USB(UniversalSerialBus，通用串行總線)是當(dāng)今消費電子產(chǎn)品和儀器設(shè)備中應(yīng)用最廣的接口協(xié)議之一，然而目前國內(nèi)的USB芯片只有極少數(shù)幾款，產(chǎn)品研究善處于起步階段，絕大部分產(chǎn)品主要由國外的IC設(shè)計芯片廠商如Cypress、NEC等一些國際著名公司提供。因而，如果能夠自主開發(fā)設(shè)計USB芯片以替代國外同類產(chǎn)品，將會有很好的市場前景和利潤空間。 本論文課題是針對基于FPGA(FieldProgrammableGateArray，現(xiàn)場可編程門陣列器件)的數(shù)字電子產(chǎn)品應(yīng)用設(shè)計一種實際可復(fù)用的USB接口引擎軟核。該軟核主要是用于處理USB標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議包的通信處理，通過外接MCU(MultipointControlUnit，微控制器)就可以實現(xiàn)完整的USB接口通訊功能。它的功能相當(dāng)于一些USB引擎的專用芯片如：Philips的PDIUSBD12等，其優(yōu)點是結(jié)構(gòu)簡單、靈活性高、復(fù)用設(shè)計方便。 功能仿真和綜合測試結(jié)果顯示本論文所設(shè)計的接口引擎軟核符合設(shè)計要求，并且軟核的性能和市場上同類產(chǎn)品基本一致。本論文的創(chuàng)新之處在于：1、從可配置性角度出發(fā)設(shè)計了低速、全速、高速三種可選模式；2、支持最多31個可配置端點；3、采用了可綜合、可移植的RTL(RegisterTransferLevel，寄存器傳輸級)代碼設(shè)計規(guī)則，同時也開發(fā)了可綜合的驗證測試代碼；4、完全由硬件實現(xiàn)USB通信功能。
上傳時間： 2013-07-18
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諧波帶來的影響已經(jīng)嚴(yán)重危及到電力系統(tǒng)的安全、經(jīng)濟、穩(wěn)定運行。解決諧波污染的關(guān)鍵在于精確實時地確定諧波的成分、幅值和相位等因素。而今普通工業(yè)控制計算機已越來越不能滿足系統(tǒng)運行的高效性、高實時性、高穩(wěn)定運行性和高可靠性等要求，給諧波的測量帶來誤差，因而開發(fā)新一代基于ARM平臺和嵌入式Linux系統(tǒng)的電力諧波檢測裝置來滿足這些要求顯得很重要。 同時，友好的圖形界面也已經(jīng)成為人們普遍關(guān)注的一個熱點問題。電力諧波檢測裝置的圖形用戶系統(tǒng)更是存在著進程獨立、網(wǎng)絡(luò)通信能力、跨平臺等特殊需求。在眾多的圖形用戶界面軟件中，因QT/Embedded具有跨平臺、面向?qū)ο蟆⒛茉O(shè)計精美的人機界面等優(yōu)點，系統(tǒng)便選取QT/Embedded作為支撐平臺，并解決了QT/Embedded跨平臺移植和中文化等問題。 因頻譜泄露和柵欄效應(yīng)以及系統(tǒng)基本頻率的波動，普通的FFT算法不能準(zhǔn)確測量諧波和間諧波成份。為了提高測量精度，本文先用頻域插值法確定系統(tǒng)的基本頻率，以及插值多項式方法重構(gòu)時域采樣信號，接下來用FFT計算整數(shù)次諧波成份，以及頻域插值方法計算間諧波成份。 系統(tǒng)選用長沙科瑞捷機電有限公司提供的基于ARM處理器的SAM7430模塊，在此基礎(chǔ)上開發(fā)諧波檢測軟件，包括數(shù)據(jù)采集、FFT分析以及界面顯示程序。經(jīng)初步調(diào)試系統(tǒng)工作穩(wěn)定可靠，具有一定的實用參考價值。
上傳時間： 2013-08-02
