激光測距技術被廣泛應用于現(xiàn)代工業(yè)測量、航空與大地的測量、國防及通信等諸多領域。本文從已獲得廣泛應用的脈沖激光測距技術入手，重點分析了近年提出的自觸發(fā)脈沖激光測距技術(STPLR)特別是其中的雙自觸發(fā)脈沖激光測距技術(BSTPLR)，通過分析發(fā)現(xiàn)其核心部件之一就是用于測量激光脈沖飛行時間(周期)的高精度高速計數(shù)器，而目前一般的方式是采用昂貴的進口高速計數(shù)器或?qū)Ｓ眉呻娐?ASIC)來完成，這使得激光測距儀在研發(fā)、系統(tǒng)的改造升級和自主知識產(chǎn)權保護等諸多方面受到制約，同時在其整體性能上特別是在集成化、小型化和高可靠性方面帶來阻礙。為此，本文研究了采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)來實現(xiàn)脈沖激光測距中的高精度高速計數(shù)及其他相關功能，基本解決了以上存在的問題。 論文通過對雙自觸發(fā)脈沖激光測距的主要技術要求和技術指標進行分析，對其中的信號處理單元采用了FPGA+單片機的設計形式。由FPGA主控芯片(EPF10K20TC144-4)作為周期測量模塊，在整個測距系統(tǒng)中是信號處理的核心部件，借助其用戶可編程特性及很高的內(nèi)部時鐘頻率，設計了專用于BSTPLR的高速高精度計數(shù)芯片，負責對測距信號產(chǎn)生電路中的時刻鑒別電路輸出信號進行計數(shù)。數(shù)據(jù)處理模塊則主要由單片機(AT89C51)來實現(xiàn)。系統(tǒng)可以通過鍵盤預置門控信號的寬度以均衡測量的精度和速度，測量結果采用7位LED數(shù)碼管顯示。本設計在近距離(大尺寸)范圍內(nèi)實驗測試時基本滿足設計要求。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著微電子技術的發(fā)展，可編程邏輯器件取得了迅速的發(fā)展，其功能日益強大，F(xiàn)PGA內(nèi)部可用邏輯資源飛速增長，近來推出的FPGA都針對數(shù)字信號處理的特點做了特定設計，集成了存儲器、鎖相環(huán)（PLL）、硬件乘法器、DSP模塊等，通過使用各個公司提供的FPGA開發(fā)軟件使用硬件描述語言，可以實現(xiàn)特定的信號處理算法，如FFT、FIR等算法，為電子設計工程師提供了新的選擇。實時圖像處理系統(tǒng)采用FPGA+DSP的結構來完成整個復雜的圖像處理算法。將圖像處理算法進行分類，F(xiàn)PGA和DSP份協(xié)作發(fā)揮各自的長處，對于算法實現(xiàn)簡單、運算量大、實時性高的這類處理過程由大容量高性能的FPGA實現(xiàn)，DSP則用來處理經(jīng)過預處理后的圖像數(shù)據(jù)，來運行算法結構復雜，乘加運算多的算法。整個系統(tǒng)主要包括FPGA處理單元、DSP處理單元以及PCI接口通訊三個部分。主要取得的了以下的研究成果：（1）研究了FPGA的工作原理及應用，完成了Stratix芯片的選型。設計了數(shù)字圖像處理板的電路原理圖和PCB設計圖。并對電路板進行調(diào)試，工作正常。（2）完成了FPGA程序下載電纜的PCB電路設計，并調(diào)試成功，應用到FPGA的調(diào)試下載配置中，取得了良好的實驗與經(jīng)濟效果。（3）充分利用FPGA的設計開發(fā)軟件與工具，完成了中值濾波、形態(tài)學濾波和自適應閾值的FPGA實現(xiàn)，并給出了詳細的實現(xiàn)過程。將算法下載到FPGA芯片，經(jīng)過試驗調(diào)試，達到要求。（4）研究了PCI接口通訊的實現(xiàn)方式，選用PCI9054芯片實現(xiàn)通訊，完成PCI接口電路設計，經(jīng)過調(diào)試，實現(xiàn)了中斷、DMA等方式，滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆＃?）學習了C6701DSP芯片的工作特性以及內(nèi)部功能結構，完成了DSP外圍存儲器的擴展、時鐘信號發(fā)生以及電源模塊等外圍電路的設計。
上傳時間： 2013-07-22
