目前電力系統(tǒng)正朝著設(shè)備數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)互聯(lián)化的方向發(fā)展，電力系統(tǒng)的行為也將會(huì)越來(lái)越復(fù)雜。作為電網(wǎng)故障分析必不可少的故障錄波器，電網(wǎng)的日趨復(fù)雜化對(duì)其性能提出了更高的要求。FPGA技術(shù)和嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展為故障錄波器的性能改善提供了必要條件。 本文首先提出了一種基于以上技術(shù)的高性能分布式輸電線路故障錄波器的實(shí)現(xiàn)方案，簡(jiǎn)要分析了其軟硬件結(jié)構(gòu)和功能；接著針對(duì)故障錄波裝置中數(shù)據(jù)采集的高精度、高速度問題，提出了基于FPGA和AD7656的數(shù)據(jù)采集單元的設(shè)計(jì)方案；針對(duì)大容量故障數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)問題，設(shè)計(jì)了在內(nèi)嵌PowerPC微處理器的FPGA上實(shí)現(xiàn)SDRAM控制器的方案，并運(yùn)用modelsim6.0仿真工具對(duì)設(shè)計(jì)的SDRAM控制器進(jìn)行了仿真；研究了在內(nèi)嵌PowerPC微處理器上構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的問題；最后討論了行波測(cè)距算法在輸電線路故障錄波器中應(yīng)用的相關(guān)問題。
上傳時(shí)間： 2013-07-17
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隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，實(shí)時(shí)圖像處理在多媒體、圖像通信等領(lǐng)域有著越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。FPGA就是硬件處理實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)的理想選擇，基于FPGA的圖像處理專用芯片的研究將成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點(diǎn)。 本文以FPGA為平臺(tái)，使用VHDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了中值濾波、順序?yàn)V波、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)、卷積運(yùn)算和高斯濾波等圖像處理算法。在設(shè)計(jì)過程中，通過改進(jìn)算法和優(yōu)化結(jié)構(gòu)，在合理地利用硬件資源的條件下，有效地挖掘出算法內(nèi)在的并行性，采用流水線結(jié)構(gòu)優(yōu)化算法，提高了頂層濾波模塊的處理速度。在中值濾波器的硬件設(shè)計(jì)中，本文提出了一種快速中值濾波算法，該算法大大節(jié)省了硬件資源，處理速度也很快。在數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算法的硬件實(shí)現(xiàn)中，本文提出的最大值濾波和最小值濾波算法大大減少了硬件資源的占用率，適應(yīng)了流水線設(shè)計(jì)的要求，提高了圖像處理速度。 整個(gè)設(shè)計(jì)及各個(gè)模塊都在Altera公司的開發(fā)環(huán)境QuartusⅡ以及第三方仿真軟件Modelsim上進(jìn)行了邏輯綜合以及仿真。綜合和仿真的結(jié)果表明，使用FPGA硬件處理圖像數(shù)據(jù)不僅能夠獲得很好的處理效果，達(dá)到較高的工作頻率，處理速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件法處理圖像，可滿足實(shí)時(shí)圖像處理的要求。 本課題為圖像處理專用FPGA芯片的設(shè)計(jì)做了有益的探索性嘗試，對(duì)今后完成以FPGA圖像處理芯片為核心的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著積極的意義。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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本文分析了目前軟PLC 編輯器中功能塊編程的不足，提出了使用面向?qū)ο蟮母拍顏?lái)設(shè)計(jì)功能塊圖的方法。通過研究軟PLC 開發(fā)系統(tǒng)和編譯系統(tǒng)的模型，詳細(xì)討論了PLC 梯形圖中圖元的設(shè)計(jì)方法，并基于此方