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隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各種智能核儀器逐步走向自動化、智能化、數(shù)字化和便攜式的方向發(fā)展。針對傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器體積大，人機交互不友好，不方便現(xiàn)場分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脈沖幅度分析器的陸續(xù)出現(xiàn)填補了這一缺點。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以ARM為核的處理器技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴大，相比較單片機而言，它的主頻高、運算速度快，可以滿足多道脈沖幅度分析器的苛刻的時間上的要求。而且ARM處理器功耗小，適合于功耗要求比較苛刻的地方，這些方面的特點正好滿足了便攜式多道脈沖幅度分析器野外勘察的要求。同時，由于以ARM為核的處理器具有豐富的外設(shè)資源，這樣就簡化了外設(shè)電路及芯片的使用，降低了功耗并增強了產(chǎn)品的信賴性。另外，ARM芯片可以方便的移植操作系統(tǒng)，為多道脈沖幅度分析器多任務(wù)的管理和并行的處理，甚至硬實時功能的實現(xiàn)提供了前提。而且在ARM平臺使用嵌入式linux操作系統(tǒng)使多道脈沖幅度分析器的軟件易于升級。 智能化和小型化是多道脈沖幅度分析器的發(fā)展趨勢。智能化要求系統(tǒng)的自動化程度高、操作簡便、容錯性好。智能化除了需要控制軟件外，還需要軟件命令的執(zhí)行者即硬件控制電路來實現(xiàn)相應(yīng)的控制邏輯，兩者的結(jié)合才能真正的實現(xiàn)智能化。小型化要求系統(tǒng)的體積小、功耗小、便于攜帶；小型化除了要求采用微功耗的器件，還要求電路板的尺寸盡量的小且所用元件盡量的少，但小型化的同時必須保持系統(tǒng)的智能化，即不能減少智能化所要求的復(fù)雜的邏輯和時序的控制功能。為此采用高集成度的ARM芯片實現(xiàn)控制電路能滿意地同時滿足智能化和小型化的要求。在研制的多道脈沖幅度分析器中，幾乎所有的控制都可以用控制芯片來實現(xiàn)，如閾值設(shè)定、自動穩(wěn)譜以及多道數(shù)據(jù)采集，在節(jié)省了元件的數(shù)目和電路板的尺寸的同時仍能保持系統(tǒng)的智能化程度。 Linux內(nèi)核精簡而高效，可修改性強，支持多種體系結(jié)構(gòu)的處理器等，使得它是一個非常適合于嵌入式開發(fā)和應(yīng)用的操作系統(tǒng)。嵌入式Linux可以運行的硬件平臺十分廣泛，從x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他許多硬件體系結(jié)構(gòu)。目前在世界范圍內(nèi)，ARM體系結(jié)構(gòu)的SOC逐漸占領(lǐng)32位嵌入式微處理器市場，ARM處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個領(lǐng)域，例如：工業(yè)控制，無線通訊，網(wǎng)絡(luò)，消費類電子，成像等。 本課題采用三星公司生產(chǎn)的ARM(Advanced RISC Machines，先進精簡指令集機器)芯片S3C2410A設(shè)計并研制了一種便攜式的核數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計方案。利用ARM芯片豐富的外設(shè)資源對傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器進行改進和簡化。系統(tǒng)由前端探測器系統(tǒng)，以及由線性脈沖放大器、甄別電路、控制電路、采樣保持電路組成的前置電路，中央處理器模塊，顯示模塊，用戶交互模塊，存儲模塊，網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等多個模塊組成。本設(shè)計基于ARM9芯片S3C2410，并在此平臺上移植了嵌入式linux操作系統(tǒng)來進行任務(wù)的調(diào)度和處理等。 電路板核心板部分設(shè)計采用6層PCB板結(jié)構(gòu)，這樣增加了系統(tǒng)可靠性，提高了電磁兼容的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是多道脈沖幅度分析器的核心，A/D轉(zhuǎn)換直接使用了S3C2410內(nèi)置的ADC(Analog to Digital Converter,模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，在2.5 MHz的轉(zhuǎn)換時鐘下最大轉(zhuǎn)換速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采樣點每秒)，滿足了系統(tǒng)最低轉(zhuǎn)換時間≤5 μs的要求，并且控制簡單，簡化了外部接口電路。