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12位4通道并行串行模數(shù)轉(zhuǎn)換芯片ADS7824的原理及應用

ADS7824是美國BB公司生產(chǎn)的12位開關(guān)電容式逐次逼近型模/數(shù)轉(zhuǎn)換芯片.它具有與CPU的并行/串行接口,功耗低,片上資源豐富,接口靈活等特點.文中詳細介紹了ADS7824的工作原理、引腳定義、工作

標簽： 7824 ADS 4通道 并行

上傳時間： 2013-07-08

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基于ARM的井下網(wǎng)絡(luò)分站的設(shè)計

本文設(shè)計的井下網(wǎng)絡(luò)分站作為“煤礦安全自動檢測、監(jiān)控及管理系統(tǒng)”的一個重要的組成部分，以ARM微控制器為核心，以操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ為操作平臺，采用TCP/IP協(xié)議棧實現(xiàn)了分站的網(wǎng)絡(luò)通信功能，很好的解決了當前煤礦企業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議不一致的問題。 在硬件方面，嚴格按照《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》完成了監(jiān)控分站的總體硬件設(shè)計，并通過驅(qū)動網(wǎng)卡芯片RTL8019AS實現(xiàn)了以太網(wǎng)連接。選用PHILIPS的32位ARM芯片LPC2214作為分站的控制芯片，它帶有16KB的靜態(tài)RAM和256KB的高速FLASH，包含8路10位A/D，還有多個串行接口，可使用的GPIO高達76個(使用了外部存儲器)，很好了滿足了分站外接傳感器的多樣化要求。在人機對話方面，系統(tǒng)擴展了128×64的液晶和1×4的鍵盤。在通信方面，采用TCP/IP協(xié)議與地面主機進行通信，將各種參數(shù)傳送到地面主機進行復雜的運算處理。 在軟件方面，介紹了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的移植過程，并在此基礎(chǔ)上分析了TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)；制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換格式；通信過程中采用了標準的TCP/IP協(xié)議；詳細介紹了幾個主要程序模塊的編程思路，如LCD顯示、外部輸入頻率信號的計數(shù)及數(shù)據(jù)存儲，并給出了在實際編程過程中遇到的問題及解決方法。 本監(jiān)控分站根據(jù)《本質(zhì)安全型“i”》標準將外部接入設(shè)備和分站作了電氣隔離，該分站具有2路A/D數(shù)據(jù)采集；6路光電隔離數(shù)字量輸入；2路光電隔離數(shù)字量輸出對外部設(shè)備進行遠程管理和控制；人機接口提供人機交互界面，提供按鍵操作和數(shù)據(jù)顯示；RS485通信接口負責與外界設(shè)備進行通信；網(wǎng)絡(luò)通信接口負責為各種監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)提供兼容的接入接口；非易失性鐵電存儲器作為數(shù)據(jù)存儲區(qū)以保證掉電后存儲數(shù)據(jù)不丟失。

標簽： ARM 網(wǎng)絡(luò) 分

上傳時間： 2013-04-24

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基于ARM平臺的存儲卡系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn)

隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)和互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的飛速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)成為了當前信息行業(yè)最熱門的焦點之一。而ARM以其高性能低功耗的特點成為目前應用最廣泛的32位嵌入式處理器。在嵌入式操作系統(tǒng)方面，Linux憑借其性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)清晰、平臺支持廣泛、網(wǎng)絡(luò)支持強勁及開放源代碼等多方面的優(yōu)勢，被嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者廣泛地采用。Linux 2.6包含許多新的特性，為其在嵌入式領(lǐng)域的應用提供了強有力的支持，新的內(nèi)核越來越多地應用于嵌入式Linux系統(tǒng)中。 本文的工作基于艾科公司研發(fā)的硬件平臺Ark1600開展。該平臺上集成了多個功能模塊，例如LCD、12S、GPIO、12C等，同時支持XD、CF、MMC、SD等多種硬件存儲設(shè)備，在設(shè)備通信方面提供了USB、串行通信等傳輸方式。本文的主要工作是研究Linux在ARM芯片上的移植，并在此基礎(chǔ)上闡述Linux設(shè)備驅(qū)動的開發(fā)。 首先構(gòu)建了交叉編譯環(huán)境，然后在分析Ark1600硬件體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上詳細闡述了BootLoader程序設(shè)計與實現(xiàn)、Linux2.6內(nèi)核移植、Ramdisk文件系統(tǒng)移植的全過程，為后續(xù)項目的實施搭建了一個良好的開發(fā)平臺。論文最后闡述了Linux 2.6內(nèi)核中開發(fā)塊設(shè)備驅(qū)動程序的實現(xiàn)方法，并以XD塊設(shè)備驅(qū)動程序為例，詳細闡述了Linux驅(qū)動程序的開發(fā)流程。 主要工作量在于BootLoader程序的設(shè)計與實現(xiàn)、Linux系統(tǒng)移植和XD塊設(shè)備驅(qū)動程序的開發(fā)。因為項目平臺獨特的硬件環(huán)境，一些程序代碼要嚴格依賴硬件設(shè)備設(shè)計。在Linux移植中的主要工作包括串口控制臺的驅(qū)動、設(shè)置系統(tǒng)的存儲布局、初始化系統(tǒng)定時器、初始化系統(tǒng)中斷、在Linux系統(tǒng)中建立標識本硬件平臺的結(jié)構(gòu)體變量、配置并編譯Linux內(nèi)核等。

標簽： ARM 存儲卡 系統(tǒng)設(shè)計

上傳時間： 2013-05-18

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FPGA用于160Gbs高速光纖通信系統(tǒng)中PMD補償?shù)难芯?/a>

標簽： FPGA 160 Gbs PMD

上傳時間： 2013-04-24

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基于XC2S300E芯片的高級加密標準算法的FPGA設(shè)計

加密算法一直在信息安全領(lǐng)域起著無可替代的作用,它直接影響著國家的未來和發(fā)展.隨著密碼分析水平、芯片處理能力和計算技術(shù)的不斷進步,原有的數(shù)據(jù)加密標準(DES)算法及其變形的安全強度已經(jīng)難以適應新的安全需要,其實現(xiàn)速度、代碼大小和跨平臺性均難以繼續(xù)滿足新的應用需求.在未來的20年內(nèi),高級加密標準(AES)將替代DES成為新的數(shù)據(jù)加密標準.高級加密標準算法是采用對稱密鑰密碼實現(xiàn)的分組密碼,支持128比特分組長度及128比特、192比特與256比特可變密鑰長度.無論在反饋模式還是在非反饋模式中使用AES算法,其軟件和硬件對計算環(huán)境的適應性強,性能穩(wěn)定,密鑰建立時間優(yōu)良,密鑰靈活性強.存儲需求量低,即使在空間有限的環(huán)境使用也具備良好的性能.在分析高級加密標準算法原理的基礎(chǔ)上,描述了圈變換及密鑰擴展的詳細編制原理,用硬件描述語言(VHDL)描述了該算法的整體結(jié)構(gòu)和算法流程.詳細論述了分組密碼的兩種運算模式(反饋模式和非反饋模式)下算法多種體系結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)原理,重點論述了基本體系結(jié)構(gòu)、循環(huán)展開結(jié)構(gòu)、內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu)、外部流水線結(jié)構(gòu)、混合流水線結(jié)構(gòu)及資源共享結(jié)構(gòu)等.最后在XILINX公司XC2S300E芯片的基礎(chǔ)上,采用自頂向下設(shè)計思想,論述了高級加密標準算法的FPGA設(shè)計方法,提出了具體模塊劃分方法并對各個模塊的實現(xiàn)進行了詳細論述.圈變換采用內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu),多個圈變換采用資源共享結(jié)構(gòu),密鑰調(diào)度與加密運算并行執(zhí)行.占用芯片面積及引腳資源較少,在芯片選型方面具有很好的適應性.

