隨著計算機、通信及網絡技術的高速發展，嵌入式系統廣泛地滲透到各行各業及人們日常生活的方方面面中。由于嵌入式系統的復雜性不斷增加，嵌入式操作系統成為了嵌入式系統中最重要的組成部分。在各種嵌入式操作系統中，Linux憑借其性能優異、結構清晰、平臺支持廣泛、網絡支持強勁及開放源代碼等多方面的優勢，被嵌入式系統開發者廣泛的采用。同時隨著近幾年來國內嵌入式領域發展非常迅速，其中32位ARM處理器結構體系的嵌入式CPU在商用領域、工控領域和軍用領域都得到了廣泛使用。 近幾年隨著無線通信技術、傳感器技術、信息采集和處理技術的飛速發展，出現了低成本、低功耗、多功能的微型無線傳感器節點。無線傳感器網絡是隨著傳感器節點的發展而興起的計算機科學技術的一個新的研究領域，它是由一組無線傳感器節點通過ad-hoc方式構成的無線網絡，綜合傳感器技術、嵌入式計算技術、分布式信息處理技術和無線通信技術，能夠協作地實時監測、感知和采集各種環境或監測對象的信息，并對其進行處理，并傳送到需要這些信息的用戶處。這種無線網絡系統被廣泛地用于國防軍事、國家安全、環境監測、交通管理、醫療衛生、制造業、反恐救災等領域，具有十分巨大的發展潛力，引起了學術界和工業界的高度重視。 目前，手持終端的應用范圍主要是在商業領域，開發一款適合在工業現場等無線傳感網絡監控領域的手持終端是本文的初衷。本文從嵌入式系統的角度，采用目前比較流行的ARM9處理器和嵌入式Linux的操作系統，闡述手持終端硬件平臺的設計和軟件的移植方案；接著研究了系統引導程序的原理、設備驅動開發的關鍵點、根文件系統的制作方法。在此基礎上，分析和移植引導程序U-Boot 1.1.4的實現、無線收發芯片CC2420的驅動開發和幀緩沖驅動的開發，并針對目標平臺的特點完成了文件系統的構建；然后介紹了基于Qt/Embedded的圖形界面開發的基礎，最后對本文研究工作進行總結。
上傳時間： 2013-06-26
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汽車導航及定位是在全球衛星定位系統(GPS，Global Positioning System)的基礎上發展起來的一門新型技術。它是由GPS定位系統、電子地圖、嵌入式系統組成。汽車導航系統接收GPS所傳送的衛星信號，得到車輛的即時位置，通過GPS信號處理系統傳送給CPU，再配合嵌入式系統上的電子地圖，將車輛經過的軌跡顯示在顯示屏上。本文設計了一種汽車導航定位系統，以ARM微處理器為核心，移植嵌入式操作系統，在此基礎上繪制電子地圖，顯示車輛運行軌跡。主要研究內容如下： 完成了車載導航系統總體方案的分析與設計。分析了多種嵌入式微處理的性能和應用。確定了以S3C44BOX為核心構建導航系統硬件平臺的解決方案，并設計了導航系統的總體框架。 完成了車載導航系統硬件平臺的設計，包括存儲器系統、通信總線、GPS模塊等接口電路的設計。根據高速數字電路的設計要求，在雙面板上實現了基于ARM的汽車導航定位系統的PCB布線。編寫了系統初始化代碼，完成了對硬件平臺的調試工作。 根據系統的實際情況，選擇了實時多任務操作系統μC/OS-II和嵌入式圖形用戶界面μC/GUI作為本系統的軟件平臺，完成了兩者在系統硬件平臺上的移植。針對μC/GUI環境下簡體中文漢字的顯示問題，給出了一種比較完善的解決方案。 