由于SD(Secure Digital Card，安全數(shù)碼卡)卡存儲容量大、攜帶方便、成本低等優(yōu)點，所以設(shè)計中采用其作為外部的數(shù)據(jù)存儲設(shè)備,其驅(qū)動部分采用SD卡軟件包，為開發(fā)帶來了方便。本設(shè)計采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示)屏作為人機交互的顯示部分，并且通過Qt/Embedded為系統(tǒng)提供圖形用戶界面的應(yīng)用框架和窗口系統(tǒng)。其中包括了波形顯示部分和用戶菜單設(shè)置部分，這樣方便了用戶操作。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存取方面是基于SQLite嵌入式小型數(shù)據(jù)庫而進行的。為了方便數(shù)據(jù)向上位機的傳輸，系統(tǒng)設(shè)計中采用XML(Extensible Markup Language，可擴展標(biāo)記語言)格式來組織傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)協(xié)議的Linux下Socket套接字編程，來進行與上位機或PC(Personal Computer,個人計算機或桌面機)等的連接和數(shù)據(jù)傳輸。
標(biāo)簽： ARMLinux 多道 分析器 脈沖幅度
上傳時間： 2013-04-24
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目前，許多高校在機房管理上使用了IC 卡，其中少數(shù)機房是使用接觸式IC卡，眾所周知，接觸式IC 卡在可靠性、易用性、安全性、高抗干擾性和工作距離方面不及非接觸式IC 卡，因此很多接觸式IC 卡基本已被非接觸式IC 卡取代。 經(jīng)過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，使用IC 卡的機房管理系統(tǒng)的基本工作方式是每個機房中配置了1個IC 卡讀寫終端和1 臺監(jiān)控機。IC 卡讀卡終端只是一個普通的讀卡器，只負(fù)責(zé)讀取卡內(nèi)信息，并通過串口等通信方式將IC 卡信息傳輸給監(jiān)控機，讀卡終端本身沒有信息存儲功能，實際的計費管理完全是通過監(jiān)控計算機控制，監(jiān)控計算機向中心服務(wù)器端定時或?qū)崟r傳輸刷卡信息。由于整個系統(tǒng)要占用一臺微機，而且中間的信息傳遞、計費環(huán)節(jié)都要由它來完成，不僅浪費資源，而且也增加了安全隱患。在這種工作模式下，會出現(xiàn)一些問題和漏洞： 1) 可靠性不高由于讀卡設(shè)備與監(jiān)控計算機之間的信息傳輸只是暫時保存在監(jiān)控計算機中，如果監(jiān)控計算機遭到病毒襲擊或者出現(xiàn)硬件故障，將出現(xiàn)無法挽回的后果。而且由于學(xué)生信息都保存在監(jiān)控計算機中，因此存在著人為偽造、篡改和徇私舞弊行為的極大可能。 2) IC卡的特點未完全體現(xiàn)IC卡除了能標(biāo)識身份外，還有電子錢包功能，能對其進行充值和扣款，但是上述方法基本上IC卡只用做標(biāo)識身份，實際的每次扣款，都是由監(jiān)控計算機和中心服務(wù)器來完成，基本與讀卡設(shè)備無關(guān)。 3) 不方便學(xué)生上機和收費管理學(xué)生每次上機刷卡，都要由監(jiān)控計算機連接中心服務(wù)器端，由中心服務(wù)器端讀出學(xué)生信息，進行核對，而且對學(xué)生的扣款需要額外的計算機軟件來進行計時和計費處理，顯得比較繁瑣。 鑒于以上問題，為提高機房管理效率，降低工作強度，并及時處理機房發(fā)生的故障，采用機房計費管理系統(tǒng)勢在必行。