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IEEE802旗下的無線網(wǎng)絡協(xié)議引領了無線網(wǎng)絡領域的新革命，其不斷提升的速度優(yōu)勢滿足了人們對于高速無線接入的迫切要求，在這其中，OFDM技術所起的作用不可小覷。隨著FPGA、信號處理和通信技術的發(fā)展，OFDM的應用得到了長足的進步。在此情況下，以OFDM技術為核心實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑蜋C系統(tǒng)顯得應情應景而且必要。 本課題在深入理解OFDM技術的同時，結合相應的EDA工具對系統(tǒng)進行建模并基于IEEE802.11a物理層標準給出了一種OFDM基帶傳輸?shù)南到y(tǒng)實現(xiàn)方案。整個設計采用目前主流的自頂向下的設計方法，由總體設計至詳細設計逐步細化。 在系統(tǒng)功能模塊的FPGA實現(xiàn)過程中，針對XilinxVirtex-Ⅱ芯片對各個模塊進行了詳細設計，通過采用雙端口RAM、流水、乒乓結構等處理實現(xiàn)高速的同步的信道編碼的功能模塊；通過比較符號定時的不同算法，給出了基于MultiplierlessCorrelator的實現(xiàn)結構并給出了仿真波形圖，驗證了采用該算法后符號定時模塊的資源耗費大大降低而功能卻依然和基于乘法器的符號定時模塊相當；通過對Viterbi算法進行簡化，給出了(2，1，6)卷積碼的4比特軟判決Viterbi解碼器的設計和實現(xiàn)。最后根據(jù)系統(tǒng)所選芯片XC2V3000給出了具有較高配置靈活性的基于SystemACE配置方案的FPGA的硬件原理圖設計和PCB設計。 本文首先以無線局域網(wǎng)和IEEE802無線網(wǎng)絡家族引出OFDM技術發(fā)展、研究價值及OFDM的優(yōu)缺點，接下來從OFDM原理入手，簡要說明了OFDM的基本要素以及目前的研究熱點，之后在介紹完IEEE802.11a物理層標準的同時給出了本原型機系統(tǒng)的總體設計方案，并從硬件語言設計和FPGA硬件原理設計兩方面給出了該系統(tǒng)的詳細設計。 隨著OFDM技術的普及以及未來通信技術對OFDM的青睞，相信本論文的工作對OFDM基帶傳輸系統(tǒng)的原型設計和實現(xiàn)具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-07-13
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軟件無線電是二十世紀九十年代提出的一種實現(xiàn)無線通信的體系結構，被認為是繼模擬通信、數(shù)字通信之后的第三代無線電通信技術。它的中心思想是：構造一個開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，并使寬帶模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，從而將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結構形式，綜述了軟件無線電的幾項關鍵技術及其最新研究進展。其中調(diào)制解調(diào)模塊是軟件無線電系統(tǒng)中的重要部分，集中體現(xiàn)了軟件無線電最顯著的優(yōu)點——靈活性。目前這一部分的技術實現(xiàn)手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發(fā)展，可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構能力，成為實現(xiàn)軟件無線電技術的重要手段。 本論文調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設計，選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對象，采用SystemView軟件作為系統(tǒng)級開發(fā)工具進行集成化設計。在實現(xiàn)系統(tǒng)仿真和FPGA整體規(guī)劃后，著重分析用VHDL實現(xiàn)其中關鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調(diào)制解調(diào)方式轉(zhuǎn)換的方法。同時，在設計中成功地調(diào)用了Xilinx公司的IP核，實現(xiàn)了設計復用。由于FPGA內(nèi)部邏輯可以根據(jù)需要進行重構，因而硬件的調(diào)試和升級變得很容易，而內(nèi)嵌CPU使信號處理過程可以用軟件進行控制，充分體現(xiàn)了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究，初步驗證了在FPGA內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制解調(diào)過程及控制的技術可行性和應用的靈活性，并對將來的擴展問題進行了研究和討論，為實現(xiàn)完整的軟件無線電系統(tǒng)奠定了基礎。