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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現(xiàn)代通信系統(tǒng)對(duì)帶寬和數(shù)據(jù)速率的要求越來(lái)越高，超寬帶(ultra-wideband，UWB)通信以其傳輸速率高、空間容量大、成本低、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，成為解決企業(yè)、家庭、公共場(chǎng)所等高速因特網(wǎng)接入的需求與越來(lái)越擁擠的頻率資源分配之間的矛盾的技術(shù)手段。 論文主要圍繞兩方面展開分析：一是介紹用于UWB無(wú)載波脈沖調(diào)制及直接序列碼分多址調(diào)制(DS-CDMA)的新型脈沖，即Hermite正交脈沖，并且分析了這種構(gòu)建UWB多元通信和多用戶通信的系統(tǒng)性能。二是分析了UWB的多帶頻分復(fù)用物理層提案(MBOA)的調(diào)制技術(shù)，并在FPGA上實(shí)現(xiàn)了調(diào)制模塊。正交Hermite脈沖集被提出用于UWB的M元雙正交調(diào)制系統(tǒng)，獲得高數(shù)據(jù)速率。調(diào)整脈沖的脈寬因子和中心頻率能使脈沖滿足FCC的頻譜要求。M元雙正交調(diào)制的接收機(jī)需要M/2個(gè)相關(guān)器，遠(yuǎn)比M元正交調(diào)制所需的相關(guān)器數(shù)量少。誤碼率一定時(shí)，維數(shù)M的增加可獲得高的比特率和低的信噪比。雖然高階的Hermite脈沖易受抖動(dòng)時(shí)延的影響，但當(dāng)抖動(dòng)時(shí)延范圍小于0.02ns時(shí)，其影響較為不明顯。本文認(rèn)為1～8階的Hermite脈沖皆可用，可構(gòu)成16元雙正交系統(tǒng)。 正交Hermite脈沖集也可以構(gòu)造UWB多用戶系統(tǒng)。各用戶的信息用不同的Hermite脈沖同時(shí)傳輸，其多用戶的誤比特率上限低于高斯單脈沖構(gòu)成的PPM多用戶系統(tǒng)的誤比特率，所以其系統(tǒng)性能更優(yōu)。正交Hermite脈沖還可以用于UWB的DS-CDMA調(diào)制，在8個(gè)脈沖可用的情況下，最多可容64個(gè)用戶同時(shí)通信。 基于MBOA提出的UWB物理層協(xié)議，本文用Verilog硬件語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了調(diào)制與解調(diào)結(jié)構(gòu)，并用Modelsim做了時(shí)序驗(yàn)證。用Verilog編程實(shí)現(xiàn)的輸出數(shù)據(jù)與Matlab生成的UWB建模的輸出結(jié)果一致。為了達(dá)到UWBMB-OFDM系統(tǒng)的FFT處理器的要求，一個(gè)混和基多通道流水線的FFT算法結(jié)構(gòu)被提出。其有效的實(shí)現(xiàn)方法也被提出。這種結(jié)構(gòu)采用多通道以獲得高的數(shù)據(jù)吞吐量。此外，它用于存儲(chǔ)和復(fù)數(shù)乘法器的硬件損耗相比其他的FFT處理器是最少的。高基的FFT蝶算減少了復(fù)數(shù)乘法器的數(shù)量。在132MHz的工作頻率下，整個(gè)128點(diǎn)FFT變換在此結(jié)構(gòu)模式下只需要242.4ns,滿足了MBOA的要求。
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的電機(jī)已無(wú)法滿足當(dāng)前工程的要求，其作用也由過去簡(jiǎn)單的起停控制、提供動(dòng)力上升到要求對(duì)其速度、位置、轉(zhuǎn)矩等進(jìn)行精確的控制，并能實(shí)現(xiàn)快速加速、減速、反轉(zhuǎn)以及準(zhǔn)確停止等，使被驅(qū)動(dòng)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)符合于集的要求。在集成電路、現(xiàn)代電子技術(shù)及控制理論飛速發(fā)展的今天，電機(jī)控制技術(shù)也得到了飛快的發(fā)展，電機(jī)控制器也由模擬分立元件構(gòu)成的電路向數(shù)模混合、全數(shù)字方向發(fā)展。本論文主要研究了FPGA芯片在電機(jī)控制器中的應(yīng)用。 論文首先對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了綜合性論述。對(duì)系統(tǒng)的組成、及系統(tǒng)中主要部分：如位置傳感器、逆變器和功率器件、供電直流電源進(jìn)行了較詳細(xì)的說(shuō)明；并且提出了與本研究相關(guān)的控制機(jī)理和實(shí)施方案。 其次，論文對(duì)FPGA芯片的特點(diǎn)及配置電路、以及以FPGA-FLEX10K10為核心的控制器電路的組成進(jìn)行了較詳細(xì)的論述；同時(shí)對(duì)超高速集成電路硬件描述語(yǔ)言(VHDL)的特點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行了研究；并提出了應(yīng)用FPGA芯片對(duì)電機(jī)速度進(jìn)行控制的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理。 論文還對(duì)FPGA芯片與DSP芯片共同完成電機(jī)控制的方案進(jìn)行了論述，利用ALTERA公司的FPGA芯片完成了電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)、制造和調(diào)試，并在此基礎(chǔ)上分析研究了利用此控制器對(duì)無(wú)刷直流電機(jī)進(jìn)行調(diào)速控制的方法；兩種控制器共同工作，組合方便、功能強(qiáng)大，適合在高精度、高效、寬變速控制的應(yīng)用場(chǎng)合下，可對(duì)電機(jī)實(shí)現(xiàn)精度更高、策略更復(fù)雜的控制。 論文最后還對(duì)在具體產(chǎn)品中的應(yīng)用效果及行了簡(jiǎn)單分析。