如果能在讀卡終端設(shè)備中完成計費的大部分功能，并且增加存儲功能，這樣就可以減少監(jiān)控計算機的負(fù)擔(dān)，甚至讀卡終端設(shè)備可以直接與中心服務(wù)器通信，不僅能增加系統(tǒng)的可靠性和安全性而且還充分利用了IC 卡的功能，還降低了財務(wù)統(tǒng)計和計算帶來的麻煩。 目前已經(jīng)應(yīng)用于機房管理的解決方案主要有3種方式，即:軟硬件結(jié)合控制方式、帳號方式和門禁方式。鑒于設(shè)計要求，并且考慮到安全、可靠、簡單等因素，如果在軟硬件結(jié)合控制方式中，把更多的任務(wù)交由讀卡終端，比如由讀卡終端來存儲數(shù)據(jù)、計費管理，同時如果讀卡終端能實現(xiàn)TCP/IP 通信，那么監(jiān)控計算機的任務(wù)就大大降低，甚至可以由讀卡終端直接與中心服務(wù)器通信。就減少了一些不必要的麻煩和安全風(fēng)險。本論文的設(shè)計就是基于這一點來進行的。 本系統(tǒng)要求數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定可靠，實時性要好，另外考慮到性價比等因素，綜合考慮選擇將μC/OS-II 操作系統(tǒng)移植到ARM7 上作為開發(fā)平臺。在此平臺基礎(chǔ)上，考慮到TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)與要采用的硬件的性能以及實現(xiàn)的成本有關(guān)。從解決這一技術(shù)問題出發(fā)，結(jié)合本論文研究的應(yīng)用對象，決定使用嵌入式操作系統(tǒng)，此種方案可以描述為嵌入式TCP/IP協(xié)議棧＋嵌入式操作系統(tǒng)＋微控制器。 本文介紹了一種基于ARM7的IC 卡機房管理終端的設(shè)計方案。該系統(tǒng)在ARM7的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的移植和TCP/IP協(xié)議棧的嵌入，能夠正確讀寫IC 卡信息，增加了SD 卡存儲功能，完成計費操作，實現(xiàn)液晶顯示功能，能夠通過以太網(wǎng)或串口直接與服務(wù)器通信。 本文詳細(xì)介紹了整個機房管理系統(tǒng)終端的硬軟件設(shè)計，給出了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ在ARM7 處理器上的詳細(xì)移植過程，介紹了一種TCP/IP協(xié)議棧和基于套接字的編程方法，同時也提供了一種多卡操作的防沖突機制。 同目前大多數(shù)機房管理系統(tǒng)相比，該系統(tǒng)有如下特點： 1) 由于使用了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，提高了系統(tǒng)的實時性和反應(yīng)時間，任務(wù)管理和調(diào)度更加方便有效。 2) 由讀卡終端來進行計費操作，降低了服務(wù)器端的工作壓力，同時降低了安全風(fēng)險。 3) 增加了數(shù)據(jù)存儲功能，提高了系統(tǒng)的可靠性，有利于數(shù)據(jù)的查詢和故障的恢復(fù)。 4) 增加了對無效卡、注銷卡和欠費卡的判斷與處理，對惡意操作或者有意或者無意的逃費操作采取了積極有效的措施。 5) 以太網(wǎng)通信克服了以往串口通信的傳輸距離短、傳輸速率慢等缺點，使得通信更加方便、高效，并且可以進行遠(yuǎn)距離傳輸和控制。
標(biāo)簽： ARM IC卡 機房管理 終端設(shè)計
上傳時間： 2013-07-09
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在工業(yè)過程中，許多對象具有滯后特性，由于純滯后的存在，使得系統(tǒng)的超調(diào)量變大，調(diào)節(jié)時間變長。因此滯后過程被公認(rèn)為較難控制的對象，而且純滯后占整個動態(tài)過程的時間越長，難控的程度越大。所以大純滯后對象的控制一直是困擾自動控制和計算機應(yīng)用領(lǐng)域的一大難題。而這類對象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過程中。因此對該問題的研究具有重大的實際意義。 傳統(tǒng)的PID配合Smith預(yù)估補償器的控制方法，對模型誤差反映比較靈敏，當(dāng)存在建模誤差或干擾時，控制效果并不能取得令人滿意的效果。