嵌入式系統是一種將底層硬件、實時操作系統和應用軟件相結合的專用計算機系統，在經濟社會和人們的日常生活中得到了越來越廣泛的應用。嵌入式系統的研究與開發已成為現代電子領域的重要研究方向之一。嵌入式實時操作系統是嵌入式系統應用軟件開發的支撐平臺，網絡化是主要趨勢之一。 μC/OS-Ⅱ作為一種新興的嵌入式實時操作系統，以其免費公開源碼、面向中小型應用、可搶占、多任務以及較好的移植性等突出特點，在各類嵌入式設備中得到廣泛應用。然而，μC/OS-Ⅱ內核中不支持TCP/IP協議棧，因而無法適應嵌入式設備網絡化的需要。本文的主要目標是：在計算資源嚴重受限的條件下，研究使嵌入式系統支持TCP/IP協議的策略及其實現方法。 本課題以實驗室現有的Samsung S3C44BOX芯片為核心的ARM開發板作為硬件平臺，分析了ARM7TDM[內核的特點及S3C44BOX的結構。在詳細分析實時操作系統μC/OS-Ⅱ及其內核原理的基礎上對其進行適當的改進并成功移植到ARM硬件平臺上。針對μC/OS-Ⅱ內核不支持TCP/IP協議棧的問題，引進了嵌入式TCP/IP協議uIP，將其應用到μC/OS-Ⅱ上，成為μC/OS-Ⅱ的網絡服務模塊，實現了對μC/OS-Ⅱ的網絡功能的擴充，并在uIP基礎上編寫了相關的網絡驅動程序。最后，本課題設計了基于HTTP協議的嵌入式Web服務器和基于TFTP協議的遠程文件傳輸，從而使網絡遠程監控測量和在線程序的更新下載成為現實。 本課題經過數月的軟硬件的設計和調試，已實現了最初的設計目標。測試結果表明：移植到ARM處理器上的μC/OS-Ⅱ內核可以成功實現對任務的調度；對μC/OS-Ⅱ內核擴充的TCP/IP協議——uIP可正常運行：嵌入式Web服務器和遠、程文件傳輸在實驗室局域網中的穩定運行，更加證明了本課題的成功性。
上傳時間： 2013-05-17
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隨著人們物質文化生活水平的提高和科學技術的快速發展，智能家居已成為一個發展趨勢。智能家居系統采用傳感技術、計算機技術和信息傳輸與處理技術，能給用戶提供全方位的服務，同時對住房內的情況進行遠程監控和實時管理。安防系統是智能家居中的一個重要的組成部分。傳統的安防系統都是基于單片機設計實現的，它難以滿足現代家居中網絡家電功能，針對這些問題，設計并實現了一種基于ARM和藍牙的安防系統。 (1) 深入研究了安防系統中視頻監控的研究現狀與發展趨勢，分析了嵌入式Linux操作系統的優、缺點以及選擇內核版本為Linux2.6的原因，指出了選題研究的目的和意義。 (2) 從網絡拓撲結構和幾種重要協議這兩個方面入手，闡述了智能家居中的重要技術——藍牙。 (3) 根據智能家居的功能要求，設計了一種智能家居中的安防系統，論述了ARM9嵌入式微處理器S3C2410的原理以及性能，闡述了安防系統中的NANDFLASH模塊、SDRAM模塊、RS232串口模塊、以太網模塊、USB、USB藍牙、USB攝像頭的組成原理以及設計與實現方法。 (4) 根據系統軟件環境的需求，構建了嵌入式Linux系統軟件平臺，論述了交叉編譯環境和NFS開發調試環境的建立，移植S3C2410下啟動引導程序VIVI，移植嵌入式操作系統Linux(內核版本為2.6.14)，闡述了系統相關設備驅動的移植(NAND FLASH、USB、USB攝像頭、USB藍牙)、文件系統的使用，分析了Linux下藍牙無線通信的實現過程。 (5) 在搭建的嵌入式Linux系統軟件平臺上，論述了在Windows XP下遠程登錄到Linux操作系統的方法，闡述了在Linux下使用V4L編程來截取攝像頭圖象，使用SOCKET編程將截取到的圖象傳送到室內PC機上，遠程監控電腦登錄到此PC機上，利用IE瀏覽器來實現對現場環境的監控。 (6) 結合實驗測試環境和測試數據，進行了視頻監控系統的性能測試，分析了測試結果并針對出現的問題給出了改進措施。 通過對安防系統的實驗測試表明，系統能夠很好地檢測不法分子的入侵，并通過遠程視頻監控方式來告知用戶，系統運行穩定，達到了預期的設計目標。
