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ARM-FPGA

基于ARM的全數(shù)字B型超聲診斷儀的設計與研究

超聲理論與技術的快速發(fā)展，使超聲設備不斷更新，超聲檢查已成為預測和評價疾病及其治療結果不可缺少的重要方法。超聲診斷技術不僅具有安全、方便、無損、廉價等優(yōu)點，其優(yōu)越性還在于它選用診斷參數(shù)的多樣性及其在工程上實現(xiàn)的靈活性。全數(shù)字B超診斷儀基于嵌入式ARM9+FPGA硬件平臺、LINUX嵌入式操作系統(tǒng)，是一種新型的、操作方便的、技術含量高的機型。它具有現(xiàn)有黑白B超的基本功能，能夠對超聲回波數(shù)據(jù)進行靈活的處理，從而使操作更加方便，圖象質量進一步提高，并為遠程醫(yī)療、圖像存儲、拷貝等打下基礎，是一種很有發(fā)展前景、未來市場的主打產(chǎn)品。全數(shù)字B型超聲診斷儀的基本技術特點是用數(shù)字硬件電路來實現(xiàn)數(shù)據(jù)量極其龐大的超聲信息的實時處理，它的實現(xiàn)主要倚重于FPGA技術。現(xiàn)在FPGA已經(jīng)成為多種數(shù)字信號處理（DSP）應用的強有力解決方案。硬件和軟件設計者可以利用可編程邏輯開發(fā)各種DSP應用解決方案。可編程解決方案可以更好地適應快速變化的標準、協(xié)議和性能需求。本論文首先闡述了醫(yī)療儀器發(fā)展現(xiàn)狀和嵌入式計算機體系結構及發(fā)展狀況，提出了課題研究內容和目標。然后從B超診斷原理及全數(shù)字B超診斷儀設計入手深入分析了B型超聲診斷儀的系統(tǒng)的硬件體系機構。對系統(tǒng)的總體框架和ARM模塊設計做了描述后，接著分析了超聲信號進行數(shù)字化處理的各個子模塊、可編程邏輯器件的結構特點、編程原理、設計流程以及ARM處理模塊和FPGA模塊的主要通訊接口。接著，本論文介紹了基于ARM9硬件平臺的LINUX嵌入式操作系統(tǒng)的移植和設備驅動的開發(fā)，詳細描述了B型超聲診斷儀的軟件環(huán)境的架構及其設備驅動的詳細設計。最后對整個系統(tǒng)的功能和特點進行了總結和展望。

標簽： ARM 全數(shù)字儀的設計超聲診斷

上傳時間： 2013-05-28

上傳用戶：sssnaxie
FPGA 在運動控制系統(tǒng)中的設計Design of FPGA in Motion Control System

本文是在基于ARM＋FPGA 的硬件平臺上進行嵌入式運動控制系統(tǒng)的設計，ARM實現(xiàn)應用管理，F(xiàn)PGA 實現(xiàn)插補運算，發(fā)出脈沖到伺服驅動系統(tǒng)，形成運動指令控制伺服電機運轉等。文中對FPG

標簽： FPGA Control Design Motion

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：acwme
基于ARM的雷達信號處理系統(tǒng)的研究

隨著信息技術的飛速發(fā)展，人們對數(shù)據(jù)采集、信號處理的要求越來越高：不僅要求高速、高精度和高實時，還要求數(shù)據(jù)采集，處理設備便攜化、網(wǎng)絡化和智能化，并具有友好的人機界面。傳統(tǒng)的8/16位單片機因資源極度受限，難以滿足上述要求；而傳統(tǒng)的信號處理過程都是依賴于PC完成，則存在著安裝麻煩、價格昂貴且電磁兼容性差等缺點。嵌入式系統(tǒng)是一個快速發(fā)展的領域，嵌入式系統(tǒng)的研究內容涉及到計算機學科的各個方面。將嵌入式系統(tǒng)引入雷達信號處理系統(tǒng)，能極大的提高系統(tǒng)的實時性和靈活性。本文的研究正是基于ARM的雷達信號處理系統(tǒng)。本文在對線性調頻連續(xù)波雷達測速測距研究的基礎上，討論了一種軟硬件配置靈活、結構精簡的雷達信號處理系統(tǒng)，其硬件平臺以ARM處理器，可編程邏輯器件FPGA，和DSP為核心，擴展了UART、LCD、網(wǎng)口、IDE、觸摸屏、PS/2和USB等外圍接口，可實現(xiàn)對線性調頻連續(xù)波雷達回波信號進行數(shù)據(jù)采集、脈沖壓縮、恒虛警檢測、航跡相關，航跡顯示等處理，相關數(shù)據(jù)的存儲。在軟件設計方面，完成Bootloader，Linux2.4操作系統(tǒng)在系統(tǒng)上的移植，在此基礎上對實現(xiàn)了對網(wǎng)口、IDE、LCD等模塊的驅動程序編寫，并在MiniGUI上進行基于顯示終端需求的圖形用戶界面開發(fā)。