近年來隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制研究的不斷深入，有些學(xué)者將它們與Smith預(yù)估控制、PID控制及預(yù)測控制等相結(jié)合，提出了針對不確定大滯后系統(tǒng)的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯，但系統(tǒng)的復(fù)雜程度和調(diào)試難度也隨之增加。因此設(shè)計簡單、快速、可靠的控制器，仍是一個重大課題。 本文首先介紹了大滯后過程的控制特點，概述了常用的大滯后過程的控制方法及其優(yōu)缺點。接著概要地介紹了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點、發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景。并針對性地介紹了ARM控制器的概況以及它的應(yīng)用領(lǐng)域。然后本文針對大滯后對象提出了自抗擾控制器與Smith預(yù)估補償器相結(jié)合的設(shè)計方案。通過仿真對比了本方案、PID配合Smith預(yù)估補償器及單一的自抗擾控制器的控制效果，表明自抗擾控制器與Smith預(yù)估補償器的結(jié)合有效地改善了大滯后對象的控制效果，增強了系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力。為驗證該控制方案的實際控制效果，我們以PCT-II型過程控制實驗裝置中的具有大滯后特性的盤管內(nèi)部的溫度為被控對象，以JX44BO開發(fā)板作為主要的控制平臺設(shè)計并完成大滯后控制實驗。所以接下來本文介紹了實現(xiàn)這個嵌入式溫度大滯后控制系統(tǒng)所涉及到的硬件平臺、系統(tǒng)框圖以及實驗內(nèi)容。然后本文介紹了嵌入式控制平臺的控制界面以及各個主要功能的程序的實現(xiàn)，以及遠(yuǎn)程客戶端程序在以太網(wǎng)通訊方面的程序?qū)崿F(xiàn)和遠(yuǎn)程客戶端程序的操作界面。最后本文給出了本次實驗的參數(shù)設(shè)置以及最終的實驗結(jié)果。實驗結(jié)果表明在實際應(yīng)用中本文所提出的方案對于大滯后對象具有較好的控制效果。
標(biāo)簽： ARM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-06-11
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隨著生物工程及醫(yī)學(xué)影像學(xué)的發(fā)展，磁共振成像在醫(yī)學(xué)診斷學(xué)方面發(fā)揮著越來越重要的角色。磁場的均勻性是大型醫(yī)療設(shè)備——核磁共振(MRI)成像的理論基礎(chǔ)，是評價該設(shè)備的一個重要的技術(shù)參數(shù)，磁場的均勻性分析也是電磁場理論分析的一個重要方向。良好、穩(wěn)定的磁場均勻性對核磁共振圖像的信噪比(SNR)的提高有重要的意義，同時也是飽和壓脂序列實現(xiàn)的唯一條件。 該課題的主要內(nèi)容是在介紹磁共振成像原理與磁共振超導(dǎo)磁體的超導(dǎo)勻場線圈的形狀及位置的基礎(chǔ)上，分析各個線圈中電流的大小與空間某點磁場強度的關(guān)系。同時借鑒磁共振成像原理，設(shè)計輔助測量水膜，對空間某一特定半徑的球體腔內(nèi)各點的磁場強度進行自動化測量。在當(dāng)前使用的被動式勻場的基礎(chǔ)上，利用分析軟件，對線圈的選擇及電流的大小進行計算與優(yōu)化。實驗結(jié)果表明效果良好，磁場均勻度有很大的改善。 采用的主要方法是利用磁共振成像原理及傅里葉轉(zhuǎn)化技術(shù)去設(shè)計一種精確、方便、快捷的勻場方法。通過計算機模擬及有限元分析的方法進行計算、優(yōu)化，最終得到理想的磁場均勻度。 良好的磁場均勻性是磁共振成像的基礎(chǔ)，是飽和壓脂序列(FATSAT)、平面回波成像(EPI)、彌散成像、頻譜分析等一系列近幾年新出現(xiàn)的先進序列實現(xiàn)的前提條件。從而為臨床醫(yī)學(xué)提供了一種先進的檢查手段，為疾病診治的及時性、準(zhǔn)確性、可靠性及病灶確切位置的判斷都提供了基礎(chǔ)。 