嵌入式操作系統是嵌入式系統應用的核心。完成簡單功能的嵌入式系統一般不需要操作系統，但是隨著所謂后PC時代的來臨，嵌入式系統設計日趨復雜，嵌入式操作系統就必不可少了。一般而言，嵌入式操作系統不同于一般意義的計算機操作系統，它有占用空間小、執行效率高、方便進行個性化定制和軟件要求固化存儲等特點。 本文在討論了嵌入式操作系統的基本理論之后，論述了MINIX 3操作系統的特點，指出了MINIX 3向嵌入式操作系統方面發展的意義和可行性。建立可移植代碼是操作系統移植的首要步驟和重要途徑，本文又論述了建立可移植代碼的一般方法和過程。而后深入分析了MINIX 3操作系統的內核結構及組成部分，重組了內核目錄樹，列出了移植MINIX 3內核需要重新編寫的內核接口。在MINIX 3已有代碼的基礎上，分離了一部分機器相關代碼和體系結構不相關代碼，建立了相應的可移植代碼。 提到嵌入式，就不能不提ARM，ARM體系結構是目前最流行的嵌入式微處理器體系結構。本文就是針對ARM處理器體系結構來展開的，文中簡單介紹了ARM處理器的情況，并且對應ARM體系結構修改了MINIX 3內核的部分代碼。最后在深入分析了MINIX3操作系統進程調度算法和代碼之后，結合軟實時操作系統進程調度特點和要求，改進了MINIX 3進程調度策略，使之適合軟實時操作系統的要求，并給出了修改后的相關源代碼。
上傳時間： 2013-06-24
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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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隨著糾錯編碼理論研究的不斷深入，糾錯碼的實際應用越來越廣泛。卷積碼作為其中重要的一種，已被大多數通信系統所采用。(2,1,7)卷積碼是一種短約束長度最佳碼，編、譯碼器易于實現，且具有較強的糾錯能力。 本文研究了IEEE 802.11協議中(2,1,7)卷積碼編碼、交織解交織及其軟判決高速Viterbi譯碼的實現問題。 首先介紹了IEEE 802.11無線局域網標準及規范，然后介紹了信道編解碼中卷積碼編碼及Viterbi譯碼算法和FPGA 設計方法，接著通過對(2,1,7)卷積碼特點的具體分析，吸取目前Viterbi譯碼算法和交織解交織算法的優點，采取一系列的改進措施，基于FPGA實現了IEEE 802.11信道編解碼及交織和解交織系統。這些改進措施包括采用并行FIFO、改進的ACS 單元、流水式塊處理結構、改進的SMDO方法、雙重交織策略，使得在同樣時鐘速率下，系統的性能大幅度提高。最后將程序下載到Altera公司的Cyclone 系列的FPGA(型號EP1C6Q240C8)器件上進測試，并對測試結果作了簡單分析。
上傳時間： 2013-05-25
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隨著通信技術和計算機技術的發展，多媒體的應用與服務越來越廣泛，視頻壓縮編碼技術也隨之成為非常重要的研究領域。運動估計是視頻壓縮編碼中的一項關鍵技術。由于視頻編碼系統的復雜性主要取決于運動估計算法，因此如何找到一種可靠、快速、性能優良的運動估計算法一直是視頻壓縮編碼的研究熱點。運動估計在視頻編碼器中承擔的運算量最大、控制最為復雜，由于對視頻編碼的實時性要求，因此運動估計模塊一般都采用硬件來設計。 本文的目的是在FPGA芯片上設計實現一種更優的易于硬件實現的塊匹配運動估計算法——二步搜索算法。全文首先討論了塊匹配運動估計理論及其主要技術指標，介紹了運動估計技術在MPEG-4中的應用，然后在對典型的運動估計算法進行分析比較的基礎上討論了一種性能和硬件實現難易度綜合指數較高的二步搜索算法。本文對已有的用于全搜索算法實現的VLSI結構進行了改進，設計了符合二步搜索算法要求的FPGA實現結構，并在對其理論分析之后，對實現該算法的運動估計模塊進行了功能模塊的劃分，并運用VerilogHDL硬件描述語言、ISE及Modelsim開發工具在Spartan-IIEXC2S300eFPGA芯片上完成了對各功能模塊的設計、實現與時序仿真。