無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一項(xiàng)融合計(jì)算機(jī)技術(shù)、半導(dǎo)體技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)等的新興技術(shù)，它在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、醫(yī)療、交通等各個(gè)領(lǐng)域均有廣闊的應(yīng)用前景。無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)中包含眾多關(guān)鍵技術(shù)，因此需要一種功能強(qiáng)大的節(jié)點(diǎn)支持網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，為用戶提供多功能的服務(wù)。 目前無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的硬件平臺(tái)絕大部分是基于單片機(jī)實(shí)現(xiàn)的，它們具有有限的存儲(chǔ)和處理能力，只能完成簡(jiǎn)單的傳感器數(shù)據(jù)采集、處理和轉(zhuǎn)發(fā)功能。有少部分硬件平臺(tái)采用32位的處理器，但是這些平臺(tái)的價(jià)格昂貴或者靈活性較差，不利于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實(shí)驗(yàn)研究及應(yīng)用的拓展。 基于上述研究現(xiàn)狀，本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)一個(gè)基于32位ARM處理器和Linux操作系統(tǒng)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)。該節(jié)點(diǎn)具有強(qiáng)大的存儲(chǔ)、處理能力，而且成本和功耗較低，能夠配合不同類型的傳感器節(jié)點(diǎn)使用，便于二次開(kāi)發(fā)，對(duì)于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)各種理論和算法的驗(yàn)證及實(shí)現(xiàn)各種應(yīng)用有重大意義。論文主要分為三部分： 1、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件設(shè)計(jì)：在分析現(xiàn)有硬件平臺(tái)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)本文的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)，進(jìn)行硬件選型并分析各個(gè)模塊的結(jié)構(gòu)和硬件原理，搭建好硬件平臺(tái)。 2、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)軟件實(shí)現(xiàn)：根據(jù)設(shè)計(jì)的無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)硬件結(jié)構(gòu)分析軟件應(yīng)包含的內(nèi)容及層次結(jié)構(gòu)。由于Linux支持多種體系結(jié)構(gòu)、開(kāi)源等優(yōu)點(diǎn)，因此本文選擇其作為無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的操作系統(tǒng)，并分層次地實(shí)現(xiàn)基于Linux的整個(gè)軟件系統(tǒng)，包括引導(dǎo)程序、內(nèi)核、根文件系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)程序。 3、無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)的應(yīng)用：在1、2部分完成的基本功能上需要擴(kuò)充具體的應(yīng)用程序才能將該節(jié)點(diǎn)應(yīng)用到實(shí)際環(huán)境中。這部分首先分析本文所實(shí)現(xiàn)的節(jié)點(diǎn)的幾種典型應(yīng)用場(chǎng)景，然后在該節(jié)點(diǎn)上實(shí)現(xiàn)幾種常用的服務(wù)程序，最后設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)質(zhì)心定位應(yīng)用案例，展示了在此節(jié)點(diǎn)上可方便地實(shí)現(xiàn)功能擴(kuò)充和特定應(yīng)用開(kāi)發(fā)，同時(shí)也說(shuō)明了該節(jié)點(diǎn)強(qiáng)大的功能。
