現(xiàn)場可編程門陣列FPGA具有性能好、規(guī)模大、可重復編程、開發(fā)投資小等優(yōu)點，在現(xiàn)代電子產品中應用得越來越廣泛。隨著微電子技術的高速發(fā)展，成本的不斷下降，F(xiàn)PGA正逐漸成為各種電子產品不可或缺的重要部件。 FPGA軟件復雜的設置和不同的算法、FPGA硬件多樣的結構和豐富的功能、各個廠商互不兼容的軟硬件等差異，都不僅使如何挑選合適的軟硬件用于產品設計成為FPGA用戶棘手的問題，而且使構造一個精確合理的FPGA軟硬件性能的測試方法變得十分復雜。 基準測試是用一個基準設計集按照統(tǒng)一的測試規(guī)范評估和量化目標系統(tǒng)的軟件或硬件性能，是目前計算機領域應用最廣泛、最主要的性能測試技術。 通過分析影響FPGA軟硬件性能基準測試的諸多因素，比如基準設計的挑選、基準設計的優(yōu)化，F(xiàn)PGA軟件的設置和約等，本文基于設計和硬件分類、優(yōu)化策略分類的基準測試規(guī)范，提出了一組詳盡的度量指標。 基準測試的規(guī)范如下，首先根據(jù)測試目的配置測試環(huán)境、挑選基準設計和硬件分類，針對不同的FPGA軟硬件優(yōu)化基準設計，然后按照速度優(yōu)先最少優(yōu)化、速度優(yōu)先最大優(yōu)化、資源和功耗優(yōu)先最少優(yōu)化、資源和功耗優(yōu)先最大優(yōu)化四種優(yōu)化策略分別編譯基準設計，并收集延時、成本、功耗和編譯時間這四種性能數(shù)據(jù)，最后使用速度優(yōu)先最少優(yōu)化下的性能集、速度優(yōu)先最少優(yōu)化性能集、資源和功耗優(yōu)先最少優(yōu)化下的性能集、資源和功耗優(yōu)先最大優(yōu)化下的性能集、速度優(yōu)先最少和最大優(yōu)化之間性能集的差、速度優(yōu)先最少優(yōu)化下性能集的比較等十個度量指標量化性能，生成測試報告。 最后，本基準測試規(guī)范被應用于評估和比較Altera和Xilinx兩廠商軟硬件在低成本領域帶處理器應用方面的性能。
上傳時間： 2013-04-24
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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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二次雷達(Secondary Surveillance Radar)是民航空中管制(Air Traffic Control)和軍事敵我識別(Identification Friend or Foe)系統(tǒng)中的關鍵部分,由于這兩個應用領域都要求很高的可靠性和穩(wěn)定性,因此,二次雷達一直是國內外雷達信號處理領域的研究熱點.傳統(tǒng)的機載二次雷達應答器普遍采用中小規(guī)模集成電路和分立元件設計,其穩(wěn)定性和可靠性差,實時處理能力也很有限,無法完成高密度、大容量的應答.針對這些缺陷,本論文提出一種全新的應答數(shù)字信號處理器硬件結構,即FPGA+DSP的混合結構.這種硬件體系結構的特點是可靠性高,集成度高,通用性強,適于模塊化設計,處理速度快,能實時處理多個應答信號,以及進行置信度分析和生成報表.此項目中,本文作者主要負責FPGA部分硬件設計.FPGA主要完成雙通道數(shù)據(jù)采集、產生視頻信號和旁瓣抑制信號、計算當前飛機相對本地接收天線的方位和距離、與DSP實時交換數(shù)據(jù)、上傳報表等功能.論文詳細分析了接收機信號處理算法在FPGA中的硬件實現(xiàn)方案,在提高系統(tǒng)可靠性、堅固性以及FPGA資源的合理利用方面做了深入的探討.同時給出不同層次關鍵模塊的HDL實現(xiàn)及其時序仿真結果.