最后，對整個運動估計模塊進行了仿真測試，給出了其在FPGA上搭建實現后的時序仿真波形圖與占用硬件資源情況，通過對時序仿真結果可知本文設計的各功能模塊工作正常，并且能夠協同工作，整個運動估計模塊能夠正確的實現二步搜索運動估計算法，并輸出正確的運動估計結果；通過對占用硬件資源及時鐘頻率情況的分析驗證了本文設計的二步搜索運動估計算法的FPGA實現結構具備先進性和實時可實現性。
上傳時間： 2013-05-27
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糾錯碼技術是一種通過增加一定冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法。RS碼是一種典型的糾錯碼，在線性分組碼中，它具有最強的糾錯能力，既能糾正隨機錯誤，也能糾正突發錯誤，在深空通信、移動通信、磁盤陣列、光存儲及數字視頻廣播(DVB)等系統中具有廣泛的應用。 DVD是一種高容量的存儲媒質。DVD技術的應用很廣泛，在數字技術中占有重要地位。DVD系統中采用里德-所羅門乘積碼(RS-PC：Reed-Solomon ProductCode)進行糾錯，RS碼譯碼器在伺服芯片中具有重要作用。 FPGA在開發階段具有安全、方便、可隨時修改設計等不可替代的優點，在電子系統中采用FPGA可以極大的提升硬件系統設計的靈活性，可靠性，同時提高硬件開發的速度和降低系統的成本。FPGA的固有優點使其得到越來越廣泛的應用，FPGA設計技術也被越來越多的設計人員所掌握。 本文首先介紹了編碼理論和常用的RS編譯碼算法，提出RS編碼器實現方案，詳細分析了譯碼器的ME算法和改進BM算法的實現，針對ME算法提出了一種流水線結構的糾刪糾錯RS譯碼器實現方案，在譯碼器復雜度和延時上作了折衷，降低了譯碼器的復雜度并提高了最高工作頻率，利用有限域乘法器的特性對編譯碼電路進行優化。這些技術的采用大大的提高了RS編譯碼器的效率，節省了RS編譯碼器占用的資源。在Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA上設計并成功實現了RS(208，192)編譯碼器。
上傳時間： 2013-07-20
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隨著數字電子技術的發展，數字信號處理的理論和技術廣泛的應用于通訊、語音處理、計算機和多媒體等領域。快速傅立葉變換(FFT)使離散傅立葉變換的運算時間縮短了幾個數量級，在數字信號處理領域被廣泛應用。FFT已經成為現代信號處理的重要手段之一。 現場可編程門陣列(FPGA)是近年來迅速發展起來的新型可編程器件。隨著它的不斷應用和發展，也使電子設計的規模和集成度不斷提高。同時基于FPGA實現FFT的設計方法和思想被提出。本次設計的目的是快速傅立葉變換(FFT)的FPGA實現。 此文在分析了快速傅立葉算法的基礎上，提出了一種頻率抽取基4 FFT的FPGA設計方案，針對現有FFT的FPGA實現過程中蝶形運算需要頻繁乘以多個旋轉因子提出了改進方法，減少了旋轉因子的乘法次數和存儲空間，加快了蝶形運算的速度，設計的地址映射方法，無需運算即可得到所需數據的存放地址，并結合采用乒乓結構和流水線方式，來提高快速傅立葉變換(FFT)FPGA實現的速度。描述了一片FPGA芯片內完成了整個FFT處理器的電路設計，經過模塊時序仿真和數據的驗證及測試，達到工作在50MHz時鐘頻率的設計要求。最后對后續設計做了描述，并對用FPGA實現FFT做了展望。
上傳時間： 2013-04-24
