隨著現代DSP、FPGA等數字芯片的信號處理能力不斷提高，基于軟件無線電技術的現代通信與信息處理系統也得到了更為廣泛的應用。軟件無線電的基本思想是以一個通用、標準、模塊化的硬件系統作為其應用平臺，把盡可能多的無線及個人通信和信號處理的功能用軟件來實現，從而將無線通信新系統、新產品的開發逐步轉移到軟件上來。另一方面，現代信號處理系統對數據的處理速度、處理精度和動態范圍的要求也越來越高，需要每秒完成幾千萬到幾百億次運算。因此研制具備高速實時信號處理能力的通用硬件平臺越來越受到業界的重視。 @@ 目前的高速實時信號處理系統一般均采用DSP+FPGA的架構，其中DSP主要負責完成系統通信和基帶信號處理算法，而FPGA主要完成信號預處理等前端算法，并提供系統常用的各種外部接口邏輯。本文的主要工作就在于完成通用型高速實時信號處理系統的FPGA軟件設計。 @@ 本文提出了一種基于多DSP與FPGA的通用高速實時信號處理系統的架構。綜合考慮各方面因素，作者選擇使用兩片ADSP-TS201浮點DSP以混合耦合模型構成系統信號處理核心；以Xilinx公司最新的高性能FPGA Virtex-5系列的XC5VLX50T提供系統所需的各種接口，包括與ADSP-TS201的高速Linkport接口以及SPI、UART、SPORT等常用外設接口。此外，作者還選擇了ADSP-BF533定點DSP加入系統當中以擴展系統音視頻信號處理能力，體現系統的通用性。 @@ 基于FPGA的嵌入式系統設計正逐漸成為現代FPGA應用的一個熱點。結合課題需要，作者以Xilinx公司的MicroBlze軟核處理器為核心在Virtex-5片內設計了一個嵌入式系統，完成了對CF卡、DDR2 SDRAM存儲器的讀寫控制，并利用片內集成的三態以太網MAC硬核模塊，實現了系統與上位PC機之間的以太網通信鏈路。此外，為擴展系統功能，適應未來可能的軟件升級，進一步提高系統的通用性，還將嵌入式實時操作系統μC/OS-II移植到MicroBlaze處理器上。 @@ 最后，作者介紹了基于Xilinx RocketIO GTP收發器的高速串行傳輸設計的關鍵技術和基本的設計方法，充分體現了目前高速實時信號處理系統的發展要求和趨勢。 @@關鍵詞：高速實時信號處理；FPGA；Virtex-5；嵌入式系統；MicroBlaze
上傳時間： 2013-05-17
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數據采集系統是信號與信息處理系統中不可缺少的重要組成部分，同時也是軟件無線電系統中的核心模塊，在現代雷達系統以及無線基站系統中的應用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對軟件無線電接收機自適應性及靈活性的要求，并充分體現在高性能FPGA平臺上設計SOC系統的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數據采集系統設計方案及實現方法。其中FPGA作為本系統的控制核心和傳輸橋梁，發揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統中全部數字電路部分的設計，并且使系統具有了較高的可適應性、可擴展性和可調試性。 在時序數字邏輯設計上，充分利用FPGA中豐富的時序資源，如鎖相環PLL、觸發器，緩沖器FIFO、計數器等，能夠方便的完成對系統輸入輸出時鐘的精確控制以及根據系統需要對各處時序延時進行修正。 在存儲器設計上，采用FPGA片內存儲器。可根據系統需要隨時進行設置，并且能夠方便的完成數據格式的合并、拆分以及數據傳輸率的調整。 在傳輸接口設計上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數據傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實現了對這兩種接口的邏輯控制，可使系統方便的在兩種傳輸模式下進行切換。 在系統工作過程控制上，通過VB程序編寫了應用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實現了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機上完成對系統工作過程的控制和工作模式的選擇。 在系統調試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實時準確的驗證了在系統整個傳輸過程中數據的正確性和時序性，并極大的降低了用常規儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。 本文第四章針對FPGA中各功能模塊的邏輯設計進行了詳細分析，并對每個模塊都給出了精確的仿真結果。同時，文中還在其它章節詳細介紹了系統的硬件電路設計、并行接口設計、PCI接口設計、PC端控制軟件設計以及用于調試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對系統的仿真結果和測試結果給出了分析及討論。最后還附上了系統的PCB版圖、FPGA邏輯設計圖、實物圖及注釋詳細的相關源程序清單。