介紹了GPS的衛星定位原理，以及GPS接收的數據格式。在嵌入式圖形用戶界面μC/GUI的基礎上實現車載導航系統LCD上電子地圖的繪制，提出了基于μC/GUI及Maplnfo MIF地圖數據格式的電子地圖的設計與實現方法。實現了矢量電子地圖的顯示、縮放、漫游、圖層管理以及簡單的數據查詢導航功能，提出了用邊界檢測算法提高電子地圖漫游時的顯示速度。在此開發平臺上還實現了GPS定位數據的采集、處理，初步完成了定位模塊的部分功能。
上傳時間： 2013-05-22
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無線電子點菜系統是餐館實行信息化管理的一個重要組成部分，該系統的應用不僅會給餐飲企業帶來良好的經濟效益，而且有利于先進的科學技術在國民經濟中的推廣應用，產生良好的社會效益。目前國內點菜系統高、低檔產品繁多，但推廣速度十分緩慢，究其原因是缺少適合中國國情的中檔適用產品。本文通過分析國內市場現有的各種點菜系統的優缺點，指出點菜系統的區別關鍵在于點菜終端和通訊方式的選擇上，在此基礎上提出了一種適合具體應用場合的中檔無線點菜終端解決方案：運用嵌入式系統開發無線點菜終端，運用短距離無線通信技術進行數據傳輸。 文章首先分析了無線點菜機的系統組成及功能分配，并在此基礎上對系統各個組成模塊的硬件進行設計。接著分析了觸摸屏數據采集的全過程，探討了影響觸摸屏數據精度的各種因素，提出了一種“三步法”進行數據的校正的方法。然后文章對幾種常用的小范圍無線通訊方式進行比較，確定采用無線射頻單芯片實現短距離無線通訊，并詳細闡述了數據幀格式和分層次通訊協議的設計，通訊系統的模型采、用主站論詢，從站監聽的方式。最后是軟件的具體開發，首先研究了μC/OS-Ⅱ操作系統的移植和Boot Loader啟動代碼的設計，并成功移植下載到S3C44BOX中，然后在此操作系統的基礎上進行點菜界面、通訊協議及關鍵驅動的設計。 本設計對基于嵌入式μC/OS-Ⅱ操作系統進行終端開發，具有一定的借鑒指導意義，對自助式餐飲業具有商業實用價值。同時，作為一款手持式產品，可以隨身攜帶，可以使用于多種支持無線上網的場合，具有一定的市場應用前景和商業實用價值。
上傳時間： 2013-07-30
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該論文的工作主要分為兩部分,第一部分是介紹與數字高清晰度電視(HDTV)碼流發生器配套的信源解碼板的設計與實現.信源解碼板是整個碼流發生器的重要組成部分,該論文在介紹相關標準MPEG-2和AC-3以及整個碼流發生器功能的基礎上提出了用ST公司的芯片組實現HDTV信源解碼板的設計方案.論文詳細分析了各個功能模塊的具體設計方法以及實現時應注意的問題.目前該課題已經成功結題,各項技術指標完全符合合作單位的要求.該論文的第二部分主要是進行基于FPGA的顯示器測試信號發生器的研究與開發.在對測試信號發生器所需產生的13種測試圖案和所要適應的18種顯示格式的介紹之后,該論文提出了以FLEX10K50為核心控制芯片的顯示器測試信號發生器的設計方案.該論文詳細討論了FPGA設計中各個功能模塊的劃分和設計實現方法,并介紹了對FLEX10K50進行配置的方法.