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針對SIFT算法復雜程度高，實時性差，在維數較高的圖像配準中并不實用的問題，提出了一種基于線性鑒別分析（LDA）的SIFT算法（SIFT-LDA）。首先利用SIFT算法提取出圖像的特征點向量，然后用LDA方法對其進行特征抽取并降維。通過高維自然圖像和單幅人臉圖像進行實驗，實驗結果表明SIFT-LDA算法在保證匹配精度的同時，實時性要優于傳統的SIFT算法，其匹配時間相對于傳統SIFT算法縮短了將近一半。
上傳時間： 2013-10-13
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為了縮短加法電路運行時間，提高FPGA運行效率，利用選擇進位算法和差額分組算法用硬件電路實現32位加法器，差額分組中的加法單元是利用一種改進的超前進位算法實現，選擇進位算法可使不同的分組單元并行運算，利用低位的運算結果選擇高位的進位為1或者進位為零的運算結果，節省了進位選擇等待的時間，最后利用XILINX進行時序仿真，在FPGA上進行驗證，可穩定運行在高達50兆的頻率，理論分析與計算機仿真表明該算法切實可行、有效并且易于實現。
上傳時間： 2013-12-19
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在單片機應用開發中，代碼的使用效率問題、單片機抗干擾性和可靠性等問題仍困擾著 工程師。為幫助工程師解決單片機設計上的難題，《電子工程專輯》網站特邀Holtek香 港分公司工程部處長鄧宏杰先生擔任《單片機應用編程技巧》專題討論的嘉賓，與廣大 設計工程師交流單片機設計開發經驗。現根據論壇中的討論歸納出單片機開發中應掌握 的幾個基本技巧。一、 如何提高C語言編程代碼的效率鄧宏杰指出，用C語言進行單片機程序設計是單片機開發與應用的必然趨勢。他強調:“ 如果使用C編程時，要達到最高的效率，最好熟悉所使用的C編譯器。先試驗一下每條C語言編譯以后對應的匯編語言的語句行數，這樣就可以很明確的知道效率。在今后編程的 時候，使用編譯效率最高的語句。” 他指出，各家的C編譯器都會有一定的差異，故編譯效率也會有所不同，優秀的嵌入式系統C編譯器代碼長度和執行時間僅比以匯編語言編寫的同樣功能程度長5-20％。他說：“對于復雜而開發時間緊的項目時，可以采用C語言，但前提是要求你對該MCU系統的C語言和C編譯器非常熟悉，特別要注意該C編譯系統所能支持的數據類型和算法。雖然C語言是最普遍的一種高級語言，但由于不同的MCU廠家其C語言編譯系統是有所差別的，特別是在一些特殊功能模塊的操作上。所以如果對這些特性不了解，那么調試起來問題就會很 多，反而導致執行效率低于匯編語言。” 二、 如何減少程序中的bug？ 對于如何減少程序的bug，鄧宏杰給出了一些建議，他指出系統運行中應考慮的超范圍管理參數有： 1．物理參數。這些參數主要是系統的輸入參數，它包括激勵參數、采集處理中的運行參 數和處理結束的結果參數。合理設定這些邊界，將超出邊界的參數都視為非正常激勵或 非正常回應進行出錯處理。 2．資源參數。這些參數主要是系統中的電路、器件、功能單元的資源，如記憶體容量、 存儲單元長度、堆疊深度。在程式設計中，對資源參數不允許超范圍使用。 3．應用參數。這些應用參數常表現為一些單片機、功能單元的應用條件。如E2PROM的擦 寫次數與資料存儲時間等應用參數界限。 4．過程參數。指系統運行中的有序變化的參數。
上傳時間： 2013-10-21
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如何生成優化的梯度是傳感器網絡定向擴散中的一個關鍵問題, 本文在分析一種基本梯度生成算法的問題基礎之上,利用興趣包的轉發次數對其進行改進, 設計了一種分布式的最短路徑梯度生成算法. 該算法極大的降低了鄰居節點間建立“平行梯度”和“逆向梯度”的概率, 可構建從源節點到sink 節點的多條最短路徑. 仿真表明, 改進的算法可建立更為有效的梯度, 從而使得定向擴散中數據報文沿著更短的路徑傳輸, 無線傳感器網絡的能量利用率更高.
上傳時間： 2014-12-29
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