標(biāo)簽： FPGA 電機(jī)控制器 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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本文分析了數(shù)字音頻處理技術(shù)中數(shù)字濾波器的各種傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法,尤其是研究了FIR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)算法,在分析了數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上,針對(duì)家用和便攜式音頻處理系統(tǒng),提供一種基于FPGA的音頻處理器的實(shí)現(xiàn)方案,以適應(yīng)便攜式和家用設(shè)備對(duì)處理器體積和功耗小的發(fā)展要求.該方案對(duì)實(shí)現(xiàn)N階FIR數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)算法進(jìn)行了改良,將濾波器的系數(shù)用浮點(diǎn)數(shù)表示法來(lái)表示,使得原本至少需要一個(gè)乘法器和一個(gè)加法器來(lái)實(shí)現(xiàn)濾波功能,現(xiàn)在僅需要若干次加法和移位運(yùn)算就可以實(shí)現(xiàn),很大程度降低了設(shè)計(jì)的復(fù)雜度和系統(tǒng)功耗,也減少了芯片的面積.同時(shí)采用硬件描述語(yǔ)言VHDL實(shí)現(xiàn)了音頻處理器各個(gè)模塊的設(shè)計(jì).
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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網(wǎng)絡(luò)帶寬依然在不斷增長(zhǎng)（尤其是在本地網(wǎng)），最后一公里的高速接入日益普及;另一方面的情況是大容量的磁盤、FLASH移動(dòng)存儲(chǔ)盤和激光盤的容量不斷增大，使得傳送和儲(chǔ)存數(shù)據(jù)的成本不斷地下降。不僅使人發(fā)問：我們孜孜不倦的搞視頻壓縮高級(jí)算法還有多少意義？我們可以看到，算法的復(fù)雜性日益增加，但性能的提高卻接近邊緣。 是什么還在要求更高的壓縮速率？還有被我們遺忘的地方嗎？還有什么應(yīng)用讓我們繼續(xù)追求更精妙的壓縮算法？ 在作者看來(lái)，這個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域就是移動(dòng)視頻服務(wù)。無(wú)線頻譜這種稀缺資源的有限性決定了我們必須繼續(xù)對(duì)視頻壓縮技術(shù)進(jìn)行研究。即使伴隨UMTS/IMT2000的到來(lái)，移動(dòng)終端可以獲得的數(shù)據(jù)速率也限制在144Kbit/s，在微蜂窩的時(shí)候最高能達(dá)到的速率上限也在2Mbit/s。144Kbit/s的速率對(duì)于較高質(zhì)量的視頻傳輸來(lái)講，仍然是有限的。因此，可以預(yù)見，移動(dòng)終端的空中接口這個(gè)瓶頸使得我們必須繼續(xù)進(jìn)行視頻壓縮。 另一方面，移動(dòng)終端領(lǐng)域開發(fā)視頻壓縮算法，在其低功耗和實(shí)時(shí)性要求下，也是異常困難的。為了減少計(jì)算的復(fù)雜性和運(yùn)動(dòng)估計(jì)的功耗，業(yè)界提出了許多快速算法，例如2-D的對(duì)數(shù)搜索，三步搜索，聯(lián)合搜索。盡管這些方法減少了功耗，其結(jié)果是視頻壓縮性能的降低，因?yàn)檫@些算法的本質(zhì)是減少了運(yùn)動(dòng)搜索的空間。為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)搜索的低功耗，在電路領(lǐng)域又提出了搜索窗口和時(shí)鐘管理的措施。但這些方法都是在犧牲視頻壓縮比性能的基礎(chǔ)進(jìn)行的折中，并沒有強(qiáng)調(diào)算法映射結(jié)構(gòu)上做出處理。 本論文提出了一種新的解決MPEG-4運(yùn)動(dòng)估計(jì)運(yùn)算的低功耗實(shí)時(shí)處理器架構(gòu)。其基礎(chǔ)是采用了心肌陣列并行處理技術(shù)和低功耗控制電路。運(yùn)動(dòng)估計(jì)的繁復(fù)運(yùn)算通過心肌陣列分布式運(yùn)算得到有效處理。