上傳時間： 2013-04-24
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無線局域網(WLAN,Wireless Local Area Network)是未來移動通信系統的重要組成部分.為了滿足用戶高速率、方便靈活的接入互聯網的需求,WLAN的研究和建設正在世界范圍內如火如荼的展開.由于擺脫了有線連接的束縛,無線局域網具有移動性好、成本低和不會出現線纜故障等特點.該文對無線局域網的主流協議IEEE 802.11a的物理層實現技術進行了系統的研究和分析,并采用可編程ASIC器件FPGA,設計實現了物理層基帶處理的關鍵模塊,為今后形成具有自主知識產權的IP核奠定了基礎.該文研究內容得到了天津市信息化辦公室"寬帶無線局域網關鍵技術研究"項目經費的支持.該文在對IEEE 802.11a協議深入研究的基礎上,提出了物理層的實現方案和功能模塊劃分.重點研究了實現基帶處理的關鍵模塊:FIR濾波器、卷積碼編碼器以及(2,1,7)Viterbi譯碼器的實現算法和硬件結構.在Viterbi譯碼器的設計中,
上傳時間： 2013-06-19
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IEC JTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標準.與JPEG(Joint Photographic Experts Group)相比,JPEG2000能夠提供更好的數據壓縮比,并且提供了一些JPEG所不具有的功能[1].JPEG2000具有的多種特性使得它具有廣泛的應用前景.但是,JPEG2000是一個復雜編碼系統,目前為止的軟件實現方案的執行時間和所需的存儲量較大,若想將JPEG2000應用于實際中,有著較大的困難,而用硬件電路實現JPEG2000或者其中的某些模塊,必然能夠減少JPEG200的執行時間,因而具有重要的意義.本文首先簡單介紹了JPEG2000這一新的靜止圖像壓縮標準,然后對算術編碼的原理及實現算法進行了深入的研究,并重點探討了JPEG2000中算術編碼的硬件實現問題,給出了一種硬件最優化的算術編碼實現方案.最后使用硬件描述語言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,VHDL)在寄存器傳輸級(Register Transfer Level,RTL描述了該硬件最優化的算術編碼實現方案,并以Altera 20K200E FPGA為基礎,在Active-HDL環境中進行了功能仿真,在Quartus Ⅱ集成開發環境下完成了綜合以及后仿真,綜合得到的最高工作時鐘頻率達45.81MHz.在相同的輸入條件下,輸出結果表明,本文設計的硬件算術編碼器與實現JPEG2000的軟件:Jasper[2]中的算術編碼模塊相比,處理時間縮短了30﹪左右.因而本文的研究對于JPEG2000應用于數字監控系統等實際應用有著重要的意義.
上傳時間： 2013-05-16
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本文以Turbo碼譯碼器的FPGA實現為目標，對Turbo碼的迭代譯碼算法及用硬件語言實現其譯碼算法進行了深入研究。 本文首先在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進行了深入的研究，并用C語言對其MAP譯碼算法進行了驗證仿真，接著就Turbo碼MAP算法的衍生算法即LOG_MAP和MAX_LOG_MAP算法用C程序做了仿真和測試。隨后本文就一些對MAP譯碼性能起著重要影響的參數也用C程序做了仿真對比。 最后，考慮到硬件實現的簡化，MAX-Log-MAP算法成為了本文的硬件實現方案。本文采用了模塊化設計，在對各個模塊進行設計的基礎上提出了一些改進的方案，對Turbo碼編碼器設計中的同步問題進行了改進，對分塊并行Turbo碼譯碼算法的硬件實現進行了研究。在設計中綜合運用了“自頂向下”和“自下而上”的設計方去，通過功能模塊分割，合理設置系統參數，并通過模塊之間的參數傳遞，使Turbo碼編譯碼器具有較好的靈活性。
上傳時間： 2013-04-24
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在通信系統中，人們一直致力于信息傳輸的有效性和可靠性的研究，信道糾錯編碼技術一直是人們研究的重點。1993年，Turbo碼的提出，以其接近Shannon極限的優異的譯碼性能在編碼界引起了轟動，并成為研究糾錯編碼的熱點課題。經過十幾年的研究和發展，目前，Turbo碼已經走向了實用化的道路，如何用硬件實現有效的Turbo碼編譯碼器成為了人們研究的重點。 論文以基于FPGA實現Turbo碼譯碼器為研究目標，首先分析了Turbo碼的基本編譯碼原理和3GPP標準的Turbo碼編碼結構和交織算法。然后重點分析了MAP譯碼算法，Log-MAP譯碼算法和：Max-Log-MAP譯碼算法，并對三種譯碼算法進行了詳細的理論推導和計算復雜度的定量分析比較，對影響Turbo碼譯碼性能的主要因素進行了MATLB仿真分析。 論文在深入分析比較上述三種譯碼算法的基礎之上，選擇Max-Log-MAP譯碼算法進行了Turbo碼譯碼器的FPGA設計實現。主要針對FPGA實現的數據量化、定點數據表示方式、Max-Log-MAP算法子譯碼器關鍵運算單元的FPGA設計和基于3GPP標準的Turbo碼譯碼器的內交織的FPGA設計進行了深入研究，完成了固定譯碼長度的Turbo碼譯碼器的FPGA設計實現，并利用ModelSim和MATLAB分別對譯碼器進行了功能時序驗證和FPGA定點仿真測試。