標簽： S300 300E FPGA 300

上傳時間： 2013-06-20

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基于FPGA的PROFIBUSDP從站接口研究

PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)是當今控制領(lǐng)域的一個熱點。目前國內(nèi)對于PROFIBUS-DP的應用和研究主要以西門子等國外大公司的成套設(shè)備為主，用單片機+固態(tài)程序的方法做PROFIBUS-DP接口控制器的技術(shù)比較成熟，而自主開發(fā)PROFIBUS-DP通用接口的研究卻比較少。針對這一現(xiàn)狀，本論文采用FPGA做控制器，提出了基于FPGA技術(shù)的從站接口通信模塊的設(shè)計方案，使具有RS-232接口的從站可以通過該接口通信模塊與PROFIBUS-DP主站進行通訊連接。 論文首先對PROFIBUS現(xiàn)場總線技術(shù)進行概述，主要從現(xiàn)場總線的技術(shù)特點、協(xié)議結(jié)構(gòu)、傳輸技術(shù)、存取協(xié)議等方面進行介紹。對PROFIBUS-DP系統(tǒng)組成和配置、工作方式及數(shù)據(jù)傳遞、DP的功能和從站狀態(tài)機制等進行研究和分析。然后詳細論述了基于PROFIBUS-DP的通信接口的硬件及軟件實現(xiàn)。 在硬件設(shè)計中，本文從PROFIBUS協(xié)議芯片SPC3實現(xiàn)的具體功能出發(fā)，結(jié)合EDA(Electronic Design Amomation)設(shè)計自項向下的設(shè)計思想，給出了總線接口的總體設(shè)計方案。同時給出其設(shè)計邏輯框圖、算法流程圖、引腳說明以及部分模塊的仿真結(jié)果。并充分考慮了硬件的通用性及將來的擴展。 本設(shè)計使用VHDL描述，在此基礎(chǔ)之上采用專門的綜合軟件對設(shè)計進行了綜合優(yōu)化，最后在FPGA(Field Programmable Gate Array)芯片EP1C6上得以實現(xiàn)。在軟件設(shè)計中，詳細介紹了通信接口的軟件設(shè)計實現(xiàn)，包括狀態(tài)機的實現(xiàn)、各種通信報文的實現(xiàn)、GSD文件的編寫等。 再通過Siemens公司的CP5611網(wǎng)絡(luò)接口卡和PC機做主站，使用COMPROFIBUS組態(tài)軟件，組建系統(tǒng)進行通訊測試，得到良好結(jié)果。

標簽： PROFIBUSDP FPGA 接口

上傳時間： 2013-05-25

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基于FPGA的便攜式振動頻譜分析儀

該論文基于NIOS Ⅱ軟核處理器和Altera的FPGA技術(shù)，設(shè)計了一種便攜式的振動頻譜分析儀，用于旋轉(zhuǎn)機械的故障監(jiān)測和診斷。以SOPC技術(shù)為手段，將信號采集和信號處理電路通過可編程片上系統(tǒng)來實現(xiàn)，其特點是將對ADC的控制、數(shù)字信號的濾波、快速傅立葉變換的設(shè)計，通過FPGA芯片集成在一起，以NIOS Ⅱ來完成32位CPU的狀態(tài)控制功能。工程機械、汽車車輛中都存在諸如發(fā)動機類的旋轉(zhuǎn)機械，這類設(shè)備的異常振動往往會影響正常工作，嚴重時還會出現(xiàn)各種重大事故，該分析儀可以實時地或定期地對發(fā)動機、齒輪箱等旋轉(zhuǎn)機械進行振動頻譜分析和監(jiān)測，運用于民用機械能產(chǎn)生非常好的經(jīng)濟效益。 該論文從四個方面進行了研究工作。其一，利用FPGA對ADC芯片的工作進行控制，使其在規(guī)定的時間內(nèi)與DSP模塊進行數(shù)據(jù)交換，并對ADC各引腳時序進行控制，使兩者協(xié)調(diào)同步工作，編制了相應的VHDL語言程序。其二，采用SOPC Builder設(shè)計開發(fā)，實現(xiàn)了基于NIOS Ⅱ的32位CPU軟核，創(chuàng)建了相應的C/C++和匯編的宏代碼，使得軟件可以訪問用戶自定義邏輯。對頂層設(shè)計產(chǎn)生的VHDL的RTL代碼和仿真文件進行了綜合、編譯適配以及仿真。其三，配合Matlab和DSP Builder的強大功能進行DSP模塊設(shè)計，開發(fā)出了FIR和FFT等功能模塊，并且添加到SOPC系統(tǒng)中，使其可以由NIOS Ⅱ很容易的調(diào)用。其四，在NIOS Ⅱ系統(tǒng)中添加了uC/OS Ⅱ操作系統(tǒng)，提高了整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且降低了開發(fā)難度，提高了系統(tǒng)升級的能力。由于整個設(shè)計是基于FPGA開發(fā)的，所以該系統(tǒng)包括了所有FPGA系統(tǒng)的特點，包括并行的DSP處理、在系統(tǒng)可編程、升級簡單等特點，極易使設(shè)計產(chǎn)品化。