標簽： ARM 雷達信號處理系統(tǒng)

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：Shoen
基于ARM芯片的GPS接收機設計

GPS以全天候、高精度、自動化、高效益等顯著特點，贏得廣大測繪工作者的信賴，而一體化GPS接收機更是具有全內置、防水、耐寒以及操作方便、適用范圍廣等優(yōu)點，己經(jīng)廣泛應用于控制測量和大地測量中。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進，硬、軟件的不斷完善，應用領域正在不斷地開拓，目前已遍及國民經(jīng)濟各種部門，并開始逐步深入人們的日常生活。本文介紹了GPS系統(tǒng)的特點、工作原理、課題背景、國內外相關產(chǎn)品的現(xiàn)狀以及發(fā)展趨勢，闡述了GPS接收機的設計原理。文章認為，GPS接收機中的微處理器的性能直接影響整機的性能，相比較其它微處理器，ARM微處理器具有一些獨特的優(yōu)勢。文章了ARM系列微處理器尤其是ARM7微處理器的性能特點，并給出了利用ARM7微處理器LPC2138芯片和xc3s1000型FPGA設計GPS接收機的實際設計和調試方案，并對此方案進行了論證，同時給出了各個功能模塊的軟硬件實現(xiàn)過程，并對樣機進行了性能指標測試。

標簽： ARM GPS 芯片收機設計

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：kakuki123
基于ARM和DSP的數(shù)控系統(tǒng)研究

機械手是自動裝配生產(chǎn)線上必不可少的設備，它可以模擬人手臂的部分動作，按預定的程序、軌跡和要求，實現(xiàn)抓取、搬運和裝配等工作。在減輕人的勞動強度和提高裝配質量和在惡劣環(huán)境下作業(yè)等方面，起到了積極的作用。嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的以應用為中心并且軟硬件可裁剪的實時系統(tǒng)，它的特點是高度自動化，響應速度快等，非常適合于要求實時的和多任務的場合。本文分析了機械手控制系統(tǒng)的功能要求，研究設計了一種基于ARM和DSP的機械手數(shù)控系統(tǒng)的方案。嵌入式ARM處理器，具有運行速度快、功耗低、程序設計靈活、外圍硬件資源豐富等優(yōu)點，但其很難在處理大數(shù)據(jù)量、復雜算法時保證系統(tǒng)的靈活性和實時性。DSP作為數(shù)字信號處理的核心器件，能夠實時快速的完成控制算法運算，由于DSP普通輸入輸出口的高低電平變化周期最快只能到1微秒左右，不適合高速輸入輸出；FPGA芯片高速輸入輸出數(shù)據(jù)，時間可縮短至幾十納秒。另外利用FPGA可以方便的實現(xiàn)各種接口的邏輯時序，豐富的接口使得該系統(tǒng)能夠方便的進行移植，擴展了該系統(tǒng)的應用領域，從而提升了其性價比，通過ARM處理器和DSP以及FPGA技術的有機結合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，使系統(tǒng)具有程序設計靈活、以太網(wǎng)通信、大容量存儲、高速數(shù)據(jù)輸出、可移植等特點，既滿足高速機械手自動控制的要求，同時又具有一定的通用性。通過本課題實踐表明，基于ARM和DSP構建嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的應用方案全可行、合理，同傳統(tǒng)的人機交互系統(tǒng)設計相比，能大量地減輕研發(fā)任務，提高發(fā)速度，能夠在短時間內得到控制性能優(yōu)秀的數(shù)控系統(tǒng)。