上傳時間： 2013-04-24
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USB2．0接口和基于ARM核的SOC系統的應用已經非常廣泛，特別在電子消費類領域。包含USB2,0接口的ARM系統則更是市場的需求。本文介紹一種基于ARM核的USB2,0接口IP(AHB_USB2.0)的設計，主要對其中的串行接口引擎(SIE)的設計進行討論。 該 AHB_USB2.0 IP核支持USB2.0協議，并兼容USB1.1協議；支持AMBA2.0協議和UTMI 1.05協議。該IP核一側通過UTMI接口或ULPI接口的PHY與USB2.0主機端進行通信；另一側則通過AHB總線與ARM相連。 AHB_USB2.0 IP核在硬件上分為三個大模塊：ULPI模塊(ULPI)、串行接口引擎(SIE)模塊和AHB總線接口模塊(AHB)。ULPI模塊實現了UTMI接口轉ULPI接口。串行接口引擎(SIE)模塊為USB2.0的數據鏈路層協議處理模塊，為整個IP核的核心部分，進一步分為四個子模塊——GLC(全局控制模塊)，PIE(PHY接口處理引擎)，SIF(系統接口邏輯)和EPB(端點緩沖模塊)。GLC模塊負責整個IP的復位控制，IP時鐘的開關提示等；PIE模塊負責處理USB的事務級傳輸，包括組包解包等；SIF模塊負責協議相關寄存器組和端點緩沖區的讀寫，跨時鐘域信號的處理和PIE所需的控制信號的產生；AHB模塊負責IP核與ARM通信和DMA功能的實現。 該IP核的軟件設計遵循USB協議，Bulk Only協議和UFI協議，由外掛ARM實現USB設備命令和UFI命令的解析，并執行相應的操作。設計了IP核與ARM之間的多種數據傳輸方法，通過軟件實現常規數據讀寫訪問、內部DMA或外部DMA等多種方式的切換。 本IP已經通過EDA驗證和FPGA測試，并且已經在內嵌ARM核的FPGA系統上實現了多個U盤。這個FPGA系統的正確工作，證明了AHB_USB2.01P核設計是正確的。
上傳時間： 2013-05-17
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本論文以開發基于ARM核的USB2.0-AHB接口IP此項目為依托，致力于在Windows XP操作系統上使用DDK(Driver Development Kit)設計和開發一個基于WDM的主機端驅動程序。開發該驅動程序的目的是為了對該IP進行FPGA測試以及配合設備端驅動程序的開發，該驅動程序能夠完成即插即用功能，塊傳輸，同步傳輸，控制傳輸以及對Flash的操作五項主要功能。 論文首先介紹了基于WDM的USB驅動程序設計原理，其中包括了從結構到通信流對USB主機系統的介紹，編寫WDM驅動程序的基礎理論(主要介紹了數個相關的重要概念、驅動程序的基本組成)，以及在開發對Flash操作的例程會使用到的Mass Storage類協議的簡要介紹。在介紹設計原理后，論文從總體的系統應用環境和結構薊數據傳輸、內部模塊以及軟硬件體系結構幾個方面簡要描述了該IP的系統設計。接著論文通過分析主機端驅動程序功能需求，提出了驅動程序的總體構架以及分步式的設計流程，具體步驟是先實現驅動程序的正常加載以及基本PnP功能，然后實現塊傳輸、同步傳輸以及控制傳輸，最后完成對Flash操作例程的設計。隨后論文詳細闡述了對上述五項主要功能模塊的設計；其中對Flash操作例程的設計是難點，作者通過分析Bulk-Only協議和UFI命令規范，提出程序的詳細設計方案。論文最后簡要介紹了調試驅動程序的方法，以及驅動程序的測試內容、部分測試結果以及測試結論。 本論文研究對象為基于ARM核的USB2.0-AHB接口IP主機端驅動程序，因為其研究主體是一個基于WDM的主機端驅動程序，因此有其普遍性；但是它以開發基于ARM核的USB2.0-AHB接口IP這個項目為依托，其目的是為項目服務，因此它有其特殊性。它是一項既有普遍性又有特殊性的研究。