上傳時間： 2013-07-09
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國內大部分普通高校實驗室的嵌入式實驗教學系統基本上是基于8位CPU的單片機，這些系統的技術已經十分成熟且實驗內容大多停留在單一的驗證性實驗，因此只能提供基礎知識的教學而不能涵蓋基礎、綜合、創新三個層次，也不能培養出市場對嵌入式系統需求的學生。而建立以ARM為內核的嵌入式處理器和嵌入式Linux操作系統相結合的實驗教學體系及實驗內容，能使學生在軟、硬件知識結合上和能力上有新的提高。 ARM是當前全球領先的16/32位RISC微處理器內核，現在大多數功能強大的嵌入式處理器都是基于ARM內核構建的，如本課題中教學實驗平臺硬件部分以IntelXscale處理器PXA270為核心，軟件部分以Linux操作系統為核心進行開發，教學實驗平臺是基于嵌入式Linux操作系統，高速的網絡型硬件平臺功能強大、復雜，起點高，適合于各高校的教學和實驗，以及各種嵌入式系統的課題和科研項目。 構建教學實驗平臺的主要工作是完成硬件的設計、實現及操作系統移植。本論文主要在闡述嵌入式概念和主要開發技術、方法的基礎上，對PXA270硬件平臺和嵌入式Linux操作系統軟件平臺作了相關介紹；詳細講述了移植Linux到硬件平臺的過程，實現ARM—Linux嵌入式系統軟硬件的結合，并在該教學實驗平臺上設計了如觸摸屏控制實驗、USB設備實驗與數字視頻接口等實驗。
上傳時間： 2013-07-04
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嵌入式圖像采集系統具有體積小、成本低、穩定性高等優點，在遠程監控、可視電話、計算機視覺、網絡會議等領域應用廣泛。為克服傳統基于單片機的圖像采集系統的種種不足，本文提出了一種新的解決方案，利用高速的ARM9嵌入式微處理器S3C2410A為硬件核心，搭配USB攝像頭，結合Linux構建了一套嵌入式的圖像采集系統。USB攝像頭有著容易購買、性價比高等優點，但長期以來將其直接應用于嵌入式系統卻很困難。隨著ARM微處理器的廣泛應用，嵌入式系統的性能得到了極大的提升。人們逐漸將操作系統引入其中，方便系統的管理和簡化應用程序的開發。Linux是一個免費開源的優秀操作系統，將其移植到嵌入式系統中能夠對系統進行高效地管理、極大地方便應用程序的開發。嵌入式的Linux操作系統繼承了Linux的優良特性，還有著節約資源，實時性強等優點。在本方案中以嵌入式Linux操作系統為基礎，借助其對USB、網絡等的強大支持能力來構建高度靈活的圖像采集系統。通過利用Linux操作系統內建的video4Linux對攝像頭進行編程，實現了將USB攝像頭采集到的視頻數據進行顯示和存為圖片的功能。本文中具體講述了嵌入式的軟硬件平臺的構建，USB攝像頭的驅動開發，圖像采集應用程序的實現等。本文提出的嵌入式圖像采集方案適用于市面上絕大多數流行的USB攝像頭，還能把得到的圖像通過以太網傳輸以實現遠程的監控。這套方案利用應用程序編程接口video4linux所提供的數據結構、應用函數等，實現了在Linux環境下采集USB攝像頭圖像數據的功能，并運用嵌入式的GUI開發工具Qt/Embedded來編寫最終的應用程序實現了美觀的用戶界面。充分運用Linux操作系統和其工具的強大功能來實現圖像采集，對基于Linux內核的后續圖像應用開發具有實用意義。本系統完全基于開放的平臺和模塊化的實現方法，具有良好的可移植性，可方便地進行各種擴展。這種方案所實現的圖像采集系統成本低，靈活性高，性能好，是一種優良的解決方案。本文詳細介紹了這種基于Linux系統和S3C2410A平臺的嵌入式圖像采集系統。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著計算機技術的飛速發展，嵌入式系統在人們的生產生活中發揮著越來越重要的作用。近年來，基于ARM處理器和μC/OS-II操作系統的嵌入式技術已經成為當前嵌入式領域的研究熱點之一。 論文主要研究基于ARM7處理器和μC/OS-II操作系統的嵌入式測控平臺架構，為測控系統開發提供一個方便功能擴展的軟硬件環境。在此基礎上，以加速度計為對象，利用嵌入式系統的豐富資源，完成對其內部溫度及加速度信號的采集實例。硬件設計分為核心系統設計和數據采集控制子系統設計兩部分。核心系統主要包括控制核心S3C44BOX模塊、存儲器模塊、調試接口模塊、液晶顯示模塊以及數控鍵盤模塊等。完成了母板的設計與驗證，并預留多種接口，增強了可擴展性。采集控制子系統作為數據采集及控制機構，主要由A/D轉換芯片完成和串行通信模塊，用來接收傳感器傳輸的數據，經ARM處理器分析處理后，通過串行通訊方式與下位機通信。由于有多個下位系統，平臺設計擴展了8路帶高速緩沖的異步串行通信模塊。最后，對各硬件模塊進行總體調試，并對調試結果進行了分析。 調試結果表明，該硬件平臺不僅響應速度快、成本低、可靠性好，而且具有良好的可移植性和可裁剪性，便于根據實際需求進行功能擴展和裁剪，達到了預期的設計目標。