標簽： FPGA 便攜式 振動頻譜 分析儀

上傳時間： 2013-04-24

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基于FPGA控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時也是軟件無線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達系統(tǒng)以及無線基站系統(tǒng)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(xiàn)在高性能FPGA平臺上設(shè)計SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計方案及實現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設(shè)計，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應性、可擴展性和可調(diào)試性。 在時序數(shù)字邏輯設(shè)計上，充分利用FPGA中豐富的時序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計數(shù)器等，能夠方便的完成對系統(tǒng)輸入輸出時鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對各處時序延時進行修正。 在存儲器設(shè)計上，采用FPGA片內(nèi)存儲器?？筛鶕?jù)系統(tǒng)需要隨時進行設(shè)置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。 在傳輸接口設(shè)計上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實現(xiàn)了對這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進行切換。 在系統(tǒng)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(xiàn)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(tǒng)工作過程的控制和工作模式的選擇。 在系統(tǒng)調(diào)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(tǒng)整個傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性和時序性，并極大的降低了用常規(guī)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(shè)計進行了詳細分析，并對每個模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時，文中還在其它章節(jié)詳細介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計、并行接口設(shè)計、PCI接口設(shè)計、PC端控制軟件設(shè)計以及用于調(diào)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(tǒng)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計圖、實物圖及注釋詳細的相關(guān)源程序清單。

標簽： FPGA 控制 高速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)

上傳時間： 2013-06-09

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基于FPGA的邊界掃描控制器的設(shè)計

隨著印制電路板功能的日益增強，結(jié)構(gòu)日趨復雜，系統(tǒng)中各個功能單元之間的連線間距越來越細密，基于探針的電路系統(tǒng)測試方法已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在的測試需要。邊界掃描測試(BST)技術(shù)通過將邊界掃描寄存器單元安插在集成電路內(nèi)部的每個引腳上，相當于設(shè)置了施加激勵和觀測響應的內(nèi)建虛擬探頭，通過該技術(shù)可以大大的提高數(shù)字系統(tǒng)的可觀測性和可控性，降低測試難度。針對這種測試需求，本文給出了基于FPGA的邊界掃描控制器設(shè)計方法。 　　 完整的邊界掃描測試系統(tǒng)主要由測試控制部分和目標器件構(gòu)成，其中測試控制部分由測試圖形、數(shù)據(jù)的生成與分析及邊界掃描控制器兩部分構(gòu)成。而邊界掃描控制器是整個系統(tǒng)的核心，它主要實現(xiàn)JTAG協(xié)議的自動轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生符合IEEE標準的邊界掃描測試總線信號，而邊界掃描測試系統(tǒng)工作性能主要取決與邊界掃描控制器的工作效率。因此，設(shè)計一個能夠快速、準確的完成JTAG協(xié)議轉(zhuǎn)換，并且具有通用性的邊界掃描控制器是本文的主要研究工作。 　　 本文首先從邊界掃描技術(shù)的基本原理入手，分析邊界掃描測試的物理基礎(chǔ)、邊界掃描的測試指令及與可測性設(shè)計相關(guān)的標準，提出了邊界掃描控制器的總體設(shè)計方案。其次，采用模塊化設(shè)計思想、VHDL語言描述來完成要實現(xiàn)的邊界掃描控制器的硬件設(shè)計。然后，利用自頂向下的驗證方法，在對控制器內(nèi)功能模塊進行基于Testbench驗證的基礎(chǔ)上，利用嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計思想，將所設(shè)計的邊界掃描控制器集成到SOPC中，構(gòu)成了基于SOPC的邊界掃描測試系統(tǒng)。并且對SOPC系統(tǒng)進行軟硬件協(xié)同仿真，實現(xiàn)對邊界掃描控制器的功能驗證后將其應用到實際的測試電路當中。最后，在基于SignalTapⅡ硬件調(diào)試的基礎(chǔ)上，軟硬件結(jié)合對整個系統(tǒng)可行性進行了測試。從測試結(jié)果看，達到了預期的設(shè)計目標，該邊界掃描控制器的設(shè)計方案是正確可行的。 　　 本文設(shè)計的邊界掃描控制器具有自主知識產(chǎn)權(quán)，可以與其他處理器結(jié)合構(gòu)成完整的邊界掃描測試系統(tǒng)，并且為SOPC系統(tǒng)提供了一個很有實用價值的組件，具有很明顯的現(xiàn)實意義。