標簽： ARM DSP 數(shù)控系統(tǒng)研究

上傳時間： 2013-06-11

上傳用戶：康郎
基于ARM和Linux的橫機控制系統(tǒng)設計

本課題所研究的橫機是一種由嵌入式控制器系統(tǒng)控制的自動化程度很高的緯編針織機，主要用于針織服裝的編織制造。我國是紡織大國，橫機需求量大，自主研發(fā)全自動電腦橫機有廣泛的市場前景。通過對橫機機械系統(tǒng)結構和原理的分析，本文提出了一種橫機控制系統(tǒng)硬件解決方案。該方案主要由主控制器、協(xié)處理器、驅動電路等三部分組成。以ARM作為主控制器，負責編織工藝和人機接口設計；以FPGA作為協(xié)處理器，執(zhí)行ARM的命令，控制后續(xù)電路動作；驅動電路主要面向橫機機械部件，并向前端電路提供硬件接口。基于該硬件系統(tǒng)解決方案，本文繼而提出了一種新型的軟件系統(tǒng)解決方案。該方案基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)實現(xiàn)，主要由羅拉系統(tǒng)控制算法、驅動程序、橫機編織控制程序和圖形用戶界面等四部分組成。羅拉系統(tǒng)采用模糊控制算法，控制卷布速率；驅動程序實現(xiàn)ARM和FPGA的通信；橫機編織控制程序將花型文件中的數(shù)據(jù)轉換為機械部件的動作，實現(xiàn)整個編織過程；圖形用戶界面提供良好的人機界面，方便操作。最后詳細介紹了整個橫機控制器系統(tǒng)的調試流程，涉及硬件調試、軟件調試和軟硬件聯(lián)合調試等。與傳統(tǒng)電腦橫機相比，基于此設計方案的橫機技術含量較高，成本低，可移植性強，并可實現(xiàn)聯(lián)網(wǎng)控制。

標簽： Linux ARM 橫機控制系統(tǒng)設計

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：ikemada
基于ARM和Nucleus Plus的打印機設計與實現(xiàn)

隨著國有銀行向商業(yè)銀行的轉變,銀行的設備采購標準會越來越高，與此同時，銀行柜臺業(yè)務量的增加，使得老一代的銀行專用打印機無論在速度上還是在使用的方便性上都顯得力不從心，為了占領市場，公司有必要開發(fā)新型的、使用更加方便的打印機。老一代打印機在打印存折時，柜臺工作人員要把存折放準位置，要不然打印會偏離預定位置，在打印信函時，有的冷僻字無法打印出來，軟件無法下載升級。為了加快柜臺處理速度，減小柜臺工作人員的工作量，需要開發(fā)能自動糾偏定位，字符完善的打印機。本文在分析需求的基礎上，比較當前流行的處理器，選用Atmel公司的ARM芯片AT91M42800A作為處理核心，使用Xilin公司的20萬門的FPGA XC2S200做硬件邏輯控制，通過光電傳感器和相關的控制電路來實現(xiàn)自動糾偏定位。在嵌入式操作系統(tǒng)上選用Nucleus Plus，約95％的Nucleus Plus代碼用C語言編寫，因此它能很方便移植，同時它還提供全部源代碼，這樣便于開發(fā)。另外，它還只要一次性付費，這使得它有很好的成本優(yōu)勢。文中詳細說明了本系統(tǒng)的硬件、固件的實現(xiàn)。在硬件上闡述了一些單元電路，包括存儲器電路，接口電路，傳感器電路等的設計思路和實現(xiàn)方法。通過光電傳感電路，步進電機控制和軟件結合，形成閉環(huán)控制，從而實現(xiàn)了快速自動糾偏定位；通過大屏幕的LCD顯示實現(xiàn)了操作界面的簡單化；采用大容量的存儲器以及大字庫解決了冷僻字無法打印的問題；固件部分詳細闡述了系統(tǒng)上電啟動過程，包括Bootstrap模塊和loader模塊，Bootstrap模塊主要功能是重定位存儲器，初始化基本硬件以及Loader模塊的自動在線下載升級。Loader模塊的主要功能是下載FPGA的配置代碼，初始化鍵盤和顯示器，然后調用Nucleus Plus初始化代碼，從而建立和調用任務。本文通過總結測試結果，與老一代打印機相比，新打印機在智能化上實現(xiàn)了自動糾偏定位，使得打印機操作人員不需要準確放置存折，就能正確打印，提高了工作效率；在打印速度上比原系統(tǒng)提高30％，還可方便地實現(xiàn)軟件升級。當然，新的打印機在存折偏移很大時，要耗費長時間才能把存折推到正確位置。這要在糾偏算法上做進一步的改進。

