上海交通大學工程碩士學位論文 本文首先對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀做了簡單分析， 并介紹了本系統(tǒng) 中主要涉及到的相關技術，包括嵌入式技術、圖像壓縮技術、視頻壓 縮技術和移動數據通信技術。具備了一定的理論基礎后，提出本系統(tǒng) 的總體設計方案，明確需要實現(xiàn)的目標功能。然后，圍繞目標方案詳 細介紹了具體實現(xiàn)方法，包括硬件總體結構、嵌入式 Linux的移植、 USB 攝像頭驅動移植、Video4Linux 編程方法、網絡傳輸模塊的開發(fā)、 流媒體系統(tǒng)建立、WAP 程序的開發(fā)等。最后給出了在現(xiàn)網測試環(huán)境中 調測結果。 本系統(tǒng)通過嵌入式芯片實現(xiàn)靜態(tài)圖像及視頻的采集、編碼，并將 采集壓縮編碼后的數據傳送到視頻中心服務器， 在2G/3G 移動終端中 以 WAP 或流媒體客戶端方式直接查看遠程圖像。 系統(tǒng)最大的特點是采 用了分布式架構的 C/S（采集端至視頻中心服務器）和 B/S（WAP 服 務器至移動終端）結構便于系統(tǒng)的動態(tài)擴展；同時也借助了 WAP 技術 實現(xiàn)了傳統(tǒng)視頻監(jiān)控的無線化。
標簽： ARM9 無線圖像 采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-05
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60年代初，國際上首次將B超診斷儀應用于臨床診斷，40多年來B超診斷儀的發(fā)展極為迅速。隨著數字信號處理及計算機技術的發(fā)展，目前國際上先進水平的超聲診斷設備幾乎每一個環(huán)節(jié)都包含著數字信號處理的內容，研制全數字化的超聲診斷設備已成為發(fā)展趨勢。 @@ 基于FPGA及嵌入式操作系統(tǒng)的全數字超聲診斷系統(tǒng)具有技術含量高、便攜的特點，可用數字硬件電路來實現(xiàn)數據量極其龐大的超聲信息的實時處理。 @@ 本文從超聲診斷原理入手，在對超聲診斷系統(tǒng)中的幾個關鍵技術進行分析的基礎上，重點研究開發(fā)超聲診斷系統(tǒng)中數字信號處理部分的兩個核心算法。以FPGA芯片為載體，在Quartus Ⅱ平臺中采用Verilog HDL語言進行編程并仿真驗證，分別實現(xiàn)了數字FIR濾波器及CORDIC坐標變換兩個模塊的功能。另外，采用Verilog HDL語言對應用于圖像顯示模塊的SPI接口進行了編程設計，編譯下載至FPGA中，最終實現(xiàn)了與ARM A8的OMPG3530板之間高速串行數據的傳輸。 @@ 采用在單片F(xiàn)PGA芯片內實現(xiàn)數字式超聲診斷部分核心算法并與高性能ARMA8處理器相配合的數字信號處理解決方案，具有高速度、高精度、高集成度、便攜的特點，為全數字化便攜超聲診斷設備的研制打下了基礎。 @@關鍵詞：超聲診斷系統(tǒng)；FPGA；數字FIR濾波器；CORDIC算法；SPI總線
標簽： FPGA 全數字 超聲診斷系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-07
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隨著通信技術的發(fā)展，視頻傳輸系統(tǒng)因具有方便、實時、準確等特點已成為現(xiàn)代工業(yè)管理、安全防范、城市交通中必不可少的重要部分。而光纖傳輸以大容量、保密性能好、抗干擾能力強、傳輸距離等優(yōu)點越來越受人們的關注。本論文以FPGA為核心芯片，結合數字化技術和時分復用技術，提出了一種無壓縮多路數字視頻光纖傳輸系統(tǒng)設計方案，并詳細分析方案的設計過程。 系統(tǒng)分A/D轉換、D/A轉換和FPGA數據處理三大模塊化進行設計，F(xiàn)PGA數據處理模塊實現(xiàn)了程序的配置下載、IO口的控制功能、各時鐘分頻、鎖相功能和多路數字信號的復接解復接仿真，同時完成了視頻信號的A/D轉換和數字視頻信號的D/A轉換功能，最終實現(xiàn)了八路視頻信號在一根光纖上實時傳輸的功能。接收視頻圖像輪廓清晰、沒有不規(guī)則的閃爍、沒有波浪狀等條紋或橫條出現(xiàn)，基本滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質量指標要求。各路視頻信號的輸入輸出電接口、阻抗和收發(fā)光接口均符合國家標準，系統(tǒng)具高集成度、靈活性等特點，能廣泛應用于各場合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和安全防范系統(tǒng)中。 關鍵詞：FPGA，光纖傳輸，視頻信號