標(biāo)簽： Linuz ARM 無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電能污染日益嚴(yán)重，電能質(zhì)量問(wèn)題已經(jīng)成為電力部門及電力用戶越來(lái)越關(guān)注的問(wèn)題。電能質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)若偏離正常水平過(guò)大，會(huì)給發(fā)電、輸變電和用電設(shè)備帶來(lái)不同程度的危害。電能質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總體效益，因此對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和分析從而提高和改善電能質(zhì)量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質(zhì)量的基本概念，對(duì)各種電能質(zhì)量問(wèn)題的分類、特征及產(chǎn)生原因和危害作了詳細(xì)的闡述。通過(guò)對(duì)電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)（供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動(dòng)與閃變）的分析，以傳統(tǒng)的傅立葉變換理論為基礎(chǔ)，針對(duì)目前電能質(zhì)量分析的難點(diǎn)即對(duì)突變的、暫態(tài)的、非平穩(wěn)的信號(hào)的檢測(cè)與分類，提出了基于快速傅立葉變換的暫態(tài)電能質(zhì)量分析方法。 在系統(tǒng)的研究了電能質(zhì)量分析的相關(guān)理論和檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)電能質(zhì)量分析系統(tǒng)中需要支持復(fù)雜算法和保持實(shí)時(shí)性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構(gòu)架的嵌入式電能質(zhì)量分析系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件系統(tǒng)。重點(diǎn)分析了DSP與ARM的選型依據(jù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、具體應(yīng)用等。并且詳細(xì)的介紹了硬件平臺(tái)的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設(shè)計(jì)思想，其中重點(diǎn)介紹了DSP部分的FFT算法設(shè)計(jì)、ARM部分的UC/OS-II操作系統(tǒng)移植和MiniGUI圖形界面開(kāi)發(fā)。最后對(duì)論文的主要工作進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)以后可深入研究的方向進(jìn)行了展望。
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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ti 公司的wifi模組在LINUX下的驅(qū)動(dòng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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課題分析了目前國(guó)內(nèi)外減搖鰭控制技術(shù)的發(fā)展與現(xiàn)狀，重點(diǎn)講述了基于ARM處理器的減搖鰭控制器的功能設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方案。 減搖鰭是一種由微機(jī)控制的自動(dòng)化程度很高的船舶減搖裝置。減搖鰭控制系統(tǒng)根據(jù)人為輸入的信號(hào)和來(lái)自鰭本身的反饋信號(hào)，及時(shí)輸出不同的控制指令，控制鰭轉(zhuǎn)動(dòng)到期望的角度，達(dá)到減小船舶橫搖的目的。但目前大多數(shù)的減搖鰭控制器使用單片機(jī)作為主處理器或者以工控機(jī)為基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)而來(lái)的，前者集成度不高，穩(wěn)定性也不好，而后者成本較高。因此，課題設(shè)計(jì)了一款新型的基于ARM嵌入式處理器的嵌入式減搖鰭控制器，解決了上述問(wèn)題。 該系統(tǒng)主要由硬件平臺(tái)和軟件平臺(tái)兩部分組成。硬件平臺(tái)主要包括基于飛利浦公司的LPC2290的控制器核心電路和輔助實(shí)現(xiàn)控制的驅(qū)動(dòng)電路；軟件平臺(tái)主要是基于ARM的軟件，包括啟動(dòng)代碼和應(yīng)用程序；為實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的可靠運(yùn)行，同時(shí)也采取了一些保證系統(tǒng)可靠性的措施。 目前，減搖鰭系統(tǒng)大多采用基于力矩對(duì)抗原理的PID控制器。由于船舶橫搖運(yùn)動(dòng)的非線性、復(fù)雜性、時(shí)變性以及海況的不確定性，經(jīng)典PID控制很難獲得令人滿意的控制效果。因此，如何實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的自整定就顯得猶為重要。