現(xiàn)代通信系統(tǒng)對帶寬和數(shù)據(jù)速率的要求越來越高，超寬帶(ultra-wideband，UWB)通信以其傳輸速率高、空間容量大、成本低、功耗低的優(yōu)點，成為解決企業(yè)、家庭、公共場所等高速因特網(wǎng)接入的需求與越來越擁擠的頻率資源分配之間的矛盾的技術手段。 論文主要圍繞兩方面展開分析：一是介紹用于UWB無載波脈沖調(diào)制及直接序列碼分多址調(diào)制(DS-CDMA)的新型脈沖，即Hermite正交脈沖，并且分析了這種構(gòu)建UWB多元通信和多用戶通信的系統(tǒng)性能。二是分析了UWB的多帶頻分復用物理層提案(MBOA)的調(diào)制技術，并在FPGA上實現(xiàn)了調(diào)制模塊。正交Hermite脈沖集被提出用于UWB的M元雙正交調(diào)制系統(tǒng)，獲得高數(shù)據(jù)速率。調(diào)整脈沖的脈寬因子和中心頻率能使脈沖滿足FCC的頻譜要求。M元雙正交調(diào)制的接收機需要M/2個相關器，遠比M元正交調(diào)制所需的相關器數(shù)量少。誤碼率一定時，維數(shù)M的增加可獲得高的比特率和低的信噪比。雖然高階的Hermite脈沖易受抖動時延的影響，但當抖動時延范圍小于0.02ns時，其影響較為不明顯。本文認為1～8階的Hermite脈沖皆可用，可構(gòu)成16元雙正交系統(tǒng)。 正交Hermite脈沖集也可以構(gòu)造UWB多用戶系統(tǒng)。各用戶的信息用不同的Hermite脈沖同時傳輸，其多用戶的誤比特率上限低于高斯單脈沖構(gòu)成的PPM多用戶系統(tǒng)的誤比特率，所以其系統(tǒng)性能更優(yōu)。正交Hermite脈沖還可以用于UWB的DS-CDMA調(diào)制，在8個脈沖可用的情況下，最多可容64個用戶同時通信。 基于MBOA提出的UWB物理層協(xié)議，本文用Verilog硬件語言實現(xiàn)了調(diào)制與解調(diào)結(jié)構(gòu)，并用Modelsim做了時序驗證。用Verilog編程實現(xiàn)的輸出數(shù)據(jù)與Matlab生成的UWB建模的輸出結(jié)果一致。為了達到UWBMB-OFDM系統(tǒng)的FFT處理器的要求，一個混和基多通道流水線的FFT算法結(jié)構(gòu)被提出。其有效的實現(xiàn)方法也被提出。這種結(jié)構(gòu)采用多通道以獲得高的數(shù)據(jù)吞吐量。此外，它用于存儲和復數(shù)乘法器的硬件損耗相比其他的FFT處理器是最少的。高基的FFT蝶算減少了復數(shù)乘法器的數(shù)量。在132MHz的工作頻率下，整個128點FFT變換在此結(jié)構(gòu)模式下只需要242.4ns,滿足了MBOA的要求。
上傳時間： 2013-07-29
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本文的主要研究內(nèi)容是利用FPGA平臺實現(xiàn)以太網(wǎng)絡接口。 首先，對論文的大致內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)做了簡要介紹，并且比較分析了目前比較流行的網(wǎng)絡接口實現(xiàn)的三種方法，并以此為基礎提出了本文中重點介紹的基于FPGA 的網(wǎng)絡接口實現(xiàn)方法。 其次，介紹采用以FPGA 做為主控芯片控制8019AS 網(wǎng)絡控制芯片來實現(xiàn)從網(wǎng)絡上接收數(shù)據(jù)幀的功能。FPGA 需要在上電時完成對于8019AS的初始化設置。在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報文時，對相應的寄存器進行控制和操作以完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)幀的接收。對FPGA 與8019AS 之間的接口實現(xiàn)進行了詳細的描述。 最后，介紹了在FPGA 內(nèi)部對于接收到的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)幀進行TCP/IP協(xié)議分析的具體過程和實現(xiàn)方法。分別詳細介紹了接收模塊、發(fā)送模塊以及其中子模塊具體功能和實現(xiàn)方法。說明了模塊之間相互觸發(fā)的具體關系。現(xiàn)有的網(wǎng)絡接口一般是采用MCU 或者ARM 等專用控制芯片來實現(xiàn)的，而此次課題以FPGA 作為主控芯片來實現(xiàn)網(wǎng)絡接口以及部分TCP/IP 協(xié)議分析是一個創(chuàng)意。而且由于FPGA 多管腳可以靈活配置，也使得系統(tǒng)的可擴展性有了很大的提高。
標簽： FPGA 以太網(wǎng)絡 接口的設計