標簽： FPGA 多路 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-05
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隨著電子技術的快速發(fā)展，各種電子設備對時間精度的要求日益提升。在衛(wèi)星發(fā)射、導航、導彈控制、潛艇定位、各種觀測、通信等方面，時鐘同步技術都發(fā)揮著極其重要的作用，得到了廣泛的推廣。對于分布式采集系統(tǒng)來說，中心主站需要對來自于不同采集設備的采集數據進行匯總和分析，得到各個采集點對同一事件的采集時間差異，通過對該時間差異的分析，最終做出對事件的準確判斷。如果分布式采集系統(tǒng)中的各個采集設備不具有統(tǒng)一的時鐘基準，那么得到的各個采集時間差異就不能反映出實際情況，中心主站也無法準確地對事件進行分析和判斷，甚至得出錯誤的結論。因此，時鐘同步是分布式采集系統(tǒng)正常運作的必要前提。 目前國內外時鐘同步領域常用的技術有GPS授時技術，鎖相環(huán)技術和IRIG-B 碼等。GPS授時技術雖然精度高，抗干擾性強，但是由于需要專用的GPS接收機，若單純使用GPS 授時技術做時鐘同步，就需要在每個采集點安裝接收機，成本較高。鎖相環(huán)是一種讓輸出信號在頻率和相位上與輸入參考信號同步的技術，輸出信號的時鐘準確度和穩(wěn)定性直接依賴于輸入參考信號。IRIG-B 碼是一種信息量大，適合傳輸的時間碼，但是由于其時間精度低，不適合應用于高精度時鐘同步的系統(tǒng)。基于上述分析，本文結合這三種常用技術，提出了一種基于FPGA的分布式采集系統(tǒng)時鐘同步控制技術。該技術既保留了GPS 授時的高精確度和高穩(wěn)定性，又具備IRIG-B時間碼易傳輸和低成本的特性，為分布式采集系統(tǒng)中的時鐘同步提供了一種新的解決方案。 本文中的設計采用了Ublox公司的精確授時GPS芯片LEA-5T，通過對GPS芯片串行時間信息解碼，獲得準確的UTC時間，并實現(xiàn)了分布式采集系統(tǒng)中各個采集設備的精確時間打碼。為了能夠使整個分布式采集系統(tǒng)具有統(tǒng)一的高精度數據采集時鐘，本論文采用了數模混合的鎖相環(huán)技術，將GPS 接收芯片輸出的高精度秒信號作為參考基準，生成了與秒信號高精度同步的100MHZ 高頻時鐘。本文在FPGA 中完成了IRIG-B 碼的編碼部分，將B 碼的準時標志與GPS 秒信號同步，提高了IRIG-B 碼的時間精度。在分布式采集系統(tǒng)中，IRIG-B時間碼能直接通過串口或光纖將各個采集點時間與UTC時間統(tǒng)一，節(jié)約了各點布設GPS 接收機的高昂成本。最后，通過PC104總線對時鐘同步控制卡進行了數據讀取和測試，通過實驗結果的分析，提出了改進方案。實驗表明，改進后的時鐘同步控制方案具有很高的時鐘同步精度，對時鐘同步技術有著重大的推進意義！
上傳時間： 2013-08-05
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并行總線PATA從設計至今已快20年歷史，如今它的缺陷已經嚴重阻礙了系統(tǒng)性能的進一步提高，已被串行ATA(Serial ATA)即SATA總線所取代。SATA作為新一代磁盤接口總線，采用點對點方式進行數據傳輸，內置數據/命令校驗單元，支持熱插拔，具有150MB/s(SATA1.0)或300MB/s(SATA2.0)的傳輸速度。目前SATA已在存儲領域廣泛應用，但國內尚無獨立研發(fā)的面向FPGA的SATAIP CORE，在這樣的條件下設計面向FPGA應用的SATA IP CORE具有重要的意義。 