該文所介紹的磁場均勻性測量、分析方法以及在此基礎(chǔ)上設(shè)計的勻場計算分析軟件已在多臺磁共振安裝調(diào)試過程中得到應(yīng)用，達(dá)到了預(yù)期的目的，能夠滿足現(xiàn)場調(diào)試的要求。該方法對于今后超導(dǎo)磁體磁共振的磁場均勻性調(diào)試，及在醫(yī)學(xué)影像學(xué)方面的發(fā)展有很好的應(yīng)用價值。該項技術(shù)在該領(lǐng)域的推廣必然會提高磁場均勻性的精度，推動醫(yī)學(xué)影像學(xué)及臨床診斷學(xué)的發(fā)展。并能帶來良好的社會效益及經(jīng)濟效益，具有關(guān)闊的應(yīng)用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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半導(dǎo)體技術(shù)的迅猛發(fā)展使得微控制器集成度越來越高，計算速度越來越快，價格和功耗越來越低。近年來異軍突起的一些32位ARM微控制器工作主頻高達(dá)幾百兆，很好的解決了困擾工程師們的實時性問題。 隨著計算機、通訊和控制技術(shù)的發(fā)展，工業(yè)控制系統(tǒng)正在朝著網(wǎng)絡(luò)化、分布化的方向發(fā)展。現(xiàn)場總線既是一個開放通信網(wǎng)絡(luò)，又是一種全分布控制系統(tǒng)。現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于多個工業(yè)領(lǐng)域。CAN總線即是現(xiàn)場總線的一種，它主要應(yīng)用于各種設(shè)備檢測及控制，被公認(rèn)為最有前途的現(xiàn)場總線之一。 本文基于ARM微控制器AT91RM9200，開發(fā)了一套帶有CAN總線接口的海洋氣象要素觀測系統(tǒng)。該系統(tǒng)可以掛接多個CAN總線傳感器節(jié)點，同時還具有以太網(wǎng)、USB、RS232、RS422、RS485等多種通信端口，并且可靠性高、抗干擾能力強。CAN總線傳感器節(jié)點，由傳感器、微處理器芯片(內(nèi)嵌CAN控制器)和CAN收發(fā)模塊組成，可以獨立完成某一項或多項氣象要素的數(shù)據(jù)采集，同時還能實現(xiàn)與CAN總線的數(shù)據(jù)交換。 論文首先介紹了海洋氣象要素觀測系統(tǒng)的總體設(shè)計，接著介紹了傳感器節(jié)點的CAN總線實現(xiàn)方案，然后詳細(xì)闡述了以AT91RM9200為核心的開發(fā)平臺的硬件組成及實現(xiàn)，并以此硬件平臺為基礎(chǔ)，詳細(xì)的論述了嵌入式Linux開發(fā)流程以及移植到具體硬件平臺需要完成的工作，如U－BOOT的移植、Linux內(nèi)核的編譯與裁剪、文件系統(tǒng)的制作、驅(qū)動程序的編寫、以及應(yīng)用程序的開發(fā)。
標(biāo)簽： ARM CAN 海洋氣象 測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-20
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隨著電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電能污染日益嚴(yán)重，電能質(zhì)量已成為電力部門及用戶日益關(guān)注的問題。電能質(zhì)量的好壞直接關(guān)系國民經(jīng)濟的總體效益，對電能質(zhì)量進行監(jiān)測與分析從而提高和改善電能質(zhì)量具有重要的現(xiàn)實意義。 本文根據(jù)IEC和國家標(biāo)準(zhǔn)，并且經(jīng)過對國內(nèi)外電能質(zhì)量研究現(xiàn)狀及同類產(chǎn)品進行認(rèn)真分析的基礎(chǔ)上，主要針對我國電力行業(yè)面臨的現(xiàn)狀提出了一套基于DSP和ARM的電能質(zhì)量監(jiān)測系統(tǒng)。 