標簽： Nucleus Plus ARM 打印機

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：feichengweoayauya
JPEG2000基于位平面掃描的上下文編碼的研究和FPGA實現(xiàn)

JPEG2000是新一代的靜態(tài)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(qū)域編碼等，因而它具有廣闊的應用前景，特別是在數(shù)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(yōu)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(xiàn)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(chǎn)品、消費類電子產(chǎn)品中的應用，打開巨大的潛在市場，研究硬件實現(xiàn)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(shù)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(xiàn)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(xiàn)該算法并進行優(yōu)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(xiàn)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(xiàn)方案提高了75％。 JPEG2000的一個重要特性是其具有漸進傳輸?shù)哪芰Γa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(shù)據(jù)包的先后順序來實現(xiàn)漸進傳輸?shù)哪康摹１疚膶PEG2000中實現(xiàn)漸進傳輸?shù)臋C制進行了分析，并研究了碼流組織的算法實現(xiàn)。為了對JPEG2000算法實現(xiàn)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(shù)據(jù)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。

標簽： JPEG 2000 FPGA 編碼

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：獨孤求源
嵌入式系統(tǒng)和FPGA在LED顯示屏中的應用研究與實現(xiàn)

近年來LED顯示技術發(fā)展迅速,LED全彩顯示屏得到了廣泛的應用.LED顯示技術涵蓋了微機控制、視頻、光學、機械和數(shù)字圖像處理等多種技術.針對現(xiàn)有LED顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸和顯示存在的缺陷和開發(fā)難度,本文提出并實現(xiàn)了一種新型的LED顯示系統(tǒng)方案.該方案把ARM處理器應用到LED顯示屏中,采用FPGA技術開發(fā)了LED顯示屏系統(tǒng).本文主要討論了利用網(wǎng)絡傳輸LED顯示數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方法,包括嵌入式系統(tǒng)的設計以及TCP/IP協(xié)議的實現(xiàn)等分析和設計工作.全文分為七章,首先提出現(xiàn)有LED顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸和顯示存在的缺陷和開發(fā)難度,然后提出新的LED顯示系統(tǒng)方案,并論證該方案的可行性.接著闡述了作者采用的嵌入式系統(tǒng)的設計方法和過程.第三章和第四章是嵌入式系統(tǒng)的設計和TCP/IP協(xié)議的實現(xiàn),其中包括硬件和軟件的設計以及嵌入式操作系統(tǒng)μ C/OS-Ⅱ的移植.詳細地分析了基于LPC2214芯片的操作系統(tǒng)移植步驟和過程.本文使用的是1wIP網(wǎng)關協(xié)議,把其應用于μ C/OS-Ⅱ,實現(xiàn)了LED顯示屏的網(wǎng)絡通信,還分析了RTL8019芯片的工作過程,編寫了有關驅動代碼.在第五章和第六章中闡述了LED顯示屏顯示原理和利用FPGA實現(xiàn)LED顯示的驅動開發(fā)過程,利用占空比法實現(xiàn)LED顯示屏的灰度顯示,使用VHDL語言描述LED顯示屏的灰度實現(xiàn)邏輯.最后根據(jù)本文的方案實現(xiàn)了LED顯示屏的彩色顯示,通過分析比較,該方案可行并且達到了預定的要求.