模糊控制事先不需要獲知對(duì)象的精確數(shù)學(xué)模型，而是基于人類的思維以及經(jīng)驗(yàn)，用語(yǔ)言規(guī)則描述控制過(guò)程，并根據(jù)規(guī)則去調(diào)整控制算法或控制參數(shù)。本論文將模糊控制與PID控制相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了無(wú)須精確的對(duì)象模型，只須將操作人員和專家長(zhǎng)期實(shí)踐積累的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)用控制規(guī)則模型化，然后用模糊推理在線辨識(shí)對(duì)象特征參數(shù)，實(shí)時(shí)改變控制策略，便可對(duì)PID參數(shù)實(shí)現(xiàn)最佳調(diào)整。 研究結(jié)果表明：采用該控制手段能較好的滿足設(shè)計(jì)要求，開(kāi)發(fā)的嵌入式減搖鰭控制系統(tǒng)具有設(shè)計(jì)合理、集成度高、性價(jià)比高、性能優(yōu)越、抗干擾能力強(qiáng)、穩(wěn)定性好、實(shí)時(shí)性高等優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)能夠適應(yīng)減搖鰭控制系統(tǒng)智能化的發(fā)展趨勢(shì)，所以該減搖鰭控制器具有很好的使用價(jià)值及意義。
上傳時(shí)間： 2013-06-06
上傳用戶：mslj2008
隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和電力電子技術(shù)的廣泛應(yīng)用，電能污染日益嚴(yán)重，電能質(zhì)量問(wèn)題已經(jīng)成為電力部門及電力用戶越來(lái)越關(guān)注的問(wèn)題。電能質(zhì)量的各項(xiàng)指標(biāo)若偏離正常水平過(guò)大，會(huì)給發(fā)電、輸變電和用電設(shè)備帶來(lái)不同程度的危害。電能質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到國(guó)民經(jīng)濟(jì)的總體效益，因此對(duì)電能質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)和分析從而提高和改善電能質(zhì)量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質(zhì)量的基本概念，對(duì)各種電能質(zhì)量問(wèn)題的分類、特征及產(chǎn)生原因和危害作了詳細(xì)的闡述。通過(guò)對(duì)電能質(zhì)量各項(xiàng)指標(biāo)(供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網(wǎng)諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動(dòng)與閃變)的分析，以傳統(tǒng)的傅立葉變換理論為基礎(chǔ)，針對(duì)目前電能質(zhì)量分析的難點(diǎn)即對(duì)突變的、暫態(tài)的、非平穩(wěn)的信號(hào)的檢測(cè)與分類，提出了基于小波變換的暫態(tài)電能質(zhì)量分析方法。利用小波變換模極大值原理檢測(cè)信號(hào)奇異點(diǎn)作為是否發(fā)生暫態(tài)擾動(dòng)的判據(jù)，克服了傳統(tǒng)方法中無(wú)時(shí)域局部性的缺點(diǎn)。 在系統(tǒng)的研究了電能質(zhì)量分析的相關(guān)理論和檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，針對(duì)電能質(zhì)量分析系統(tǒng)中需要支持復(fù)雜算法和保持實(shí)時(shí)性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構(gòu)架的嵌入式電能質(zhì)量分析系統(tǒng)的硬件平臺(tái)和軟件系統(tǒng)。重點(diǎn)分析了DSP與ARM的選型依據(jù)、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、具體應(yīng)用等。并且詳細(xì)的介紹了硬件平臺(tái)的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設(shè)計(jì)思想，其中重點(diǎn)介紹了DSP部分的FFT算法設(shè)計(jì)、ARM部分的uC/OS-II操作系統(tǒng)移植和MiniGUI圖形界面開(kāi)發(fā)。最后對(duì)論文的主要工作進(jìn)行了總結(jié)，對(duì)以后可深入研究的方向進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： DSP ARM 電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)
上傳時(shí)間： 2013-07-10
上傳用戶：ZJX5201314