標簽： FPGA 機載 二次雷達 硬件系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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ASIC對產品成本和靈活性有一定的要求.基于MCU方式的ASIC具有較高的靈活性和較低的成本,然而抗干擾性和可靠性相對較低,運算速度也受到限制.常規(guī)ASIC的硬件具有速度優(yōu)勢和較高的可靠性及抗干擾能力,然而不是靈活性較差,就是成本較高.與傳統(tǒng)硬件(CHW)相比,具有一定可配置特性的場可編程門陣列(FPGA)的出現(xiàn),使建立在可再配置硬件基礎上的進化硬件(EHW)成為智能硬件電路設計的一種新方法.作為進化算法和可編程器件技術相結合的產物,可重構FPGA的研究屬于EHW的研究范疇,是研究EHW的一種具體的實現(xiàn)方法.論文認為面向分類的專用類可重構FPGA(ASR-FPGA)的研究,可使可重構電路粒度劃分的針對性更強、設計更易實現(xiàn).論文研究的可重構FPGA的BCH通訊糾錯碼進化電路是一類ASR-FPGA電路的具體方法,具有一定的實用價值.論文所做的工作主要包括:(1)BCH編譯碼電路的設計——求取實驗用BCH碼的生成多項式和校驗多項式及其相應的矩陣并構造實驗用BCH碼;(2)建立基于可重構FPGA的基核——構造具有可重構特性的硬件功能單元,以此作為可重構BCH碼電路的設計基礎;(3)構造實現(xiàn)可重構BCH糾錯碼電路的方法——建立可重構糾錯碼硬件電路算法并進行實驗驗證;(4)在可重構糾錯碼電路基礎上,構造進化硬件控制功能塊的結構,完成各進化RLA控制模塊的驗證和實現(xiàn).課題是將可重構BCH碼的編譯碼電路的實現(xiàn)作為一類ASR-FPGA的研究目標,主要成果是根據(jù)可編程邏輯電路的特點,選擇一種可編程樹的電路模型,并將它作為可重構FPGA電路的基核T;通過對循環(huán)BCH糾錯碼的構造原理和電路結構的研究,將基核模型擴展為能滿足糾錯碼電路需要的糾錯碼基本功能單元T;以T作為再劃分的基本單元,對FPGA進行"格式化",使T規(guī)則排列在FPGA上,通過對T的控制端的不同配置來實現(xiàn)糾錯碼的各個功能單元;在可重構基核的基礎上提出了糾錯碼重構電路的嵌套式GA理論模型,將嵌套式GA的染色體串作為進化硬件描述語言,通過轉換為相應的VHDL語言描述以實現(xiàn)硬件電路;采用RLA模型的有限狀態(tài)機FSM方式實現(xiàn)了可重構糾錯碼電路的EHW的各個控制功能塊.在實驗方面,利用Xilinx FPGA開發(fā)系統(tǒng)中的VHDL語言和電路圖相結合的設計方法建立了循環(huán)糾錯碼基核單元的可重構模型,進行循環(huán)糾錯BCH碼的電路和功能仿真,在Xilinx公司的Virtex600E芯片進行了FPGA實現(xiàn).課題在研究模型上選取的是比較基本的BCH糾錯碼電路,立足于解決基于可重構FPGA核的設計的基本問題.課題的研究成果及其總結的一套ASR-FPGA進化硬件電路的設計方法對實際的進化硬件設計具有一定的實際指導意義,提出的基于專用類基核FPGA電路結構的研究方法為新型進化硬件的器件結構的設計也可提供一種借鑒.
上傳時間： 2013-07-01
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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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本課題對DQPSK調制解調技術的FPGA實現(xiàn)進行了比較全面的研究，利用DQPSK調制技術實現(xiàn)了碼速200Kbps的調制器。調制載頻3.2MHz、帶寬180KHz、帶外抑制大于45dB，調制器設計達到預定要求。解調器硬件完成，軟件未全部實現(xiàn)，但完成了CIC濾波器、載波跟蹤環(huán)、位定時同步、并串轉換等幾個關鍵模塊的設計。對解調器做了實驗測試，驗證了相關模塊設計的正確性，解調器中重要的載波同步功能已能實現(xiàn)。 在本文中，主要介紹了DQPSK調制解調技術的FPGA實現(xiàn)。著重對差分編解碼、成形濾波器、Costas載波跟蹤環(huán)以及CIC濾波器進行了詳細敘述，對硬件設計則做了簡要的說明，給出了主要電路圖和實物圖。 在重要設計環(huán)節(jié)上，文中進行了比較細致的Matlab仿真及System View仿真，并給出了相關分析與說明。最后，采用VHDL 硬件描述語言對系統(tǒng)進行了設計與實現(xiàn)。文中對位定時同步以及CIC濾波器的可變速設計做了創(chuàng)新與改進。
上傳時間： 2013-05-22