標簽： FPGA LED 嵌入式系統(tǒng) 中的應用

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：yoleeson
基于ARM的嵌入式指紋識別系統(tǒng)

生物識別技術代表了未來身份驗證技術的發(fā)展方向，而指紋識別技術又是最可靠、最有效的生物識別技術之一。目前，指紋識別技術是優(yōu)于其它生物識別技術的身份鑒別方法。這是因為人的指紋各不相同、終生基本不變的特點已經(jīng)得到公認，特別是現(xiàn)有的指紋識別算法已達到識別迅速、準確可靠的水平，是完全可以商業(yè)化的生物識別技術。傳統(tǒng)的指紋識別系統(tǒng)多是基于PC平臺，這種系統(tǒng)將指紋圖像處理和指紋匹配甚至指紋采集控制都放在PC平臺上，在獲得了較高速度和開發(fā)效率的同時，缺點也是顯而易見的，其體積龐大，成本較高。而已有的嵌入式指紋識別系統(tǒng)多是基于單片機和DSP的，不是在運算速度上受到硬件限制，就是在系統(tǒng)的擴展性、可維護性及用戶交互上有諸多不足。近年來指紋識別應用的普及對自動指紋識別系統(tǒng)的便攜性和易用性提出了更高的要求，指紋識別技術正向著小型化和嵌入式的方向發(fā)展。在微電子領域，以ARM、DSP、FPGA為代表的嵌入式微處理器的性能飛速提高，為構建嵌入式系統(tǒng)提供了硬件保證。 ARM是當前最為流行的32位RISC處理器架構，目前ARM占RISC處理器市場的七成左右。三星公司的S3C2410是基于ARM920T內核的通用32位微處理器，它具有高性能和低功耗的特性，被設計用于手持設備和通用嵌入式系統(tǒng)。嵌入式系統(tǒng)對操作系統(tǒng)和其上運行的軟件有特別的要求。針對本課題所采用的ARM硬件平臺，詳細介紹了嵌入式操作系統(tǒng)Arm-Linux的移植。分別說明了交叉編譯工具鏈的安裝、引導裝載器的移植和Linux內核的裁減和交叉編譯過程。為了運行應用程序，還介紹了文件系統(tǒng)的構建。指紋識別系統(tǒng)需要指紋采集設備。FPS200是Veridicom公司推出的第三代半導體指紋傳感器，是一款專為嵌入式系統(tǒng)設計的高性能、低成本、低功耗的電容式固態(tài)指紋傳感器。本文詳細闡述了基于FPS200的USB接口指紋采集卡的設計與實現(xiàn)。指紋圖像處理與匹配是整個系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)，論文介紹了圖像處理與匹配的一般概念，并提出了新的指紋匹配方法。指紋匹配是自動指紋識別中的一個難點。現(xiàn)有的指紋匹配方法大致可以歸結為圖形匹配和人工神經(jīng)網(wǎng)絡匹配兩大類，本文提出的基于線段的特征點匹配算法屬于圖形匹配。嵌入式系統(tǒng)需要完善的軟件支持。隨著嵌入式技術的飛速發(fā)展，用戶交互界面也由傳統(tǒng)的字符界面向圖形界面轉變，圖形用戶界面系統(tǒng)得到了長足的發(fā)展。MiniGUI 是一個非常適合于工業(yè)控制實時系統(tǒng)以及嵌入式系統(tǒng)的可定制的、小巧的圖形用戶界面支持系統(tǒng)。本文介紹了基于MiniGUI的可視化指紋識別軟件設計。綜上所述，本文針對特定硬件條件，構建了定制的嵌入式操作系統(tǒng)；設計了支持USB數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹讣y采集卡；指紋圖像的濾波、提取特征和指紋特征匹配均針對嵌入式系統(tǒng)的實際情況進行了優(yōu)化；利用MiniGUI圖形支持庫完成了界面美觀友好的可視化指紋識別程序。系統(tǒng)具有安全可靠、易于擴展、性價比高等優(yōu)點。

標簽： ARM 嵌入式指紋識別系統(tǒng)

上傳時間： 2013-08-02

上傳用戶：小儒尼尼奧