上傳時間： 2013-05-19
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隨著計算機技術、通信技術、集成電路技術和控制技術的發展，傳統的工業控制領域正經歷著一場前所未有的變革，開始向網絡化方向發展。本文即從未來工業控制網絡發展的需要出發，設計并實現了以S3C2410微處理器為核心的嵌入式網絡控制器。 本文以S3C2410-32 位微處理為核心，設計并實現了具有1路以太網接口、1路 USB Host 接口、1路USB Device 接口、3路RS232串口、1個CAN總線擴展卡、1個RS485擴展卡、1個RS422擴展卡使用、8路A/D、1路D/A、4路 PWM、一個 240×320TFT LCD 顯示觸摸屏的功能強大的嵌入式網絡控制器。并在此基礎上，結合嵌入式操作系統Windows CE建立了一個嵌入式軟件開發平臺。 在深入研究和分析CANopen協議的基礎上，實現了基于Windows CE 的嵌入式 CANopen 協議棧，大大提高了嵌入式網絡控制器在現場總線上的通信和控制能力，為新型的網絡控制算法研究提供了實驗平臺。在探討了TCP/IP協議的基礎上研究了基于 Windows CE 的嵌入式 TCP/IP 協議棧，掌握了Windows CE 平臺的網絡 Socket 通信編程，使控制器能夠通過以太網接到Intranet或Intemet上。 在完成嵌入式網絡控制器硬件與軟件設計的基礎上，將控制器應用到了網絡化的嵌入式數控系統的中央數控單元中，實現數控系統等數控設備小型化、網絡化和集成化的需要。并以此為基礎，結合計算機控制實驗室建設，構建了三層(信息層、控制層和設備層)工業網絡實驗平臺，實現了實驗室設備真正的網絡互連，為網絡控制研究提供了一個高性能的平臺。
上傳時間： 2013-06-10
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語音編碼技術始終是語音研究的熱點。語音編碼作為多媒體通信中信息傳輸的一個重要環節，越來越受到廣泛的重視。G729是由美國、法國、日本和加拿大的幾家著名國際電信實體聯合開發的，國際電信聯盟(ITU-T)于1995年11月正式通過了G729。96年ITU-T又制定了G729的簡化方案G729A，主要降低了計算的復雜度以便于實時實現。因其具有良好的合成語音質量、適中的復雜度、較低的時延等優點，G729A標準已被廣泛應用在VOIP網關、IP電話中。 論文利用Altera公司的新一代可編程邏輯器件在數字信號處理領域的優勢，對G729A語音編碼中的線性預測(LP)濾波器系數提取的FPGA(現場可編程門陣列，Field Programmable Gate Array)實現進行了深入研究。論文首先對語音信號處理及其發展進行介紹，深入討論了G729A語音編解碼技術。第二，對Altera公司的Stratix系列可編程器件的內部結構進行了研究，分析了在QuartusII開發平臺上進行FPGA設計的流程。第三，基于FPGA，對G729A編碼系統的LP分析部分做了具體設計，其中包括自相關函數和杜賓(Durbin)遞推兩個主要功能模塊，并對其工作過程進行了詳細的分析。第四，針對系統所使用的除法運算都是商小于1的特點，設計并實現了一個系統專用的除法器模塊。