信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化產(chǎn)品的普及，導(dǎo)致了對(duì)嵌入式開(kāi)發(fā)的巨大需求。以Linux為宿主機(jī)系統(tǒng)，搭配一個(gè)交叉編譯環(huán)境，為嵌入式設(shè)備生成可執(zhí)行程序己成為現(xiàn)在日益流行的編譯嵌入式軟件的解決方案。而開(kāi)放源代碼的GNUT具鏈?zhǔn)且惶组_(kāi)源的開(kāi)發(fā)環(huán)境，是嵌入式軟件開(kāi)發(fā)中理想的交叉編譯器。但現(xiàn)有GNUI具鏈支持的平臺(tái)并不能滿足層出不窮的嵌入式產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)需要，仍有許多平臺(tái)得不到支持，例如我們進(jìn)行的minix向ARM-MINIX平臺(tái)的移植。 本文以在linux環(huán)境下構(gòu)建MINIX嵌入式系統(tǒng)的交叉編譯工具鏈為背景，首先介紹了交叉編譯系統(tǒng)的基本組成和結(jié)構(gòu)，以及利用GCC構(gòu)建交叉編譯環(huán)境的優(yōu)越性。然后對(duì)目標(biāo)平臺(tái)作了介紹。分析了GCC編譯器，說(shuō)明了GCC的設(shè)計(jì)思想，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，介紹了GNU Binutils的功能，使用方法；接著分析了GNU工具鏈中的GAS和GLD的實(shí)現(xiàn)機(jī)制及源代碼結(jié)構(gòu)，由于BFD是GNUBinutils的基礎(chǔ)，GAS和GLD都是使用BFD庫(kù)來(lái)操作目標(biāo)文件，因此在這一部分本文對(duì)BFD庫(kù)的工作機(jī)制，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)也作了重點(diǎn)分析。緊接著說(shuō)明了GCC交叉編譯系統(tǒng)的移植思路和方法，實(shí)現(xiàn)難點(diǎn)，以及一些相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)，這涉及到了若干重要的C源文件，Makefile，配置文件的修改，重點(diǎn)給出了BFD庫(kù)，GAS和GLD的分析及其重定向(通常GCC生成的目標(biāo)程序是針對(duì)GNU/Linux系統(tǒng)的)的實(shí)現(xiàn)；然后本文給出了在GNU/Linux宿主機(jī)上構(gòu)建針對(duì)ARM-MINIX的參數(shù)設(shè)置及過(guò)程：最后對(duì)本文所做的工作進(jìn)行了總結(jié)。
標(biāo)簽： ARM-MINIX GNU 嵌入式系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-31
上傳用戶：wangzhen1990
目前運(yùn)動(dòng)控制主要有兩種實(shí)現(xiàn)方式,一是使用PLC加運(yùn)動(dòng)控制模塊來(lái)實(shí)現(xiàn)：二是使用PC加運(yùn)動(dòng)控制卡來(lái)實(shí)現(xiàn)。兩者各有優(yōu)缺點(diǎn),但兩者有以下共同的缺點(diǎn)：一是由于它們兒乎都是采用通用微控制器(MCU和DSP)來(lái)實(shí)現(xiàn)電機(jī)控制,由于受CPU速度的限制,以及CPU的多個(gè)進(jìn)程同時(shí)處理,故無(wú)法在控制精度和控制速度比較高的場(chǎng)合中應(yīng)用。二是它們的設(shè)計(jì)只是把運(yùn)動(dòng)控制部件當(dāng)作系統(tǒng)的一個(gè)部分,如果要完成一個(gè)機(jī)械設(shè)備的完整控制,還需要輔助有其他的數(shù)字量/模擬量控制設(shè)備。這樣在提高了系統(tǒng)成本的同時(shí),也降低了系統(tǒng)的可靠性。 論文設(shè)計(jì)了一種基于ARM+CPLD的高速運(yùn)動(dòng)控制器,該控制器采用高速的CPLD處理器來(lái)完成電機(jī)的閉環(huán)控制,輔助以NXP的32位ARM7TDMI處理器LPC231X來(lái)實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的運(yùn)動(dòng)規(guī)劃,使得運(yùn)動(dòng)控制精度更高、速度更快、運(yùn)動(dòng)更加平穩(wěn)；同時(shí)為系統(tǒng)擴(kuò)展了常規(guī)運(yùn)動(dòng)控制卡不具備的通用I/O接口,除開(kāi)4軸運(yùn)動(dòng)控制所需要的8點(diǎn)高速脈沖輸入和8點(diǎn)高速脈沖輸出外,系統(tǒng)具有24點(diǎn)數(shù)字量輸入(可選共陰或共陽(yáng)),25點(diǎn)繼電器輸出,僅一臺(tái)這樣的專用設(shè)備就可以完成4軸運(yùn)動(dòng)控制和設(shè)備上其它開(kāi)關(guān)量控制。 系統(tǒng)采用可移植的軟、硬件設(shè)計(jì)。硬件上以運(yùn)動(dòng)控制部件為核心,可以方便的在ARM處理器預(yù)留的資源上擴(kuò)展出數(shù)字輸入,數(shù)字輸出,AD輸入,DA輸出等常用功能模塊。