上傳時間： 2013-06-09
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隨著數(shù)字電視日益深入人心，高清概念越來越為人所熟知。帶有高清視頻功能的產(chǎn)品已經(jīng)逐步走向人們的工作和生活，高清視頻處理已經(jīng)從理論研究走向系統(tǒng)實際應用。毫無疑問，無論是從觀眾的視覺還是從產(chǎn)業(yè)的角度來看，高清視頻已經(jīng)成為數(shù)字視頻技術發(fā)展的必然趨勢。本文研究了整個編解碼系統(tǒng)中ARM控制模塊的軟件設計，最終完成以PC機為終端控制平臺，經(jīng)ARM控制模塊將命令發(fā)送給核心編解碼芯片MB86H51，使其完成相應的操作。、本文主要的工作有如下幾個方面： 1、根據(jù)ARM各型號芯片的特點，結(jié)合本系統(tǒng)的實際需求，最終選定Atmel公司的AT91SAM9261作為ARM控制板的核心處理芯片，并深入了解該芯片的工作原理和內(nèi)部結(jié)構(gòu)。 2、根據(jù)本系統(tǒng)中所選用的DataFlash型號及外圍電路連接情況等諸多因素，并結(jié)合Atmel公司所提供的AT91SAM9261一級BootLoader參考代碼，編寫調(diào)試符合本系統(tǒng)啟動運行的一級BootLoader引導程序，也稱為Bootstrap引導程序，最終成功實現(xiàn)引導U-Boot程序。 3、深入分析了U-Boot和Linux的體系結(jié)構(gòu)和編譯過程，結(jié)合AT91SAM9261芯片的特點和實際外圍電路的連接情況，修改U-Boot和Linux中主要的編譯參數(shù)，并進行重新編譯，最終成功移植到系統(tǒng)板中。 4、在ITU-T提供的H.264標準的參考解碼程序JM8.6的基礎上，詳細研究了H.264視頻編碼標準以及具體的解碼器結(jié)構(gòu)和解碼流程，并結(jié)合DirectX技術，開發(fā)了一款基于PC機的H.264解碼播放器，用于驗證存儲在PC機上的H.264壓縮碼流的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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作為交流異步電機控制的一種方式，矢量控制技術已成為高性能變頻調(diào)速系統(tǒng)的首選方案。矢量控制系統(tǒng)中，磁鏈的觀測精度直接影響到系統(tǒng)控制性能的好壞。在轉(zhuǎn)子磁鏈定向的矢量控制系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)矩電流和勵磁電流能得到完全解耦[1]。一般而言，轉(zhuǎn)子磁鏈觀測有兩種方法:電流模型法和電壓模型法。磁鏈的電流模型觀測法中需要電機轉(zhuǎn)子時間常數(shù)，而轉(zhuǎn)子時間常數(shù)易受溫度和磁飽和影響。為克服這些缺點，需要對電機的轉(zhuǎn)子參數(shù)進行實時觀測，但這樣將使得系統(tǒng)更加的復雜。磁鏈的電壓模型觀測法中不含轉(zhuǎn)子參數(shù)，受電機參數(shù)變化的影響較小。矢量控制計算量大，要求具有一定的實時性，從而對控制芯片的運算速度提出了更高的要求。 本文介紹了一種異步電機矢量控制系統(tǒng)的設計方法，采用了電壓模型觀測器[2]對轉(zhuǎn)子磁鏈進行估計，針對積分環(huán)節(jié)的誤差積累和直流漂移問題，采用了一種帶飽和反饋環(huán)節(jié)的積分器[3]來代替電壓模型觀測器中的純積分環(huán)節(jié)。整個算法在tms320f2812 dsp芯片上實現(xiàn)，運算速度快，保證了系統(tǒng)具有很好的實時性。
上傳時間： 2013-04-24
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本文以星載圖像數(shù)據(jù)的壓縮與加密為背景，對CCSDS圖像壓縮算法和AES數(shù)據(jù)加密算法做了深入研究。文章的主要工作包括： (1)實現(xiàn)了CCSDS圖像壓縮算法的C程序，并且與SPIHT算法和JPEG2000算法在星載圖像壓縮領域做了簡單的對比； (2)對原始CCSDS圖像壓縮算法進行了改進。實驗結(jié)果表明，改進后的算法在提升算法性能的同時，降低了算法的復雜度； (3)研究了AES數(shù)據(jù)加密標準，并實現(xiàn)了該算法的C程序； (4)用VerilogHDL語言實現(xiàn)了CCSDS圖像壓縮算法和AES數(shù)據(jù)加密算法的編碼器； (5)在FPGA硬件平臺上，驗證了這兩種算法編碼器的正確性和有效性。
上傳時間： 2013-04-24