標簽： FPGA 軟件無線電 調(diào)制解調(diào)
上傳時間： 2013-04-24
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本論文主要對無線擴頻集成電路設計中的信道編解碼算法進行研究并對其FPGA實現(xiàn)思路和方法進行相關研究。 近年來無線局域網(wǎng)IEEE802.11b標準建議物理層采用無線擴頻技術，所以開發(fā)一套擴頻通信芯片具有重大的現(xiàn)實意義。無線擴頻通信系統(tǒng)與常規(guī)通信相比，具有很強的抗干擾能力，并具有信息蔭蔽、多址保密通信等特點。無線信道的特性較復雜，因此在無線擴頻集成電路設計中，加入信道編碼是提高芯片穩(wěn)定性的重要方法。 在了解擴頻通信基本原理的基礎上，本文提出了“串聯(lián)級聯(lián)碼+兩次交織”的信道編碼方案。串聯(lián)的級聯(lián)碼由外碼——(15，9，4)里德-所羅門(Reed-Solomon)碼，和內(nèi)碼-(2，1，3)卷積碼構成，交織則采用交織深度為4的塊交織。重點對RS碼的時域迭代譯碼算法和卷積碼的維特比譯碼算法進行了詳細的討論，并完成信道編譯碼方案的性能仿真及用FPGA實現(xiàn)的方法。 計算機仿真的結果表明，采用此信道編碼方案可以較好的改善現(xiàn)有仿真系統(tǒng)的誤符號率。 本論文的內(nèi)容安排如下：第一章介紹了無線擴頻通信技術的發(fā)展狀態(tài)以及國內(nèi)外開發(fā)擴頻通信芯片的現(xiàn)狀，并給出了本論文的研究內(nèi)容和安排。第二章主要介紹了擴頻通信的基本原理，主要包括擴頻通信的定義、理論基礎和分類，直接序列擴頻通信方式的數(shù)學模型。第三章介紹了基本的信道編碼原理，信道編碼的分類和各自的特點。第四章給出了本課題選擇的信道編碼方案——“串聯(lián)級聯(lián)碼+兩次交織”，詳細討論了方案中里德-所羅門(Reed-Solomon)碼和卷積碼的基本原理、編碼算法和譯碼算法。最后給出編碼方案的實際參數(shù)。第五章對第四章提出的編碼方案進行了性能仿真。第六章結合項目實際，討論了FPGA開發(fā)基帶擴頻通信系統(tǒng)的設計思路和方法。首先對FPGA開發(fā)流程以及實際開發(fā)的工具進行了簡要的介紹，然后給出了擴頻通信系統(tǒng)的總體設計。對發(fā)射和接收子系統(tǒng)中信道編碼、解碼等相關功能模塊的實現(xiàn)原理和方法進行分析。第七章對論文的工作進行總結。
上傳時間： 2013-07-18
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本文以某型號接收機的應用為背景，主要論述了如何實現(xiàn)基于FPGA的參數(shù)化的Viterbi譯碼器的知識產(chǎn)權(IP)核。文中詳細論述了譯碼器的內(nèi)部結構、VerilogHDL(硬件描述語言)實現(xiàn)、仿真測試等。這些可變的參數(shù)包括：碼型、ACS(加比選)單元的數(shù)目、軟判決比特數(shù)、回溯深度等。用戶可以根據(jù)自己的需要設置不同的參數(shù)由開發(fā)工具生成不同的譯碼器用于不同的系統(tǒng)。 本文的創(chuàng)新之處在于,針對FPGA的內(nèi)部結構提出了一種新的累加度量RAM的組織形式，大大節(jié)省了嵌入式RAM塊；提出了一種新的累加度量值的歸一化辦法；此外還給出了用Matlab建模得到軟判決信息輔助仿真工具進行電路仿真的方法，大大提高了仿真的速度。 所設計的(2，1，7)連續(xù)型5比特軟判決譯碼器已經(jīng)應用于某型號接收機，經(jīng)受了實際應用的考驗產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。
上傳時間： 2013-04-24
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混合信號示波器 (MSO) 已成為 當今嵌入設備設計師的首選工具。 安捷倫科技公司 (前惠普公司) 于 1996年推出了首款MSO，并于近日 推出了第三代MSO。所有主要示波 器廠商現(xiàn)在都可提供混合信號示波 器。MSO在基礎示波器功能中增加 了16 個或更多邏輯分析儀采集信 道，及串行總線觸發(fā)和協(xié)議解碼功 能，研發(fā)工程師和技術人員可更快 調(diào)試其混合信號設計。MSO可彌補 傳統(tǒng)數(shù)字存儲示波器 (DSO) 和當今 更加復雜的邏輯分析儀及串行總線 協(xié)議分析儀之間的差距。那么MSO 與傳統(tǒng)DSO 相比，有哪些改善? 不 同廠商的MSO 之間的差別是什么?