系統(tǒng)軟件構(gòu)架如下：在最上層,系統(tǒng)采用μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)來(lái)完成系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；在底層,將底層設(shè)備的操作打包編寫成底層驅(qū)動(dòng)的形式,可直接供用戶程序調(diào)用；在中間層,可根據(jù)不同的用戶要求編寫用戶程序,再將其傳遞給μC/OS-Ⅱ來(lái)調(diào)度該用戶程序。 將該運(yùn)動(dòng)控制器應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用中的套標(biāo)機(jī),在對(duì)套標(biāo)機(jī)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分解之后,結(jié)合套標(biāo)機(jī)的電氣特性,很好的實(shí)現(xiàn)了運(yùn)動(dòng)控制器在套標(biāo)機(jī)上的二次開(kāi)發(fā),滿足了套標(biāo)機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)中的應(yīng)用。
標(biāo)簽： ARMCPLD 運(yùn)動(dòng)控制器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：牛津鞋
在特定的工業(yè)測(cè)控應(yīng)用中對(duì)處理器的功耗有嚴(yán)格的要求，類似X86處理器芯片系列由于繼承了原有8086的構(gòu)架，功耗很大，不能滿足要求。當(dāng)前應(yīng)用廣泛的ARM系列處理器有低功耗、高處理器能力的優(yōu)點(diǎn)，非常適合于此類應(yīng)用。由于ARM處理器并沒(méi)有對(duì)PC/104總線有支持，所以本設(shè)計(jì)使用CPLD可編程邏輯完成ARM本地總線與PC/104總線的轉(zhuǎn)換。文章完成了以下工作： 1.介紹了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)的發(fā)展情況和當(dāng)前使用廣泛的PC/104計(jì)算機(jī)，描述了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展歷史和軟硬件組成，分析了X86與ARM處理器構(gòu)架的特點(diǎn)與優(yōu)缺點(diǎn)； 2.從PC/104總線規(guī)范出發(fā)，對(duì)基于ARM處理器的PC/104工業(yè)控制嵌入式工控機(jī)進(jìn)行了總體設(shè)計(jì)，軟硬件選型部分對(duì)當(dāng)前流行的軟硬件系統(tǒng)進(jìn)行了詳細(xì)地描寫，硬件處理器選用SAMSUNG公司的S3C2410，軟件系統(tǒng)采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)； 3.對(duì)系統(tǒng)硬件各個(gè)部分實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)進(jìn)行了描寫，包括最小系統(tǒng)、CAN網(wǎng)絡(luò)、以太網(wǎng)絡(luò)和PC/104總線控制器；其中著重對(duì)PC/104總線控制器的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了討論，分析了ARM本地總線時(shí)序和PC/104總線時(shí)序，最后使用VHDL語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了了總線控制器邏輯； 4.移植了嵌入式Linux操作系統(tǒng)，Linux操作系統(tǒng)移植分為配置、編譯和下載運(yùn)行調(diào)試三個(gè)步驟；基于Linux操作系統(tǒng)編寫了PC/104總線驅(qū)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)完成映射PC/104地址到系統(tǒng)虛擬地址和中斷綁定；編寫了基于PC/104的CAN總線驅(qū)動(dòng)，分析了驅(qū)動(dòng)初始化、中斷處理流程、數(shù)據(jù)緩沖區(qū)管理和文件操作接口，描寫了驅(qū)動(dòng)的編譯和下載過(guò)程；最后給出了應(yīng)用程序接口； 5.根據(jù)機(jī)車工業(yè)控制領(lǐng)域的具體要求，開(kāi)發(fā)了實(shí)際系統(tǒng)，給出了系統(tǒng)主要參數(shù)指標(biāo)；對(duì)系統(tǒng)的運(yùn)算性能進(jìn)行了測(cè)試，測(cè)試表明定點(diǎn)運(yùn)算能力與X86相當(dāng)，符合設(shè)計(jì)要求：系統(tǒng)通過(guò)鐵標(biāo)高低溫測(cè)試和射頻干擾測(cè)試，并進(jìn)行了為期3個(gè)月的裝車試運(yùn)行，試運(yùn)行過(guò)程中系統(tǒng)工作正常，完全能夠滿足設(shè)計(jì)要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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PCI(Peripheral Component Interconnect)總線以其高性能、低成本、開(kāi)放性、獨(dú)立于處理器、軟件透明等眾多優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)今最流行的計(jì)算機(jī)局部總線。在嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域中，許多IP都是基于PCI總線設(shè)計(jì)的。本文闡述一種以ARM9作為CPU的嵌入式系統(tǒng)的PCI北橋設(shè)計(jì)與驗(yàn)證。 首先介紹基于ARM的嵌入式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并深入研究PCI2.2總線行為規(guī)范。在此基礎(chǔ)上提出一種基于ARM處理器的PCI總線北橋的設(shè)計(jì)方案，整個(gè)設(shè)計(jì)主要分為主設(shè)備接口模塊，目標(biāo)設(shè)備接口模塊，配置寄存器模塊和集成總線仲裁器三大部分。對(duì)于主設(shè)備接口模塊和目標(biāo)設(shè)備接口模塊，論文主要從數(shù)據(jù)通路和控制路徑的實(shí)現(xiàn)兩方面進(jìn)行闡述。對(duì)于集成的總線仲裁器，設(shè)計(jì)采用兩優(yōu)先級(jí)的循環(huán)優(yōu)先算法，通過(guò)一組設(shè)備編號(hào)寄存器實(shí)現(xiàn)了PCI總線上的仲裁，此外，論文對(duì)跨時(shí)鐘域的信號(hào)同步和PCI配置寄存器也作了較為詳細(xì)的描述，最終采用自頂向下的方法實(shí)現(xiàn)了整個(gè)設(shè)計(jì)。 在驗(yàn)證部分，引入了基于平臺(tái)的驗(yàn)證思路，通過(guò)搭建驗(yàn)證平臺(tái)，可以高效地實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證。論文重點(diǎn)討論了驗(yàn)證平臺(tái)的搭建和行為模型的建立，并介紹了一種命令總線，通過(guò)打包各個(gè)驗(yàn)證點(diǎn)控制驗(yàn)證流程。此外，為提高驗(yàn)證的自動(dòng)化程度，論文對(duì)驗(yàn)證所使用的腳本也進(jìn)行了描述。通過(guò)此驗(yàn)證平臺(tái)和腳本，提高了整個(gè)驗(yàn)證系統(tǒng)的可移植性和可重用性。 論文最終完成了PCI北橋的RTL級(jí)的功能描述，并使用仿真軟件完成對(duì)設(shè)計(jì)的仿真驗(yàn)證。設(shè)計(jì)通過(guò)驗(yàn)證并成功實(shí)現(xiàn)在基于ARM的集成處理器，達(dá)到預(yù)定的功能設(shè)計(jì)要求，并具有良好的性能，最后對(duì)后續(xù)開(kāi)發(fā)進(jìn)行了探討。
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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隨著半導(dǎo)體工藝的飛速發(fā)展和芯片設(shè)計(jì)水平的不斷進(jìn)步，ARM微處理器的性能得到大幅度地提高，同時(shí)其芯片的價(jià)格也在不斷下降，嵌入式系統(tǒng)以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)，己經(jīng)廣泛地滲透到科學(xué)研究和日常生活的各個(gè)方面。 本文以ARM7 LPC2132處理器為核心，結(jié)合蓋革一彌勒計(jì)數(shù)管對(duì)Time-To-Count輻射測(cè)量方法進(jìn)行研究。ARM結(jié)構(gòu)是基于精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)(RISC)原理而設(shè)計(jì)的，其指令集和相關(guān)的譯碼機(jī)制比復(fù)雜指令集計(jì)算機(jī)要簡(jiǎn)單得多，使用一個(gè)小的、廉價(jià)的ARM微處理器就可實(shí)現(xiàn)很高的指令吞吐量和實(shí)時(shí)的中斷響應(yīng)。基于ARM7TDMI-S核的LPC2132微處理器，其工作頻率可達(dá)到60MHz，這對(duì)于Time-To-Count技術(shù)是非常有利的，而且利用LPC2132芯片的定時(shí)/計(jì)數(shù)器引腳捕獲功能，可以直接讀取TC中的計(jì)數(shù)值，也就是說(shuō)不再需要調(diào)用中斷函數(shù)讀取TC值，從而大大降低了計(jì)數(shù)前雜質(zhì)時(shí)間。本文是在我?guī)熜謪诬姷摹禩ime-To-Count測(cè)量方法初步研究》基礎(chǔ)上，使用了高速的ARM芯片，對(duì)基于MCS-51的Time-To-Count輻射測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行了改進(jìn)，進(jìn)一步論證了采用高速ARM處理器芯片可以極大的提高G-M計(jì)數(shù)器的測(cè)量范圍與測(cè)量精度。 