本論文對協(xié)議進行了詳細的分析，建立了SATA IP CORE的層次結構，將設備端SATA IP CORE劃分成應用層、傳輸層、鏈路層和物理層；介紹了實現(xiàn)該IPCORE所選擇的開發(fā)工具、開發(fā)語言和所選用的芯片；在此基礎上著重闡述協(xié)議IP CORE的設計，并對各個部分的設計予以分別闡述，并編碼實現(xiàn)；最后進行綜合和測試。 采用FPGA集成硬核RocketIo MGT(RocketIo Multi-Gigabit Transceiver)實現(xiàn)了1.5Gbps的串行傳輸鏈路；設計滿足協(xié)議需求、適合FPGA設計的并行結構，實現(xiàn)了多狀態(tài)機的協(xié)同工作：在高速設計中，使用了流水線方法進行并行設計，以提高速度，考慮到系統(tǒng)不同部分復雜度的不同，設計采用部分流水線結構；采用在線邏輯分析儀Chipscope pro與SATA總線分析儀進行片上調試與測試，使得調試工作方便快捷、測試數據準確；嚴格按照SATA1.0a協(xié)議實現(xiàn)了SATA設備端IP CORE的設計。 最終測試數據表明，本論文設計的基于FPGA的SATA IP CORE滿足協(xié)議需求。設計中的SATA IP CORE具有使用方便、集成度高、成本低等優(yōu)點，在固態(tài)電子硬盤SSD(Solid-State Disk)開發(fā)中應用本設計，將使開發(fā)變得方便快捷，更能夠適應市場需求。
上傳時間： 2013-06-21
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數字超聲診斷設備在臨床診斷中應用十分廣泛，研制全數字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設計制造中使用了數字化技術，但是我們可以說現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術在其中并沒有得到充分有效的應用。隨著現(xiàn)代電子信息技術的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關的領域都得到了較好的應用，例如數字通信和相控雷達領域。 在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎上，我們首先介紹了常見的數字超聲成像儀器的基本結構和模塊功能，同時也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術。隨后我們詳細分析討論了B 超中，全數字化波束合成器的關鍵技術和實現(xiàn)手段。我們設計實現(xiàn)了片內高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結果表明資源使用合理且訪問時間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設計實現(xiàn)了基于直接數字頻率合成原理的數控振蕩器，能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號，且在FPGA 片內實現(xiàn)方案簡單廉價。數控振蕩器輸出波形的頻率可動態(tài)控制且精度較高，對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導致回波中心頻率下移的聲學物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機的中心頻率同步動態(tài)變化進行補償。 還設計實現(xiàn)了B 型數字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內部設計實現(xiàn)了聚焦延時、脈寬和重復頻率可動態(tài)控制的發(fā)射驅動脈沖產生器、線掃控制、探頭激勵控制、功能碼存儲等功能模塊，功能仿真和時序分析結果表明該子系統(tǒng)為設計實現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數字化超聲診斷設備打下了良好的基礎，將加快其研發(fā)和制造進程，為生物醫(yī)學電子、醫(yī)療設備和超聲診斷等方面帶來新思路。
上傳時間： 2013-06-18