標簽： 數(shù)字示波器 死區(qū)時間
上傳時間： 2013-04-24
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生物識別技術代表了未來身份驗證技術的發(fā)展方向，而指紋識別技術又是最可靠、最有效的生物識別技術之一。目前，指紋識別技術是優(yōu)于其它生物識別技術的身份鑒別方法。這是因為人的指紋各不相同、終生基本不變的特點已經(jīng)得到公認，特別是現(xiàn)有的指紋識別算法已達到識別迅速、準確可靠的水平，是完全可以商業(yè)化的生物識別技術。 傳統(tǒng)的指紋識別系統(tǒng)多是基于PC平臺，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平臺上，在獲得了較高速度和開發(fā)效率的同時，缺點也是顯而易見的，其體積龐大，成本較高。而已有的嵌入式指紋識別系統(tǒng)多是基于單片機和DSP的，不是在運算速度上受到硬件限制，就是在系統(tǒng)的擴展性、可維護性及用戶交互上有諸多不足。 近年來指紋識別應用的普及對自動指紋識別系統(tǒng)的便攜性和易用性提出了更高的要求，指紋識別技術正向著小型化和嵌入式的方向發(fā)展。在微電子領域，以ARM、DSP、FPGA為代表的嵌入式微處理器的性能飛速提高，為構建嵌入式系統(tǒng)提供了硬件保證。 ARM是當前最為流行的32位RISC處理器架構，目前ARM占RISC處理器市場的七成左右。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，被設計用于手持設備和通用嵌入式系統(tǒng)。 嵌入式系統(tǒng)對操作系統(tǒng)和其上運行的軟件有特別的要求。針對本課題所采用的ARM硬件平臺，詳細介紹了嵌入式操作系統(tǒng)Arm-Linux的移植。分別說明了交叉編譯工具鏈的安裝、引導裝載器的移植和Linux內(nèi)核的裁減和交叉編譯過程。為了運行應用程序，還介紹了文件系統(tǒng)的構建。 指紋識別系統(tǒng)需要指紋采集設備。FPS200是Veridicom公司推出的第三代半導體指紋傳感器，是一款專為嵌入式系統(tǒng)設計的高性能、低成本、低功耗的電容式固態(tài)指紋傳感器。本文詳細闡述了基于FPS200的USB接口指紋采集卡的設計與實現(xiàn)。 指紋圖像處理與匹配是整個系統(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。指紋匹配是自動指紋識別中的一個難點。現(xiàn)有的指紋匹配方法大致可以歸結為圖形匹配和人工神經(jīng)網(wǎng)絡匹配兩大類，本文提出的基于線段的特征點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。隨著嵌入式技術的飛速發(fā)展，用戶交互界面也由傳統(tǒng)的字符界面向圖形界面轉(zhuǎn)變，圖形用戶界面系統(tǒng)得到了長足的發(fā)展。MiniGUI 是一個非常適合于工業(yè)控制實時系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)的可定制的、小巧的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。本文介紹了基于MiniGUI的可視化指紋識別軟件設計。 綜上所述，本文針對特定硬件條件，構建了定制的嵌入式操作系統(tǒng)；設計了支持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嵌入式系統(tǒng)的實際情況進行了優(yōu)化；利用MiniGUI圖形支持庫完成了界面美觀友好的可視化指紋識別程序。系統(tǒng)具有安全可靠、易于擴展、性價比高等優(yōu)點。
標簽： ARM 嵌入式 指紋識別系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-02