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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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H.264作為新一代視頻編碼標準，相比上一代視頻編碼標準MPEG2，在相同畫質(zhì)下，平均節(jié)約64﹪的碼流。該標準僅設定了碼流的語法結(jié)構(gòu)和解碼器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)靈活性極大，其規(guī)定了三個檔次，每個檔次支持一組特定的編碼功能，并支持一類特定的應用，因此。H.264的編碼器的設計可以根據(jù)需求的不同而不同。 H.264雖然具有優(yōu)異的壓縮性能，但是其復雜度卻比一般編碼器高的多。本文對H.264進行了編碼復雜度分析，并統(tǒng)計了整個軟件編碼中計算量的分布。H.264中采用了率失真優(yōu)化算法，提高了幀內(nèi)預測編碼的效率。在該算法下進行幀內(nèi)預測時，為了得到一個宏塊的預測模式，需要進行592次率失真代價計算。因此為了降低幀內(nèi)預測模式選擇的計算復雜度，本文改進了幀內(nèi)預測模式選擇算法。實踐證明，在PSNR值的損失可以忽略不計的情況下，該算法相比原算法，幀內(nèi)編碼時間平均節(jié)約60﹪以上，對編碼的實時性有較大幫助。 為了實現(xiàn)實時編碼，考慮到FPGA的高效運算速度和使用靈活性，本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實現(xiàn)。首先研究了H.264編碼器硬件實現(xiàn)架構(gòu)，并對影響編碼速度，且具有硬件實現(xiàn)優(yōu)越性的幾個重要部分進行了算法研究和FPGA.實現(xiàn)。本文主要研究了H.264編碼器中整數(shù)DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數(shù)DCT變換等部分。分別對這些模塊進行了綜合和時序仿真，并將驗證后通過的系統(tǒng)模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中，進行了在線測試，驗證了該系統(tǒng)對輸入的殘差數(shù)據(jù)實時壓縮編碼的功能。 本文對H.264編碼器幀內(nèi)預測模式選擇算法的改進，算法實現(xiàn)簡單，對軟件編碼的實時性有很大幫助。本文對在單片F(xiàn)PGA上實現(xiàn)H.264編碼器做出了探索性嘗試，這對H.264編碼器芯片的設計有著積極的借鑒性。
標簽： FPGA 264 幀內(nèi)預測 算法優(yōu)化
上傳時間： 2013-05-25
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本文從AES的算法原理和基于ARM核嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)著手，研究了AES算法的設計原則、數(shù)學知識、整體結(jié)構(gòu)、算法描述以及AES存住的優(yōu)點利局限性。 針對ARM核的體系結(jié)構(gòu)及特點，對AES算法進行了優(yōu)化設計，提出了從AES算法本身和其結(jié)構(gòu)兩個方面進行優(yōu)化的方法，在算法本身優(yōu)化方面是把加密模塊中的字節(jié)替換運算、列混合運算和解密模塊中的逆列混合運算中原來的復雜的運算分別轉(zhuǎn)換為簡單的循環(huán)移位、乘和異或運算。在算法結(jié)構(gòu)優(yōu)化方面是在輸入輸山接口上采用了4個32位的寄存器對128bits數(shù)據(jù)進行了并行輸入并行輸出的優(yōu)化設計；在密鑰擴展上的優(yōu)化設計是采用內(nèi)部擴展，即在進行每一輪的運算過程的同時算出下一輪的密鑰，并把下一輪的密鑰暫存在SRAM里，使得密鑰擴展與加/解密運算并行執(zhí)行；加密和解密優(yōu)化設計是將輪函數(shù)查表操作中的四個操作表查詢工作合并成一個操作表查詢工作，同時為了使加密代碼在解密代碼中可重用，節(jié)省硬件資源，在解密過程中采用了與加密相一致的過程順序。 根據(jù)上述的優(yōu)化設計，基于ARM核嵌入式系統(tǒng)的ADS開發(fā)環(huán)境，提出了AES實現(xiàn)的軟硬件方案、AES加密模塊和解密模塊的實現(xiàn)方案以及測試方案，總結(jié)了基于ARM下的高效編程技巧及混合接口規(guī)則，在集成開發(fā)環(huán)境下對算法進行了實現(xiàn)，分別得出了初始密鑰為128bits、192bits和256bits下的加密與解密的結(jié)果，并得劍了正確驗證。在性能測試的過程中應用編譯器的優(yōu)化選項和其它優(yōu)化技巧優(yōu)化了算法，使算法具有較高的加密速度。