首先，討論了傳統(tǒng)的蓋革-彌勒計(jì)數(shù)管探測(cè)射線強(qiáng)度的方法，并指出傳統(tǒng)的脈沖測(cè)量方法的不足。然后討論了什么是Time-To-Count測(cè)量方法，對(duì)Time-To-Count測(cè)量方法的理論基礎(chǔ)進(jìn)行分析。指出Time-To-Count方法與傳統(tǒng)的脈沖計(jì)數(shù)方法的區(qū)別，以及采用Time-To-Count方法進(jìn)行輻射測(cè)量的可行性。 接著，詳細(xì)論述基于ARM7 LPC2132處理器的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的原理、功能、特點(diǎn)以及輻射測(cè)量?jī)x的各部分接口電路設(shè)計(jì)及相關(guān)程序的編制。 最后得出結(jié)論，通過(guò)高速32位ARM處理器的使用，Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的精度和量程均得到很大的提高，對(duì)于Y射線總量測(cè)量，使用了ARM處理器的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的量程約為20 u R/h到1R/h，數(shù)據(jù)線性程度也比以前的Time-To-CotJnt輻射測(cè)量?jī)x要好。所以在使用Time-To-Count方法進(jìn)行的輻射測(cè)量時(shí)，如何減少雜質(zhì)時(shí)間以及如何提高計(jì)數(shù)前時(shí)間的測(cè)量精度，是決定Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x性能的關(guān)鍵因素。實(shí)驗(yàn)用三只相同型號(hào)的J33G-M計(jì)數(shù)管分別作為探測(cè)元件，在100U R/h到lR/h的輻射場(chǎng)中進(jìn)行試驗(yàn).每個(gè)測(cè)量點(diǎn)測(cè)量5次取平均，得出隨著照射量率的增大，輻射強(qiáng)度R的測(cè)量值偏小且與輻射真實(shí)值之間的誤差也隨之增大。如果將測(cè)量誤差限定在10％的范圍內(nèi)，則此儀器的量程范圍為20 u R/h至1R/h，量程跨度近六個(gè)數(shù)量級(jí)。而用J33型G-M計(jì)數(shù)管作常規(guī)的脈沖測(cè)量，量程范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，充分體現(xiàn)了運(yùn)用Time-To-Count方法測(cè)量輻射強(qiáng)度的優(yōu)越性，也從另一個(gè)角度反應(yīng)了隨著計(jì)數(shù)前時(shí)間的逐漸減小，雜質(zhì)時(shí)間在其中的比重越來(lái)越大，對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響也就越來(lái)越嚴(yán)重，盡可能的減小雜質(zhì)時(shí)間在Time-To-Count方法輻射測(cè)量特別是測(cè)量高強(qiáng)度輻射中是關(guān)鍵的。筆者用示波器測(cè)出此輻射儀器的雜質(zhì)時(shí)間約為6.5 u S，所以在計(jì)算定時(shí)器值的時(shí)候減去這個(gè)雜質(zhì)時(shí)間，可以增加計(jì)數(shù)前時(shí)間的精確度。通過(guò)實(shí)驗(yàn)得出，在標(biāo)定儀器的K值時(shí)，應(yīng)該在照射量率較低的條件下行，而測(cè)得的計(jì)數(shù)前時(shí)間是否精確則需要在照射量率較高的條件下通過(guò)儀器標(biāo)定來(lái)檢驗(yàn)。這是因?yàn)樵谡丈淞柯瘦^低時(shí)，計(jì)數(shù)前時(shí)間較大，雜質(zhì)時(shí)間對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響不明顯，數(shù)據(jù)線斜率較穩(wěn)定，適宜于確定標(biāo)定系數(shù)K值，而在照射量率較高時(shí)，計(jì)數(shù)前時(shí)間很小，雜質(zhì)時(shí)間對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響較大，可以明顯的在數(shù)據(jù)線上反映出來(lái)，從而可以很好的反應(yīng)出儀器的性能與量程。實(shí)驗(yàn)證明了Time-To-Count測(cè)量方法中最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)就是如何對(duì)計(jì)數(shù)前時(shí)間進(jìn)行精確測(cè)量。經(jīng)過(guò)對(duì)大量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，得到計(jì)數(shù)前時(shí)間中的雜質(zhì)時(shí)間可分為硬件雜質(zhì)時(shí)間和軟件雜質(zhì)時(shí)間，并以軟件雜質(zhì)時(shí)間為主，通過(guò)對(duì)程序進(jìn)行合理優(yōu)化，軟件雜質(zhì)時(shí)間可以通過(guò)程序的改進(jìn)而減少，甚至可以用數(shù)學(xué)補(bǔ)償?shù)姆椒▉?lái)抵消，從而可以得到比較精確的計(jì)數(shù)前時(shí)間，以此得到較精確的輻射強(qiáng)度值。