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礦用隔爆饋電開關是煤礦井下配電系統(tǒng)的關鍵設備，作為配電開關，用于含有瓦斯或煤塵等爆炸危險環(huán)境的礦井中，控制和保護低壓供電網絡。其性能好壞直接影響著煤礦井下的生產安全和生產效率，而目前國內饋電開關普遍存在集成度低、可靠性差、智能監(jiān)控水平低等缺點。 本課題將嵌入式網絡控制系統(tǒng)應用到饋電開關中，通過對礦山供電系統(tǒng)工作原理、真空饋電開關工作原理以及基于EasyARM2200(Philips LPC2210為處理器、ARM7為內核)嵌入式網絡控制系統(tǒng)的研究，實現(xiàn)了總體網絡拓撲結構的設計和智能饋電開關控制系統(tǒng)硬件電路的設計；通過對嵌入式實時操作系統(tǒng)的移植、嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)和移植以及基于C/S模式下的套接字編程等的研究和分析，完成了監(jiān)控主機與嵌入式系統(tǒng)的通信軟件和保護控制算法的應用程序的編寫，從而實現(xiàn)了礦井地面監(jiān)控主機與井下嵌入式系統(tǒng)饋電開關的快速通信，解決了地面監(jiān)控主機對井下饋電回路及電氣開關的遠程智能監(jiān)控的難題，最終設計出一套集實時保護控制和遠程監(jiān)控功能于一身的智能型饋電開關網絡控制系統(tǒng)。 實驗結果表明：在嵌入式系統(tǒng)端的通信軟件和監(jiān)控主機端的通信軟件的驅動下，實現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)與監(jiān)控主機的快速遠程通信，通信速度快、可靠性高、可視化效果好，完全滿足了監(jiān)控系統(tǒng)的快速通信要求。 本課題的研究成果為工業(yè)控制領域提供了一個開放式、全分布、可互操作性的通信控制平臺，為提高煤礦井下設備的遠程智能監(jiān)控水平和安全操控系數(shù)提供了新的解決方法，為地面監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)更大規(guī)模、更深層次地對井下電氣設備的集中控制、分散管理奠定了理論和實踐基礎。
標簽： ARM 嵌入式網絡 中的應用 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-25
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溫度的測量和控制在工業(yè)生產中有廣泛的應用，尤其在石油、化工、電力、冶金等工業(yè)領域中，對溫度的測量和監(jiān)控是非常重要的一個環(huán)節(jié)，溫度參數(shù)是工業(yè)控制中的一項重要的指標。 本文主要研究了基于ARM9架構的嵌入式Linux系統(tǒng)在工業(yè)領域中各種爐溫控制場合中的應用。目前控制方案主要是采用傳統(tǒng)的PLC和單片機進行控制。PLC主要是針對單項工程或者重復數(shù)極少的項目，靈活性相對不足，并且體積大，成本相對較高；而單片機主要用于小型設備的控制，具有成本低，功耗低，效率高的特點，但可移植性較差。為了適應信息產業(yè)的發(fā)展，新技術革新以及產業(yè)的專業(yè)化現(xiàn)代化的發(fā)展，本文針對PLC和單片機控制的優(yōu)缺點和應用場合提出了采用ARM9嵌入式微控制器AT91RM9200和Linux操作系統(tǒng)相結合的嵌入式溫度控制系統(tǒng)，具有系統(tǒng)擴展性強、可靠性高、響應速度快、體積小等特點，為用戶提供了一種新型的控制方案。 本文首先論述了嵌入式操作系統(tǒng)的組成，接著設計了溫度控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)，主要包括CPU模塊、模擬電路模塊、存儲模塊和通信模塊四個部分：在對溫度控制系統(tǒng)的軟件部分的設計中，主要是針對Boot-Loader的移植、Linux內核移植、根文件系統(tǒng)的定制、驅動程序的編寫和應用程序的編寫五部分進行設計。 系統(tǒng)功能主要是循環(huán)采集AD通道數(shù)據(jù)，上傳AD數(shù)據(jù)到服務器，接收服務器下發(fā)的控制數(shù)據(jù)包，記錄日志等。通過在線運行測試，該系統(tǒng)穩(wěn)定可靠，采集和控制效果良好，可有效降低了生產成本和工人的勞動強度，為安全生產提供保證。