標簽： ARM AES 嵌入式系統(tǒng) 算法優(yōu)化
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，隨著計算機、微電子、通信及網(wǎng)絡技術、信息技術的發(fā)展、數(shù)字化產(chǎn)品的普及，嵌入式系統(tǒng)滲透到了各個領域，已經(jīng)成為計算機領域的一個重要組成部分，成為新興的研究熱點，嵌入式軟件也在整個軟件產(chǎn)業(yè)中占據(jù)了重要地位。一個好的調(diào)試工具對軟件產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)周期的促進作用是不言而喻的，使得嵌入式調(diào)試工具成為了人們關注的重點。目前使用集成開發(fā)環(huán)境配合JTAG調(diào)試器進行開發(fā)是目前采用最多的一種嵌入式軟件開發(fā)調(diào)試方式。國內(nèi)在JTAG調(diào)試器開發(fā)領域中相對落后，普遍采用的是國外的工具產(chǎn)品。因此開發(fā)功能強大的嵌入式調(diào)試系統(tǒng)具有重要的實際意義。 當前嵌入式系統(tǒng)中尤其流行和值得關注的是ARM系列的嵌入式處理器。為此本課題的目標就是設計并實現(xiàn)一個應用于ARM平臺的JTAG調(diào)試系統(tǒng)。GDB是一個源碼開放的功能強大的調(diào)試器，可以調(diào)試各種程序，包括 C、C++、JAvA、PASCAL、FORAN和一些其它的語言，還包括GNU所支持的所有微處理器的匯編語言。此外GDB同目標板交換信息的能力相當強，勝過絕大多數(shù)的商業(yè)調(diào)試內(nèi)核，因此使用GDB不僅能夠保證強大的調(diào)試功能，同時可以降低調(diào)試系統(tǒng)的開發(fā)成本。為此本課題在對邊界掃描協(xié)議、ARM7TDMI片上仿真器Embedded-ICE和GDB遠程調(diào)試協(xié)議RSP做了深入研究的基礎上，實現(xiàn)了GDB調(diào)試器對嵌入式JTAG調(diào)試的支持。此外設計中還把可重夠計算技術引入到硬件JTAG協(xié)議轉(zhuǎn)換器的開發(fā)設計中，使調(diào)試器硬件資源可復用、易于升級，并大大提高了數(shù)據(jù)的傳輸速度。從而實現(xiàn)了一個低成本的、高效的、支持源代碼級調(diào)試的JTAG調(diào)試系統(tǒng)。
標簽： 嵌入式 調(diào)試系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-04
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通用異步收發(fā)器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是廣泛使用的串行傳輸協(xié)議。串行外設用到異步串行接口一般采用專用集成電路實現(xiàn)。但是這類芯片一般包含許多輔助模塊，而時常不需要使用完整的UART的功能和輔助功能，或者當在FPGA上設計時，需要將UART功能集成到FPGA內(nèi)部而不能使用芯片。藍牙主機控制器接口則是實現(xiàn)主機設備與藍牙模塊之間互操作的控制部件。當在使用藍牙設備的時候尤其是在監(jiān)控場所，接口控制器在控制數(shù)據(jù)與計算機的傳輸上就起了至關重要的作用。 論文針對信息技術的發(fā)展和開發(fā)過程中的實際需要，設計了一個藍牙HCI-UART(Host Controller Interface-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)控制接口的模塊。使用VHDL將其核心功能集成，既可以單獨使用，也可集成到系統(tǒng)芯片中，并且整個設計緊湊、穩(wěn)定且可靠，其用途廣泛，具有一定的使用價值。 本設計采用TOP-DOWN設計方法，整體上分為UART接口和藍牙主機控制器接口兩部分。首先根據(jù)UART和藍牙主機控制器接口的實現(xiàn)原理和設計指標要求進行系統(tǒng)設計，對系統(tǒng)劃分模塊以及各個模塊的信號連接；然后進行模塊設計，設計出每個模塊的功能，并用VHDL語言編寫代碼來實現(xiàn)模塊功能；再使用ISE8.2I自帶的仿真器對各模塊進行功能仿真和時序仿真；最后進行硬件驗證，在Virtex-II開發(fā)板上對系統(tǒng)進行功能驗證。實現(xiàn)了發(fā)送、接收和波特率發(fā)生等功能，驗證了結(jié)果，表明設計正確，功能良好，符合設計要求。
上傳時間： 2013-04-24
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