論文首先介紹電能質(zhì)量的相關(guān)概念、電能質(zhì)量的研究背景、國內(nèi)外電能質(zhì)量和電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的研究現(xiàn)狀，以及各項電能指標(biāo)的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)。接下來介紹了本套電能質(zhì)量監(jiān)測裝置的設(shè)計方案，說明與以往方案相比所具有的優(yōu)點。之后是系統(tǒng)的軟件設(shè)計與開發(fā)調(diào)試過程，主要是ARM軟件的設(shè)計過程，包括了工程與任務(wù)的創(chuàng)建、μC/OS-II 操作系統(tǒng)的移植和各功能模塊的設(shè)計等。最后是全文的工作總結(jié)與展望。 本文所研制的電能質(zhì)量監(jiān)測裝置滿足了合作企業(yè)的設(shè)計要求，相對以往的設(shè)計，具有實時性好，性能高，體積小，成本低等優(yōu)點，符合電能質(zhì)量監(jiān)測的最新發(fā)展要求。
標(biāo)簽： DSP ARM 電能質(zhì)量 監(jiān)測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-24
上傳用戶：shen007yue
目前在各行各業(yè)中應(yīng)用種類繁多的測量儀器隨著儀器性能指標(biāo)要求的逐漸提升以及功能的不斷拓展，對儀器控制系統(tǒng)的實時性和集成化程度等性能的要求也越來越高。目前發(fā)展的趨勢是開放式、集成度向芯片級靠攏的高實時性儀器。針對目前傳統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計存在著功能簡單、速度慢、實時性差、對數(shù)據(jù)的再加工處理能力極為有限等問題，本文根據(jù)課題需要提出了一種基于ARM+FPGA架構(gòu)的高速實時數(shù)據(jù)采集嵌入式系統(tǒng)方案，應(yīng)用在小功率半導(dǎo)體測量儀器上。方案采用三星S3C2410的ARM處理器進行管理控制，處理數(shù)據(jù)，界面顯示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用來進行高速數(shù)據(jù)采集，提高了系統(tǒng)的實時性和集成化程度。 本文首先給出了ARM+FPGA架構(gòu)的總體設(shè)計。硬件方面，簡要討論了ARM處理器的特點和優(yōu)勢，F(xiàn)PGA在高速采集和并行性上的優(yōu)勢，給出了硬件的總體結(jié)構(gòu)和主要部件及相關(guān)接口。軟件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系統(tǒng)的構(gòu)建和BootLoader的啟動以及內(nèi)核和根文件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，構(gòu)建了嵌入式Linux系統(tǒng)包括建立交叉開發(fā)環(huán)境，修改移植BootLoader和裁減移植Linux內(nèi)核，并且根據(jù)課題實際需要精簡建立了根文件系統(tǒng)。 為了滿足測量儀器的實時性，設(shè)計了ARM與FPGA的高速數(shù)據(jù)采集接口。進行了FPGA內(nèi)部與ARM接口相關(guān)部分的硬件電路設(shè)計；通過分析ARM與FPGA內(nèi)部時序的差異，針對ARM與FPGA內(nèi)部FIFO時序不匹配的問題，解決了測量儀器中高速數(shù)據(jù)采集與處理速度不匹配的問題。接著，通過研究Linux設(shè)備驅(qū)動基本原理和驅(qū)動程序的開發(fā)過程，設(shè)計了Linux下的FPGA數(shù)據(jù)采集接口驅(qū)動程序，并且實現(xiàn)了中斷傳輸。使得FPGA芯片通過高效可靠的驅(qū)動程序可以很好的與ARM進行通訊。 最后為了方便用戶操作，進行了人機交互系統(tǒng)的設(shè)計。為了降低成本和提高實用性利用FPGA芯片剩余的資源實現(xiàn)了對PS/2鍵盤鼠標(biāo)接口的控制，應(yīng)用到系統(tǒng)中，大大提高了人機交互能力；通過比較分析目前比較流行的幾種嵌入式GUI圖形設(shè)計工具的優(yōu)缺點，結(jié)合課題的實際情況選擇了MiniGUI作為課題圖形界面的開發(fā)。