標簽： ARM 嵌入式 溫度控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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我國經濟的快速發(fā)展促進各行業(yè)對電力需求的飛速增長，電力需求側管理隨著電力系統(tǒng)管理的自動化而不斷發(fā)展起來。用電現(xiàn)場負荷監(jiān)控終端是電力需求側管理的一個重要組成部分，它為有效利用能源、合理分配能源，鼓勵用戶均衡用電，實現(xiàn)電力需求側科學管理提供了技術基礎。 負荷監(jiān)控終端利用微電子技術、電力電子技術和傳感器技術對用電現(xiàn)場的各種電能參數(shù)進行采集和全方位監(jiān)控，在電力需求側管理中承擔著重要角色。它為電力管理部門和用電企業(yè)間搭起了信息橋梁，不僅實時提供企業(yè)用電的各種信息，而且能夠及時執(zhí)行電力管理部門的遠程命令，實現(xiàn)遠程操作。電力管理部門向終端安排合理的用電方案，能夠對企業(yè)的用電實現(xiàn)宏觀調控，這對企業(yè)的長足發(fā)展和電力管理部門的合理調度電能有很好的推動作用。因此對負荷監(jiān)控終端的研究具有重大的現(xiàn)實意義。 論文對目前國內外的負荷監(jiān)控終端在的發(fā)展現(xiàn)狀進行了概述，分析了負荷監(jiān)控終端在國內的電力負荷管理技術中的地位和作用，以及當前負荷監(jiān)控終端系統(tǒng)的技術水平和實現(xiàn)方法，在研究了終端設計多項技術的基礎上，結合工程項目的要求對微處理器和操作系統(tǒng)進行了具體選型，設計了一種基于ARM 和μC/OS-Ⅱ的配變監(jiān)控終端，在基于ARM技術的LPC2124 微處理器和外圍接口芯片上，進行了終端系統(tǒng)的設計；實現(xiàn)了μCOS-Ⅱ在LPC2124MCU 上的移植；編寫了基于μC/OS-Ⅱ的API 接口函數(shù)和底層硬件驅動程序；采用多任務按優(yōu)先權調度的方式解決了任務處理的實時性，克服了傳統(tǒng)前后臺軟件在復雜的監(jiān)控終端設計中實時性差的弊端，實踐證明用這種設計思想制作的配變監(jiān)控終端能較好地滿足工程應用實際需要。
標簽： ARM 遠程 配變監(jiān)控
上傳時間： 2013-04-24
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隨著社會的進步，經濟的發(fā)展以及我國入世以后汽車行業(yè)的迅速發(fā)展，使得國內交通車輛與日劇增，隨之帶來的交通擁擠、交通堵塞、車輛盜竊等一系列問題成為人們生活中最直接的安全隱患。運用無線通信技術、ARM技術和GPS定位技術的車輛監(jiān)控系統(tǒng)可以有效的解決這些問題，滿足運輸效率和安全保障的需要，并且?guī)順O大的經濟效益和社會效益。 通過對車輛監(jiān)控系統(tǒng)和相關技術的研究與分析，本文提出了基于ARM和GPS的車輛監(jiān)控系統(tǒng)研究。與傳統(tǒng)的單片機控制的車輛監(jiān)控系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)克服了單片機系統(tǒng)因其功能簡單、無操作系統(tǒng)、程序移植性差而只能滿足簡單控制的缺點，能實現(xiàn)復雜任務的監(jiān)控，例如顯示復雜的電子地圖、數(shù)據(jù)進行復雜計算、高端產品甚至有網絡互聯(lián)和Web瀏覽功能等等。同時該系統(tǒng)采用了GPRS無線通訊方式，具有資源利用率高、傳輸速率高、計費合理等特點，解決了以往采用SMS短消息通訊技術中存在的通訊費用高、消息延時和消息丟失等問題，提高了系統(tǒng)的實時性和可靠性。 論文首先介紹了在車輛監(jiān)控系統(tǒng)中應用的GPS全球衛(wèi)星定位技術和GPRS通用無線分組業(yè)務，在GPS定位技術中介紹了GPS系統(tǒng)組成、GPS信號和編碼、定位原理以及GPS誤差；在GPRS通訊技術中介紹了GPRS的概念、GPRS網絡的總體結構、GPRS的主要優(yōu)點及發(fā)展動向。 論文隨后分為車輛監(jiān)控系統(tǒng)總體結構與功能、車載端的研究與設計、監(jiān)控中心的研究與數(shù)據(jù)庫設計三大部分進行介紹。車輛監(jiān)控系統(tǒng)由車載端、監(jiān)控中心和兩者之間的通訊網絡三部分組成，車載端主要由GPS定位模塊、GPRS通信模塊和ARM數(shù)據(jù)處理與控制模塊這三大模塊構成；監(jiān)控中心包括Internet接入設備、中心服務器、監(jiān)控端計算機以及一些輔助設備等。車載端分布在各個移動車輛上，負責接受OPS衛(wèi)星定位信息，通過數(shù)據(jù)控制處理器解算出車輛所處的位置坐標，坐標數(shù)據(jù)經過處理后通過GPRS模塊，最后將數(shù)據(jù)通過通訊網絡GPRS發(fā)送到監(jiān)控中心的信息服務器，信息服務器將收到的車臺數(shù)據(jù)經過預處理之后分發(fā)給監(jiān)控終端。
標簽： ARM GPS 車輛監(jiān)控 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-14
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