上傳時間： 2013-07-26
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隨著電子技術的不斷發展，嵌入式系統越來越多地在控制類、消費類、通訊類等電子產品廣泛應用，嵌入式技術也越來越和人們的生活緊密結合。同時，計算機硬件的發展以及數據量的增加，對存儲設備的要求也越來越高。 本文深入研究了嵌入式系統中數據存儲和數據交換，提出了一套完整的嵌入式系統中數據存儲和數據交換的設計方案，并詳細介紹了其實現過程。Flash存儲器由于體積小、功耗低、性能穩定等特點在便攜式電子產品中得到了廣泛的應用。Flash存儲器主要有兩種形式：Nor Flash和Nand Flash。Nor Flash具有XIP特性，可以直接在芯片上執行代碼，而且讀取速度較快。Nand Flash存儲密度大、容量大、生產工藝簡單、性價比高，但是控制方式復雜而且可能會存在一定的壞塊。SD卡是近年來流行的大容量便攜式存儲卡。本系統中，我們以Flash和SD卡作為數據存儲介質。在存儲介質的選擇方面，在系統內部采用了體積小、容量大、成本低的Flash，并采用Nor和Nand Flash相結合的方案：在Nor Flash上存儲與系統相關的軟件和程序，在Nand Flash上存儲用戶數據。系統外部采用安全性高、容量大、性能佳的SD卡作存儲容量擴展。實現了基于Atmel公司ARM系列MCU的Flash存儲器和SD卡的硬件電路的設計及底層驅動程序的設計。 本研究分別根據Nor和Nand Flash數據存儲和操作特點，分析了JFFS2和YAFFS的特點以及各自的存儲方式、斷電保護、損耗平衡、垃圾回收等一系列的策略和機制，并在Nor和Nand Flash上實現并優化了這些管理機制。在SD上則采用目前主流操作系統（Windows，Linux等）所支持的FAT16文件格式，完成了從磁盤格式化到文件的讀寫等標準API函數，實現了嵌入式系統的高速數據交換。
上傳時間： 2013-04-24
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大多數現在的PCL打印機驅動程序都是將需要打印的文件(包括圖形或者文本)處理成JPEG文件發送到打印機進行打印，因為這樣一方面可以減少發送給打印機的數據量，一方面可以極大的簡化驅動程序的開發。而在打印機內部，這些JPEG文件又被解碼成BMP文件進行進一步的處理。采用這種方式工作的打印機JPEG解碼的工作占據了其CPU時間的一半以上，所以JPEG文件解碼引擎是打印機的核心之一，提高JPEG的解碼速度對于提高打印機的處理能力至關重要。 同時，JPEG文件解碼工作是一個計算密集型的作業，主要有兩個辦法提高它的速度：一個是設計更高效的算法，一個是采用性能更加強勁的CPU設備。在單核CPU的嵌入式環境中，JPEG編解碼速度已經幾乎到了極限，難有提升的空間，然而近兩年多核嵌入式芯片的出現，為大幅度提升它的性能提供了可能。 本文基于嵌入式的Linux平臺，采用ARM11 MPCore4核處理器，針對PCL，XL打印機控制語言的JPEG文件解碼設計和實現了一個高速引擎，主要內容為： 分析和解碼PCL，XL文件，提取出其中的JPEG文件。 對JPEG文件實現并行化解碼，在多個處理器核上并行處理，并針對多核處理器構架進行內存讀取等方面的優化。 針對多核處理器的特點和優勢，設計和實現多線程調度算法。 總結和提取數據，分析多核處理器相對于單核處理器的性能提升。 另外，為便于讀者理解，文中簡要介紹了ARM(SIMD)指令集，嵌入式匯編以及與硬件相關的一些概念。
上傳時間： 2013-06-16
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運動控制系統是機器人控制系統的重要組成部分。本文將ARM與CPLD技術應用于機器人運動控制系統，使控制系統更加開放、更加模塊化，同時ARM芯片的高速大容量的數據處理能力以及CPLD的高集成度，可編程性，能夠逾越以往控制系統中實時、高速、高精度的技術瓶頸. 嵌入式技術是當今最熱門的技術之一，由于簡潔、高效等優點，使得其廣泛應用在各個領域；所謂嵌入式系統就是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現對其它設備的控制、監視或管理等功能。 本文主要闡述了基于嵌入式處理器S3C44B0X的機器人控制器的設計過程。文章首先介紹了機器人本體規劃、嵌入式系統和嵌入式微處理器S3C44B0X的結構特點；接著介紹了基于S3C44B0X的智能控制器的設計，包括硬件設計和CPLD軟件設計。其中控制器硬件平臺擴展了外部存儲器、串行口，通過輸出PWM信號進入驅動電路模塊，從而實現控制機器人運動的目的。在CPLD設計過程中，引入JTAG調試接口，方便系統程序的下載和調試，通過自上而下、分塊設計的思想給出了QUARTUSⅡ設計環境下的軟件代碼。本系統利用不同任務間的切換來實現通信過程，而不再采用無操作系統的工程文件的形式，這樣不但有利于項目的調試，也有利于對其它接口的擴展。最后對該控制器進行了測試和分析。