上傳時間： 2013-07-09
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標準，其優良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應用領域。JPEG2000算法非常復雜，圖像編碼過程占用了大量的處理器時間開銷和內存開銷，因而通過對JPEG2000算法進行優化并采用硬件電路來實現JPEG2000標準的部分或全部內容，對加快編碼速度從而擴展其應用領域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內容，其一是JPEG2000算術編碼器算法的研究與硬件設計，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優化算法的設計。在研究算術編碼器過程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術編碼器的編碼原理和編碼流程，之后采用有限狀態機和二級流水線技術，并在不影響關鍵路徑的情況下通過對算術編碼步驟優化采用硬件描述語言對算術編碼器進行了設計，并通過了功能仿真與綜合。實驗證明該設計不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設計的復雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過程中，首先結合率失真理論建立了算法的數學模型，并驗證了該算法的有效性，之后深入分析了該數學模型的實現流程，找出影響算法效率的關鍵路徑。在對算法優化時采用黃金分割點算法代替原來的二分查找法，并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實驗證明，采用優化算法在增加少量系統資源的情況下使得計算效率提高了60％以上。之后，分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實現，又提出了一種失真更低的比特分配方案，即按照“失真/碼長”值從大到小通道編碼順序進行編碼，通過對該算法的仿真驗證，得出在固定碼率條件下新算法將產生更少的失真。
上傳時間： 2013-07-13
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JPEG2000是新一代的靜態圖像壓縮標準，它相比JPEG有很多新的特性，如漸進傳輸和感興趣區域編碼等，因而它具有廣闊的應用前景，特別是在數碼相機、PDA等便攜式設備中。 JPEG2000的核心主要包括小波變換和基于最優化截斷點的嵌入式塊編碼(EBCOT)算法，其計算復雜度遠遠高于JPEG，完全采用軟件方案實現將會占用大量的處理器時間和內存開銷，而且速度較慢，實時處理的能力較差。為了推廣JPEG2000在便攜式產品、消費類電子產品中的應用，打開巨大的潛在市場，研究硬件實現的算法實時處理方案具有重要的應用價值。 EBCOT算法是一個兩層的編碼引擎，其中的上下文編碼的運算量約占到總運算量的50％，是提高編碼速度的關鍵算法之一。由于上下文編碼大部分都是邏輯運算，沒有復雜的數學運算，但邏輯控制流程復雜繁瑣，對存儲器訪問頻繁，采用DSP或者其他的通用處理器通過指令控制實現該算法，未能顯著提高編碼速度。本文采用FPGA芯片，以電路邏輯的方式來實現該算法并進行優化，在研究和分析了上下文編碼算法運算特點的基礎上，設計了列判斷和交錯存儲相結合的硬件實現方案，并采用硬件描述語言Verilog在寄存器傳輸級描述了相應的硬件電路。通過功能仿真和邏輯綜合后，所獲得的上下文編碼模塊最大時鐘頻率為101MHz，且能在130ms內完成對一幅512×512灰度圖像的編碼，性能比Jasper軟件中的實現方案提高了75％。 JPEG2000的一個重要特性是其具有漸進傳輸的能力，而碼流組織是獲得漸進傳輸特性的技術關鍵。碼流組織通過在輸出碼流中安排數據包的先后順序來實現漸進傳輸的目的。本文對JPEG2000中實現漸進傳輸的機制進行了分析，并研究了碼流組織的算法實現。 為了對JPEG2000算法實現進行驗證，本文設計了基于FPGA和ARM的驗證實驗平臺，其中FPGA主要完成算法中運算量較大的小波變換、上下文編碼和算術編碼，而ARM處理器則完成碼流組織、數據打包以及和PC機的通信。本文在該平臺上對所設計的上下文編碼算法和碼流組織模塊的設計進行了驗證，實驗結果表明本文設計的算法模塊功能正確，并在一定程度上提高了編碼速度。
上傳時間： 2013-04-24
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