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目前國內井下水泵電機多數采用傳統(tǒng)的人工進行控制，即人工加繼電器進行控制的方法。這種方法控制線路復雜，設備運行的自動化程度低，可靠性差，工人勞動強度大，應急能力差等缺點。針對當前國家對煤礦企業(yè)安全生產要求的不斷提高和企業(yè)自身發(fā)展所遇到的實際問題，研制了基于ARM的煤礦井下水泵電機網絡監(jiān)控系統(tǒng)，不僅可以完成水位檢測、軸溫檢測、流量檢測、水泵起動、停止及其過程控制，而且還可以進行數據傳輸、處理等工作。它具有以下特點：水位實時在線檢測與顯示；水泵啟動與停止控制；多臺水泵實時“輪班工作制”；根據涌水量大小和用電“避峰就谷”原則，控制投入運行的水泵臺數；與監(jiān)控中心聯(lián)網，實行集中控制。 本文所設計的監(jiān)控系統(tǒng)由監(jiān)控中心、監(jiān)控終端和遠程訪問三部分組成，分別介紹了監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設計、電機保護算法設計、系統(tǒng)通訊網絡的設計和監(jiān)控系統(tǒng)軟件的設計。 監(jiān)控系統(tǒng)的硬件設計主要針對監(jiān)控終端的硬件設計，它采用S3C440X作為監(jiān)控終端的處理芯片。根據監(jiān)測的主要參數如水泵電機電流、電壓、水泵開停狀態(tài)、電機溫度、井底水倉水位、水泵出口流量的實際特點，通過ARM芯片的快速處理運算能力，實時計算出水泵的三相有功功率和無功功率、功率因數等參量，井底水倉的水位和水泵出水口的流量、水泵的三相電壓和電流準確值。把處理運算的結果通過以太網傳到監(jiān)控中心進行存儲、顯示和打印，同時監(jiān)控中心根據傳上來的結果進行判斷，然后根據判斷的情況確定是否需要給監(jiān)控終端發(fā)送控制命令。 電機保護算法設計方面，主要針對系統(tǒng)數據采集的特點，對相電流、相電壓進行交流信號采樣。對采樣后的數據運用快速傅立葉變換（FFT）進行數值計算，獲得了高精度的測量。 系統(tǒng)通訊網絡的設計主要針對系統(tǒng)兩層通訊網絡的協(xié)議進行分析與設計。監(jiān)控中心軟件采用基于Basic的可視化的程序設計語言Visual Basic6．0進行開發(fā)。客戶端利用計算機網絡技術，使用B/S模式遠程實現(xiàn)對系統(tǒng)運行數據的傳輸，以便可以查詢實時數據和歷史數據，實現(xiàn)資源共享。
標簽： ARM 煤礦井下 水泵電機 網絡監(jiān)控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-25
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汽車行駛記錄儀(文中也簡稱為記錄儀)，亦稱“汽車黑匣子”，是安裝在車輛上，對車輛行駛速度、時間、里程以及有關車輛行駛的其它狀態(tài)信息進行監(jiān)控、記錄、存儲并可通過接口實現(xiàn)數據輸出的數字式電子記錄裝置。為分析和判斷汽車駕駛狀態(tài)和處理交通事故提供了可靠準確的科學依據。本課題的來源是國家信息產業(yè)部下達的電子發(fā)展基金項目，與同類產品相比，增加了音/視頻功能，目前已通過信產部驗收。 本文主要分析和設計了一種具有低成本高擴展性的基于ARM與ARMLinux的汽車行駛記錄儀方案，該系統(tǒng)作為信產部項目中的主控模塊實現(xiàn)了記錄儀的標準功能。硬件方面分析了汽車行駛記錄儀的標準功能對應ARM片內外圍電路與外部器件的設計。軟件方面分析了基于YAFFS文件系統(tǒng)與Linux 2.6的軟件平臺在嵌入式應用方面的高可用性，主要描述YAFFS的特點與基本原理，Linux中線程的實現(xiàn)機制與Linux Kernel 2.6在響應時間上的改進。并給出了該記錄儀基于Liinux的多線程結構應用程序的設計要點、流程圖和主要的數據結構。 作為擴展，為記錄儀增加了采集和處理音/視頻信號的DSP模塊。DSP采用TI公司的專用于數字媒體應用的高性能DSP DM642。DSP模塊同時采集3路視頻并進行壓縮，壓縮算法可以采用MPEG-2、MPEG-4、H．263、H．264等。論述了實現(xiàn)音/視頻功能的基本原理、DSP模塊的存儲器結構、ARM與DSP的通信及一些實用性的考慮。