根據(jù)具體要求設(shè)計了適合測量儀器方面上使用的人機交互界面，并且移植到了ARM平臺上，給測量儀器的使用提供了更好的交互操作。 本課題完成了嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境的建立，針對課題實際硬件電路設(shè)計修改移植了bootloader，裁減移植了內(nèi)核以及根文件系統(tǒng)的建立；設(shè)計了FPGA內(nèi)部硬件電路，解決了接口中ARM與FPGA時序不匹配的問題，實現(xiàn)了ARM與FPGA之間的高速數(shù)據(jù)采集；設(shè)計了高速采集接口在嵌入式Linux下的驅(qū)動程序以及中斷傳輸和應(yīng)用程序；合理設(shè)計了適合測量儀器使用的人機交互界面，并巧妙設(shè)計了PS/2鍵盤鼠標(biāo)接口，進一步提高了交互操作。
標(biāo)簽： ARMFPGA 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計 測量儀器
上傳時間： 2013-06-21
上傳用戶：01010101
嵌入式系統(tǒng)是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟硬件可裁減，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)，對功能，可靠性，成本，體積，功耗嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)[1]。廣泛應(yīng)用于軍事，信息家電，無線通信設(shè)備，消費類電子產(chǎn)品，移動計算平臺等諸多領(lǐng)域，是當(dāng)今熱門的計算機開發(fā)技術(shù)。 隨著科學(xué)技術(shù)發(fā)展，人們生活水平提高，數(shù)字高清電視逐漸普及，在各大賣場，對銷售過程中展示設(shè)備也隨之提出了更高的要求。但據(jù)調(diào)查，在中國現(xiàn)有的高清播放系統(tǒng)普遍存在價格昂貴，損耗高，壽命短及外部接口少等缺陷，導(dǎo)致無法普及。 針對這一現(xiàn)狀，本課題設(shè)計了一種以嵌入式處理器ARM系列32位嵌入式EM8623芯片為硬件平臺，嵌入式實時操作系統(tǒng)uclinux為系統(tǒng)軟件平臺的高清播放系統(tǒng)。 ARM(Advanced RISC Machines)既是一種處理器架構(gòu)，又是公司的名稱，該公司主要設(shè)計處理器架構(gòu)，并將其技術(shù)授權(quán)給其他芯片廠商。該處理器架構(gòu)具有外型小，性能高等特點，多用于便攜式通訊工具，多媒體數(shù)字式消費類儀器和嵌入式系統(tǒng)解決方案等領(lǐng)域。本課題在充分考慮系統(tǒng)實用性和開發(fā)成本的基礎(chǔ)上，采用EM8623芯片為CPU，片外擴展FLASH和SDRAM存儲器。 uclinux系統(tǒng)從Linux2.0/2.4內(nèi)核派生而來，雖然是為了支持沒有MMU(虛擬內(nèi)存管理單元)的處理器而設(shè)計，但保留了操作系統(tǒng)的所有特性，為硬件平臺更好地運行提供了保證，也降低了軟件設(shè)計復(fù)雜度，提高了系統(tǒng)的實時性和靈活性，縮短了開發(fā)周期。 該高清播放系統(tǒng)具有工作時間長，性能穩(wěn)定等特點，采用面向?qū)ο蠛兔嫦蜻^程綜合編程方法，ASM，C，C++多種語言混合編程方式實現(xiàn)，使系統(tǒng)具有很高的健壯性和可擴展性。 基于ARM的高清播放系統(tǒng)在現(xiàn)場運行穩(wěn)定可靠，達(dá)到了預(yù)期的效果和實際要求。而且由于該高清播放系統(tǒng)外接接口豐富(包括常見的HDMI，S-Video，VGA，YPbPr，YCbCr)，連接使用方便，所以具有很好的市場價值，可廣泛應(yīng)用于電視銷售柜臺，化妝品展示柜臺，聯(lián)網(wǎng)廣告機等領(lǐng)域。
標(biāo)簽： ARM 播放 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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