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當代科學技術突飛猛進，極大促進了自動識別技術的發(fā)展——條形碼、光學字符識別、磁條(卡)、工C卡、語音識別、視覺識別、RFID等，其中，RFID無疑是最為前沿的自動識別技術，是一種非接觸式的識別技術；同時，隨著另外一項技術——嵌入式技術的飛速發(fā)展，機構小巧、性能優(yōu)越、價格便宜、操作簡便的手持式數(shù)據(jù)自動讀寫設備發(fā)展尤為迅速。具體說來，一款好的手持式RFID讀寫器適用于工作現(xiàn)場，可以供工作人員對現(xiàn)場物品信息進行自動收集，而隨著嵌入式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡技術的應用，使讀寫器不僅有數(shù)據(jù)采集功能，而且可以對數(shù)據(jù)進行分析以供管理決策。在這其中，操作系統(tǒng)、芯片、總線、接口技術成為讀寫器的內(nèi)核，嵌入式系統(tǒng)成為技術的代表。 隨著嵌入式操作系統(tǒng)(如linux、wirice.net)的出現(xiàn)，使得軟件開發(fā)人員在嵌入式系統(tǒng)和普通pc機上進行應用軟件開發(fā)不會感到太大的差別(借助于交叉開發(fā)環(huán)境，即在pc機上編譯連接，但生成的是目標機代碼)。但是，對于那些應用軟件開發(fā)者，往往對某一行業(yè)軟件開發(fā)比較熟悉卻對硬件有些陌生，熟悉硬件原理(嵌入式處理器架構、部件工作原理等)恰恰是構建一個嵌入式系統(tǒng)所必須的。因此，構建一個性能穩(wěn)定、持續(xù)工作時間長、完善數(shù)據(jù)接口、方便讀寫器接口的手持式設備成為了當今一個比較熱門的技術領域。本項目就是根據(jù)以上事實，先分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，再根據(jù)項目需求、生產(chǎn)成本以及RFID應用開發(fā)者的要求，決定采用以ARM920T為內(nèi)核的$3C2410為嵌入式處理器、微軟公司力推的wiIice.net為嵌入式操作系統(tǒng)，設計開發(fā)了供RFID應用軟件開發(fā)者使用的手持式RFID讀寫器。針對手持式設備的特點和實際要求，對讀寫器軟硬件系統(tǒng)整體結構進行了規(guī)劃，完成了時鐘電路、nand flash存儲器接口電路、SDRAM電路、串行接口電路、RFID讀寫模塊接口電路、USB接口電路、無線通信模塊接口電路、LCD/觸摸屏接口電路的設計，并開發(fā)了讀寫器的二次發(fā)API;在wince.net平臺下，利用platform builder工具定制了適于讀寫器的操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了嵌入式操作系統(tǒng)的設計，最后對整個系統(tǒng)進行了測試。
上傳時間： 2013-06-21
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按照公安部規(guī)定，我國從 2004 年開始換發(fā)第二代居民身份證，預計到 2008 年基本完成第二代居民身份證的換發(fā)工作。第二代身份證與第一代身份證最大的區(qū)別在于：它的內(nèi)部嵌入了一枚指甲蓋大小的非接觸式 IC 芯片，該芯片內(nèi)存儲有姓名、性別等9項信息。本課題設計出一款基于 ARM 和 GPRS 技術的第二代身份證無線手持閱讀器，該閱讀器能讀出第二代身份證內(nèi) IC 卡信息，并可通過 GPRS 網(wǎng)絡將信息進行無線傳輸。 本文以該閱讀器的設計為主線，論述的主要內(nèi)容如下： 1．介紹了課題背景及意義。全國 9 億第二代身份證的換發(fā)，必然帶來各行業(yè)對閱讀器的大量需求，而現(xiàn)有閱讀器的弊端促使了對閱讀器做更深入的研究。 2．介紹了相關概念及技術，包括：無線射頻識別技術、ISO/IEC14443 協(xié)議、嵌入式系統(tǒng)、ARM、GPRS技術等。 3．詳細介紹了該閱讀器的硬件設計方法，并給出主要硬件模塊電路原理圖及其 PCB 板設計方法，同時也簡單介紹了硬件的焊接和調(diào)試過程。 4．詳細介紹了該閱讀器的軟件設計方法，包括：讀卡模塊驅(qū)動程序、GPRS 模塊驅(qū)動程序、人機對話模塊驅(qū)動程序、I/O 口驅(qū)動程序的流程圖和部分代碼。 5．為使該閱讀器安全可靠地運行，對閱讀器進行了各種功能測試，包括：讀卡功能、GPRS 數(shù)據(jù)傳輸功能、人機接口功能。 通過功能測試，該閱讀器能準確讀取第二代身份證內(nèi)信息并通過GPRS 網(wǎng)絡成功將信息發(fā)送出去。該閱讀器與市面上現(xiàn)有的閱讀器相比，具有可脫機操作、無線傳輸、小巧靈便的優(yōu)點。由于該閱讀器軟件采用模塊化的設計方法，可以方便移植到其他非接觸卡閱讀器中，因此本閱讀器具有非常廣泛的應用前景。
上傳時間： 2013-06-10
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