上傳時間： 2013-07-02
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隨著國民經濟的發(fā)展，電力電子設備得到廣泛應用，使得電網中的諧波污染越來越嚴重，極大地危害了電力設備的安全運行。電網中的諧波成份非常復雜，因此諧波的檢測分析，是消除或降低諧波污染的前提。 通過大量資料的收集、閱讀及相關技術的研究，本文分析了嵌入式系統(tǒng)在電力系統(tǒng)測控中的應用優(yōu)勢，設計了以ARM7TDMI內核處理器LPC2214為核心的電網諧波檢測分析系統(tǒng)。系統(tǒng)主要實現(xiàn)低壓配電網三相電壓、電流的諧波檢測與分析，包括電量數據采集和諧波分析兩個部分。詳細分析了諧波檢測分析系統(tǒng)的工作原理，明確了系統(tǒng)功能需求，對系統(tǒng)各模塊進行了設計，通過多路同步采集將電網電量數據輸入系統(tǒng)，在處理器中完成數據倒序處理和快速傅立葉變換等相關的運算處理工作，可以得到各次諧波含量。 通過文中設計的硬件同步電路，可以準確獲得電網信號三相電壓與電流周期，通過同步采樣的方法，消除或減小因快速傅立葉變換存在的頻譜泄漏和柵欄效應的誤差。結合諧波檢測分析的需求與FFT算法的特點，為了減小響應時間，提高運算速度，采用了實序列快速傅立葉變換對數據的整合運算，即通過一次快速傅立葉變換運算，完成各相電流與電壓兩組數據從時域到頻域的轉換，并分析得到頻域幅值和時域幅值之間的線性關系，避免了傅立葉反變換運算，提高了運算速度，實現(xiàn)諧波的準確檢測。 最后經過樣機測試證明，本文設計的電網諧波檢測與分析系統(tǒng)能夠準確、可靠的實現(xiàn)諧波含量的檢測與分析。
上傳時間： 2013-07-10
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視頻監(jiān)控系統(tǒng)是一種先進的、防范能力強的綜合系統(tǒng)。它通過遙控攝像機及其輔助設備(鏡頭、云臺等)直接觀看被監(jiān)控場所的一切情況，同時可以把監(jiān)控場所的圖像內容傳送到監(jiān)控中心，進行實時遠程監(jiān)控。隨著計算機、網絡以及圖像處理、傳輸技術的迅猛發(fā)展，視頻監(jiān)控技術也得到飛速發(fā)展，視頻監(jiān)控進入了全數字化的網絡時代，傳統(tǒng)的模擬視頻監(jiān)控系統(tǒng)和基于PC機的數字視頻監(jiān)控系統(tǒng)已不能滿足現(xiàn)代社會發(fā)展的需要，基于嵌入式技術的網絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)成為視頻監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)展的新趨勢，具有廣闊的應用前景和實用價值。 本文在總結分析前人研究成果的基礎上，深入系統(tǒng)地研究了基于ARM和Linux的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術，給出了基于ARM的嵌入式視頻服務器的總體設計方案和功能規(guī)劃，包括硬件結構和軟件結構，基于B/S(Browser/Server)服務機制的客戶端軟件設計大大降低了客戶端的軟硬件要求。然后，介紹了嵌入式Linux交叉編譯環(huán)境的搭建和嵌入式軟件的開發(fā)過程，通過BootLoader的配置燒寫和Linux內核的移植編譯，搭建了嵌入式視頻服務器運行開發(fā)的軟件平臺。最后詳細分析了嵌入式視頻服務器軟件部分各個功能模塊的設計思路及其關鍵代碼實現(xiàn)，用Liflux vide04linux APIs實現(xiàn)了視頻圖像的采集，視頻數據網絡傳輸采用了基于UDP協(xié)議的IP組播方式，而視頻圖像顯示模塊則采用了自行設計實現(xiàn)的基于IPicture COM接口的ActiveX控件，便于維護、更新和升級。 本文設計的基于ARM的嵌入式視頻服務器安裝設置方便，遠程客戶端用戶通過IE瀏覽器可直接訪問服務器，實時視頻圖像傳輸流暢，無明顯抖動，具有良好的穩(wěn)定性、較高的性價比和一定的實用價值。
上傳時間： 2013-05-19
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