個(gè)模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，并給出了具體的電路圖，同時(shí)寫(xiě)出了軟件流程圖以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方。整個(gè)系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開(kāi)關(guān)量檢測(cè)、環(huán)境開(kāi)關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號(hào)采集、負(fù)載電壓信號(hào)采集、負(fù)載電流信號(hào)采集、以及對(duì)信號(hào)的一階數(shù)字低通濾波。由于整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來(lái)控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問(wèn)題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號(hào)做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來(lái)控制逆變橋的開(kāi)關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對(duì)數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源和模擬開(kāi)關(guān)電源做了對(duì)比測(cè)試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時(shí)也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會(huì)隨著使用時(shí)間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動(dòng)并對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時(shí)數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時(shí)間以及減少開(kāi)發(fā)成本與風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前對(duì)產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開(kāi)關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來(lái)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。能夠滿(mǎn)足較高精度的設(shè)計(jì)要求。但對(duì)于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)主控器，提高參考電壓的精度，提高采樣器件的精度等，都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測(cè)控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
標(biāo)簽： FPGA DSP 數(shù)字化 開(kāi)關(guān)電源
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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隨著電力電子變流技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的控制技術(shù)層出不窮。控制器也從過(guò)去的模擬電路時(shí)代逐漸進(jìn)入到全數(shù)字控制時(shí)代。但是MCU/DSP等通用控制器本身串行程序流工作模式的限制，在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法時(shí)往往難以滿(mǎn)足系統(tǒng)要求的快速性與實(shí)時(shí)性的要求，F(xiàn)PGA的出現(xiàn)為解決這個(gè)問(wèn)題提供了一個(gè)新的方向。 本文首先對(duì)三相PWM整流器系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在查閱大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)整流器及其控制器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢(shì)做了詳細(xì)的研究，并對(duì)課題研究的意義有了更深入的認(rèn)識(shí)。接下來(lái)對(duì)三相電壓型整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、整流器的控制技術(shù)進(jìn)行了分析。文中所采用的滯環(huán)電流控制算法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電流響應(yīng)速度快，不依賴(lài)系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)魯棒性好的特點(diǎn)。運(yùn)用matlab仿真軟件，對(duì)該控制方法進(jìn)行了仿真。然后對(duì)FPGA的發(fā)展歷程、應(yīng)用、分類(lèi)、開(kāi)發(fā)工具、語(yǔ)言等內(nèi)容進(jìn)行了介紹。最后對(duì)滯環(huán)控制算法進(jìn)行了模塊劃分，將其劃分為PI算法模塊，限幅與指令電流生成模塊，滯環(huán)比較模塊，PWM脈沖生成及死區(qū)保護(hù)模塊，AD控制及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊，并在Quartus II軟件環(huán)境下，使用VHDL語(yǔ)言通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM整流器控制算法是可行的。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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串行數(shù)字接口SDI是目前使用最廣泛的數(shù)字視頻接口。它是遵循SMPTE-259M和EBtJ-Tech-3267標(biāo)準(zhǔn)制定的，己經(jīng)被世界上眾多數(shù)字視頻設(shè)備生產(chǎn)廠(chǎng)家普遍采納并作為標(biāo)準(zhǔn)視頻接口，主要用在非線(xiàn)性編輯系統(tǒng)、視頻服務(wù)器、虛擬演播室以及數(shù)字切換矩陣和數(shù)字光端機(jī)等場(chǎng)合。 以往的SDI接口在實(shí)現(xiàn)方法上有成本高、靈活性低等缺點(diǎn)，針對(duì)這些不足，本文在研究串行數(shù)字接口工作原理的基礎(chǔ)上，提出了一種基于FPGA的標(biāo)清串行數(shù)字接口(SD-SDI)的設(shè)計(jì)方案，并使用SOPC Builder構(gòu)成一個(gè)Nios II處理器系統(tǒng)，將SDI接口以IP核形式嵌入到FPGA內(nèi)部，從而提高系統(tǒng)的集成度，使之具有視頻數(shù)據(jù)處理速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、性?xún)r(jià)比高的特點(diǎn)。具體研究?jī)?nèi)容包括： 1.在分析SDI接口的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，提出了串行數(shù)字接口的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，完成了SDI接口卡的FPGA芯片內(nèi)部配置以及驅(qū)動(dòng)電路、均衡電路、電源電路等硬件電路設(shè)計(jì)。 2.采用軟邏輯方法實(shí)現(xiàn)SDI接口的傳輸功能，進(jìn)行了具體的模塊化設(shè)計(jì)與仿真。 3.引入Nios II嵌入式軟核處理器對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，設(shè)計(jì)了視頻圖像數(shù)據(jù)的采集程序。 該傳輸系統(tǒng)以Altera公司的Cyclone II EP2C35F672C8為核心芯片，通過(guò)發(fā)送和接收電路的共同作用，能夠完成標(biāo)清數(shù)字視頻信號(hào)的傳輸，初步確立了以SDI接口為數(shù)據(jù)源的視頻信號(hào)傳輸系統(tǒng)的整體模式和框架。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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