對(duì)于本輻射儀，用戶可以選擇不同的工作模式來(lái)進(jìn)行測(cè)量，當(dāng)輻射場(chǎng)較弱時(shí)，通常采用規(guī)定次數(shù)測(cè)量的方式，在輻射場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，應(yīng)該選用定時(shí)測(cè)量的方式。因?yàn)椋?dāng)輻射場(chǎng)較弱時(shí)，如果用規(guī)定次數(shù)測(cè)量的方式，會(huì)浪費(fèi)很多時(shí)間來(lái)采集足夠的脈沖信號(hào)。當(dāng)輻射場(chǎng)較強(qiáng)時(shí)，由于輻射粒子很多，產(chǎn)生脈沖的頻率就很高，規(guī)定次數(shù)的測(cè)量會(huì)加大測(cè)量誤差，當(dāng)選用定時(shí)測(cè)量的方式時(shí)，由于時(shí)間的相對(duì)加長(zhǎng)，所以記錄的粒子數(shù)就相對(duì)的增加，從而提高儀器的測(cè)量精度。通過(guò)調(diào)研國(guó)內(nèi)外先進(jìn)核輻射測(cè)量?jī)x器的發(fā)展現(xiàn)狀，了解到了目前最新的核輻射總量測(cè)量技術(shù)一Time-To-Count理論及其應(yīng)用情況。論證了該新技術(shù)的理論原理，根據(jù)此原理，結(jié)合高速處理器ARM7 LPC2132，對(duì)以G-計(jì)數(shù)管為探測(cè)元件的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x進(jìn)行設(shè)計(jì)。論文以實(shí)驗(yàn)的方法論證了Time-To-Count原理測(cè)量核輻射方法的科學(xué)性，該輻射儀的量程和精度均優(yōu)于以前以脈沖計(jì)數(shù)為基礎(chǔ)理論的MCS-51核輻射測(cè)量?jī)x。該輻射儀具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等優(yōu)點(diǎn)。用戶可以定期的對(duì)儀器的標(biāo)定，來(lái)減小由于電子元件的老化對(duì)低儀器性能參數(shù)造成的影響，通過(guò)Time-To-Count測(cè)量方法的使用，可以極大拓寬G-M計(jì)數(shù)管的量程。就儀器中使用的J33型G-M計(jì)數(shù)管而言，G-M計(jì)數(shù)管廠家參考線性測(cè)量范圍約為50 u R/h到5000 u R/h，而用了Time-To-Count測(cè)量方法后，結(jié)合高速微處理器ARM7 LPC2132，此核輻射測(cè)量?jī)x的量程為20 u R/h至1R/h。在允許的誤差范圍內(nèi)，核輻射儀的量程比以前基于MCS-51的輻射儀提高了近200倍，而且精度也比傳統(tǒng)的脈沖計(jì)數(shù)方法要高，測(cè)量結(jié)果的線性程度也比傳統(tǒng)的方法要好。G-M計(jì)數(shù)管的使用壽命被大大延長(zhǎng)。 綜上所述，本文取得了如下成果：對(duì)國(guó)內(nèi)外Time-To-Count方法的研究現(xiàn)狀進(jìn)行分析，指出了Time-To-Count測(cè)量方法的基本原理，并對(duì)Time-T0-Count方法理論進(jìn)行了分析，推導(dǎo)出了計(jì)數(shù)前時(shí)間和兩個(gè)相鄰輻射粒子時(shí)間間隔之間的關(guān)系，從數(shù)學(xué)的角度論證了Time-To-Count方法的科學(xué)性。詳細(xì)說(shuō)明了基于ARM 7 LPC2132的Time-To-Count輻射測(cè)量?jī)x的硬件設(shè)計(jì)、軟件編程的過(guò)程，通過(guò)高速微處理芯片LPC2132的使用，成功完成了對(duì)基于MCS-51單片機(jī)的Time-To-Count測(cè)量?jī)x的改進(jìn)。改進(jìn)后的輻射儀器具有量程寬、精度高、易操作、用戶界面友好等特點(diǎn)。本論文根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果總結(jié)出了Time-To-Count技術(shù)中的幾點(diǎn)關(guān)鍵因素，如：處理器的頻率、計(jì)數(shù)前時(shí)間、雜質(zhì)時(shí)間、采樣次數(shù)和測(cè)量時(shí)間等，重點(diǎn)分析了雜質(zhì)時(shí)間的組成以及引入雜質(zhì)時(shí)間的主要因素等，對(duì)國(guó)內(nèi)核輻射測(cè)量?jī)x的研究具有一定的指導(dǎo)意義。
標(biāo)簽： TimeToCount ARM 輻射測(cè)量?jī)x
上傳時(shí)間： 2013-06-24
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