上傳時間： 2013-07-19
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電火花線切割加工是一種高精度和高柔性的加工方法，在模具制造、成形刀具加工、難加工材料和精密復雜零件的加工等方面得到了廣泛的應用。數控系統是數控機床的核心，開發出低成本、高效率的開放式電火花線切割加工數控系統具有十分重要的現實意義。 本文首先提出了基于ARM及嵌入式Linux的往復走絲電火花線切割數控系統的開發方案。采用ARM微處理器+AVR單片機接口電路作為電火花線切割數控系統的硬件平臺。 通過構建2.6內核版本的嵌入式Linux系統，并將嵌入式GUI解決方案QtopiaCore4移植到該系統，建立了交叉編譯環境，在此基礎上成功地開發了高速走絲電火花線切割加工數控系統軟件原型，并設計了單片機接口電路，使用C語言編寫了相應的控制程序，實現了數控軸驅動步進電機的控制。 最后，本文建立了數控系統的調試環境，并對開發的數控系統軟件進行了聯機調試、系統軟件測試和實例加工。測試和實例加工結果表明，基于ARM和嵌入式Linux的電火花線切割加工數控系統技術途徑的可行性，并實現了預期的數控功能。
上傳時間： 2013-04-24
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目前在各行各業中應用種類繁多的測量儀器隨著儀器性能指標要求的逐漸提升以及功能的不斷拓展，對儀器控制系統的實時性和集成化程度等性能的要求也越來越高。目前發展的趨勢是開放式、集成度向芯片級靠攏的高實時性儀器。針對目前傳統的系統設計存在著功能簡單、速度慢、實時性差、對數據的再加工處理能力極為有限等問題，本文根據課題需要提出了一種基于ARM+FPGA架構的高速實時數據采集嵌入式系統方案，應用在小功率半導體測量儀器上。方案采用三星S3C2410的ARM處理器進行管理控制，處理數據，界面顯示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用來進行高速數據采集，提高了系統的實時性和集成化程度。 本文首先給出了ARM+FPGA架構的總體設計。硬件方面，簡要討論了ARM處理器的特點和優勢，FPGA在高速采集和并行性上的優勢，給出了硬件的總體結構和主要部件及相關接口。軟件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系統的構建和BootLoader的啟動以及內核和根文件系統的結構，構建了嵌入式Linux系統包括建立交叉開發環境，修改移植BootLoader和裁減移植Linux內核，并且根據課題實際需要精簡建立了根文件系統。 為了滿足測量儀器的實時性，設計了ARM與FPGA的高速數據采集接口。進行了FPGA內部與ARM接口相關部分的硬件電路設計；通過分析ARM與FPGA內部時序的差異，針對ARM與FPGA內部FIFO時序不匹配的問題，解決了測量儀器中高速數據采集與處理速度不匹配的問題。接著，通過研究Linux設備驅動基本原理和驅動程序的開發過程，設計了Linux下的FPGA數據采集接口驅動程序，并且實現了中斷傳輸。使得FPGA芯片通過高效可靠的驅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的設計。為了降低成本和提高實用性利用FPGA芯片剩余的資源實現了對PS/2鍵盤鼠標接口的控制，應用到系統中，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圖形設計工具的優缺點，結合課題的實際情況選擇了MiniGUI作為課題圖形界面的開發。根據具體要求設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開發環境的建立，針對課題實際硬件電路設計修改移植了bootloader，裁減移植了內核以及根文件系統的建立；設計了FPGA內部硬件電路，解決了接口中ARM與FPGA時序不匹配的問題，實現了ARM與FPGA之間的高速數據采集；設計了高速采集接口在嵌入式Linux下的驅動程序以及中斷傳輸和應用程序；合理設計了適合測量儀器使用的人機交互界面，并巧妙設計了PS/2鍵盤鼠標接口，進一步提高了交互操作。
上傳時間： 2013-06-21
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