從理論上看，心肌陣列有其簡(jiǎn)單易理解性，然后，由于FPGA的互聯(lián)網(wǎng)絡(luò)有限性，設(shè)計(jì)這樣一個(gè)陣列仍有許多值得注意的問題。論文提出使用保守近似處理在全局運(yùn)動(dòng)估計(jì)中減少功耗，其本質(zhì)是消除不必要的冗余運(yùn)算。宏塊的最小誤差匹配是一個(gè)典型的串行操作過程。論文新提出的方法是在進(jìn)行絕對(duì)匹配前使用保守計(jì)算，如果保守誤差值與最小誤差差別過大，則不進(jìn)行絕對(duì)誤差計(jì)算。 總的說(shuō)來(lái)，論文實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)目標(biāo)：通過心肌陣列實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)編碼，通過在算法層次引入控制電路，降低運(yùn)動(dòng)估計(jì)電路的功耗。
上傳時(shí)間： 2013-06-23
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微處理器技術(shù)、傳感器技術(shù)和無(wú)線通信技術(shù)的進(jìn)步，推動(dòng)了無(wú)線數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的產(chǎn)生和發(fā)展。數(shù)據(jù)采集技術(shù)廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、通信、遙感遙測(cè)等領(lǐng)域。在各種信息的獲取中，對(duì)高速數(shù)據(jù)采集的需求非常廣泛。隨著測(cè)控技術(shù)的發(fā)展，對(duì)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的智能化和網(wǎng)絡(luò)化水平也提出了更高的要求。并且由于通訊網(wǎng)絡(luò)的飛速發(fā)展，移動(dòng)通信與實(shí)際應(yīng)用的結(jié)合使得各種基于GPRS網(wǎng)絡(luò)的無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)成為當(dāng)前遠(yuǎn)距離無(wú)線通訊領(lǐng)域最為廣泛的應(yīng)用。本課題將廣泛應(yīng)用的嵌入式控制器引入到數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，并結(jié)合GPRS優(yōu)秀的網(wǎng)絡(luò)特性，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)低功耗、智能化、網(wǎng)絡(luò)化、軟硬件可根據(jù)具體測(cè)量任務(wù)適當(dāng)裁減的無(wú)線高速數(shù)據(jù)采集平臺(tái)。 本設(shè)計(jì)采用32位ARM處理器S3C2410為核心器件，配以FPGA+DDRSDRAM高速數(shù)據(jù)采集模塊，GPRS數(shù)據(jù)通信模塊，在Linux嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的支持下，實(shí)現(xiàn)了數(shù)字化高速采集，數(shù)字化無(wú)線數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)默F(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該平臺(tái)采集的現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)主要為各種傳感器輸出的電壓模擬量。前端數(shù)據(jù)采集模塊的FPGA控制高速AD轉(zhuǎn)換器將輸入的模擬量信號(hào)采集后，存儲(chǔ)在由DDRSDRAM構(gòu)成的大容量緩存中，再經(jīng)過嵌入式系統(tǒng)中的微控制器進(jìn)行各種處理，然后將處理結(jié)果保存在ARM系統(tǒng)的SDRAM內(nèi)存，最后通過在ARM系統(tǒng)模塊擴(kuò)展的GPRS模塊，將采集到的數(shù)據(jù)通過GPRS網(wǎng)絡(luò)發(fā)送出去。 IAnux由于其代碼開放性以及強(qiáng)大的網(wǎng)絡(luò)功能等特點(diǎn)，在許多的嵌入式網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中有著廣泛應(yīng)用，與其他的嵌入式操作系統(tǒng)相比，具有著更多的優(yōu)勢(shì)。因此本課題將其作為硬件平臺(tái)的操作系統(tǒng)。基于ARM的嵌入式數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)清晰、通用性好、可擴(kuò)展性強(qiáng)，可為各種嵌入式應(yīng)用提供一套完整的硬、軟件解決方案，在工業(yè)測(cè)量與控制領(lǐng)域具有較為廣闊的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： ARM_Linux 無(wú)線數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)