標簽： FPGA 邊界掃描 控制器

上傳時間： 2013-07-20

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ChenMobius通信系統(tǒng)的FPGA硬件實現(xiàn)

自上個世紀九十年代以來，我國著名學者、現(xiàn)中國科學院院士、清華大學陳難先教授等人使用無窮級數(shù)的Mobius反演公式解決了一系列重要的物理學中的逆問題，開創(chuàng)了應用、推廣數(shù)論中的Mobius變換解決物理學中各種逆問題的巧妙方法，其工作在1990年當時就得到了世界著名的《NATURE》雜志的高度評價。 華僑大學蘇武潯教授等則把Mobius變換的方法應用于幾種常用波形(包括周期矩形脈沖，奇偶對稱方波和三角波等)的傅立葉級數(shù)的逆變換運算，得到正、余弦函數(shù)及一般周期信號的各種常用波形的信號展開；并求得了與各種常用波形信號函數(shù)族相正交的函數(shù)族，以用于各展開系數(shù)的計算與信息的解調(diào)；而后把它們應用到通信系統(tǒng)中，提出了一種新的通信系統(tǒng)，即新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)。 本文主要完成了兩個方面的工作,Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的FPGA硬件設(shè)計實現(xiàn)和基于Chen-Mobius變換的語音加密雙工通信系統(tǒng)的實現(xiàn)。首先，利用嵌入MATLAB\SIMULINK中的DSPBuilder軟件對Chen-Mobius多路(四路和八路)通信系統(tǒng)進行仿真分析，對該系統(tǒng)在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算，并繪出了信噪比-錯誤概率曲線；其次，利用DSPBuilder中的Signalcompiler將Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的主體模塊(函數(shù)及積分器的產(chǎn)生等)轉(zhuǎn)化成HDL硬件語言，后在QuartusⅡ軟件平臺上，結(jié)合利用VHDL編程的硬件程序模塊(分頻、延時、控制模塊等)構(gòu)架完整的Chen-Mobius通信系統(tǒng)，并對此系統(tǒng)設(shè)計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等；最后，在Altera公司的Stratix 芯片上，實現(xiàn)硬件的編程和下載，從而完成了Chen-Mobius多路通信系統(tǒng)的FPGA硬件實現(xiàn)。 另外，利用Chen-Mobius單路通信系統(tǒng)的調(diào)制、解調(diào)系統(tǒng)分別對語音信號進行加密與解密，在兩塊DE2的FPGA開發(fā)板上成功實現(xiàn)了基于Chen-Mobius變換的語音加密雙工通信。完成本設(shè)計意義重大，它為今后Chen-Mobius通信系統(tǒng)應用于通信領(lǐng)域的各個方面，邁開堅實的一步。

標簽： ChenMobius FPGA 通信系統(tǒng) 硬件實現(xiàn)

上傳時間： 2013-07-24

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