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顯示技術(shù)被定義為新世紀(jì)世界朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)之一。幾十年來(lái)，LED顯示技術(shù)成為一項(xiàng)使用最廣泛和最普及的技術(shù)，由于其極高的性價(jià)比、高亮度、主動(dòng)發(fā)光等特性，使得LED構(gòu)成的大屏幕已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于車站、碼頭、廣場(chǎng)等各種場(chǎng)合以及各企事業(yè)單位，成為各單位、部門很好的信息發(fā)布與交流工具。傳統(tǒng)的顯示技術(shù)以簡(jiǎn)單的8位或者16位單片微控制器為核心，其運(yùn)算速度、內(nèi)存容量、存儲(chǔ)空間和通訊方式等方面存在著很大的局限性，很難實(shí)現(xiàn)高難度圖文動(dòng)態(tài)特技顯示和高灰度級(jí)顯示，并且無(wú)法滿足信息容量大和處理速度很高的場(chǎng)所。 本文在分析LED顯示控制原理、灰度級(jí)實(shí)現(xiàn)以及彩色顯示實(shí)現(xiàn)原理的基礎(chǔ)上，制定了ARM+FPGA的LED點(diǎn)陣顯示控制方案，采用三星公司S3C2410芯片上的LCD顯示接口，設(shè)計(jì)了顯示數(shù)據(jù)重組、非線性占空比γ反校正等邏輯，結(jié)合FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)了高性能的LED點(diǎn)陣顯示控制；同時(shí)研究了嵌入式Linux操作系統(tǒng)，在實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)上詳細(xì)論述基于Linux操作系統(tǒng)的幀緩存設(shè)備模塊加載模式下的控制技術(shù)，并開發(fā)基于ARM平臺(tái)的LED顯示屏播放以及管理應(yīng)用程序。 本文的創(chuàng)新之處在于提出并系統(tǒng)研究了改善LED顯示效果的數(shù)據(jù)重組技術(shù)以及非線性占空比下的γ反校正技術(shù)，并通過軟硬件調(diào)試系統(tǒng)達(dá)到預(yù)期顯示效果。
標(biāo)簽： ARM LED 顯示控制 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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嵌入式Linux是將普通Linux操作系統(tǒng)進(jìn)行剪裁、修改，使之能在嵌入式計(jì)算機(jī)系統(tǒng)上運(yùn)行的一種操作系統(tǒng)。由于兼有Linux和嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)，以及ARMLinux因其開放的資源特性，嵌入式Linux系統(tǒng)有著巨大的市場(chǎng)前景和商業(yè)機(jī)會(huì)。 在實(shí)際的應(yīng)用系統(tǒng)中，對(duì)操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能也有一定的要求。比如在通信系統(tǒng)中，如果能對(duì)操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性能進(jìn)行優(yōu)化，提高系統(tǒng)的響應(yīng)速度，就可以用軟件實(shí)現(xiàn)通信協(xié)議，降低對(duì)硬件的要求，用單芯片實(shí)現(xiàn)通信系統(tǒng)，從而降低產(chǎn)品成本。 本論文的研究主要是基于ARM920T硬件平臺(tái)，該平臺(tái)主要面向高性能的用戶產(chǎn)品開發(fā)。在此平臺(tái)基礎(chǔ)上，本文圍繞著Linux內(nèi)核向ARM平臺(tái)移植中幾個(gè)核心技術(shù)展開討論：首先對(duì)嵌入式Linux系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了歸納，并詳細(xì)闡述了與系統(tǒng)移植相關(guān)的重要層。接著，給出了啟動(dòng)引導(dǎo)代碼Boot Loader和Linux內(nèi)核初始化部分移植到硬件平臺(tái)上的整個(gè)過程，解決了移植過程中所面臨的任務(wù)和難題。最后，在對(duì)Linux內(nèi)核驅(qū)動(dòng)模型深入掌握的基礎(chǔ)上，深入探討了QT/Embedded界面的移植。 本文最后討論了一些當(dāng)前嵌入式Linux實(shí)時(shí)優(yōu)化技術(shù)。分析了在成功移植ARM Linux內(nèi)核基礎(chǔ)上，優(yōu)化ARM Linux的中斷系統(tǒng)，降低系統(tǒng)的中斷延時(shí)。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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