最后，在Altera FPGA目標芯片EP1S30F780C7上，對LP分析系統進行了驗證，證明了方案的可行性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著SOC技術、IP技術以及集成電路技術的發展，RISC軟核處理器的研究與開發設計開始受到了人們的重視。基于FPGA的RISC軟核處理器在各個行業開始得到了廣泛的應用，特別是在一些基于FPGA的嵌入式系統中有著越來越廣泛的應用前景。 該論文在研究了大量國內外技術文獻的基礎上，總結了RISC處理器發展的現狀與水平。認真分析了RISC處理器的基本結構，包括總線結構，流水線處理的原理，以及流水線數據通路和流水線控制的原理；并詳細分析了該設計采用的指令集——MIPS指令集的內在結構。設計出了一個32位RISC軟核處理器，這個軟核處理器采用五級流水線結構，能完成加法、減法、邏輯與、邏輯或、左移右移等算術邏輯操作，以及它們的組合操作。通過軟件仿真和在Altera的FPGA開發板上進行驗證，證明了所設計的32位RISC處理器能準確的執行所選用的MIPS指令集，運行速度能達到30MHz，功能良好。 通過對所設計對象特點及其可行性的研究，選用了Altera公司QuartusⅡ軟件作為設計與仿真驗證的環境。在設計方法上，該課題采用了自頂向下的設計方法。在設計過程中采用了邊設計邊驗證這種設計與驗證相結合的設計流程，大大提高了設計的可靠性。該課題在設計過程中還提出了兩個有效的設計思路：第一是在32位寄存器的設計中利用FPGA的內部RAM資源來設計，減少了傳輸延時，提高了運行速度，并大大減少了對FPGA內部資源的占用；第二是在系統架構上采用了柔性化的設計方法，使得設計可以根據實際的需求適當的增減相應的部件，以達到需求與性能的統一。這兩個方法都有效地解決了設計中出現的問題，提高了處理器的性能。
上傳時間： 2013-07-21
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DFT(Discrete Fourier Transformation)是數字信號分析與處理如圖形、語音及圖像等領域的重要變換工具,直接計算DFT的計算量與變換區間長度N的平方成正比.當N較大時,因計算量太大,直接用DFT算法進行譜分析和喜好的實時處理是不切實際的.快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,簡稱FFT)使DFT運算效率提高1~2個數量級.本文的目的就是研究如何應用FPGA這種大規模可編程邏輯器件實現FFT的算法.本設計主要采用先進的基-4DIT算法研制一個具有實用價值的FFT實時硬件處理器.在FFT實時硬件處理器的設計實現過程中,利用遞歸結構以及成組浮點制運算方式,解決了蝶形計算、數據傳輸和存儲操作協調一致問題.合理地解決了位增長問題.同時,采用并行高密度乘法器和流水線(pipeline)工作方式,并將雙端口RAM、只讀ROM全部內置在FPGA芯片內部,使整個系統的數據交換和處理速度得以很大提高,實際合理地解決了資源和速度之間相互制約的問題.本設計采用Verilog HDL硬件描述語言進行設計,由于在設計中采用Xilinx公司提供的稱為Core的IP功能塊極大地提高了設計效率.
上傳時間： 2013-06-20
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隨著集成電路頻率的提高和多核時代的到來，傳統的高速電互連技術面臨著越來越嚴重的瓶頸問題，而高速下的光互連具有電互連無法比擬的優勢，成為未來電互連的理想替代者，也成為科學研究的熱點問題。目前，由OIF(Optical Intemetworking Forum，光網絡論壇)論壇提出的甚短距離光互連協議，主要面向主干網，其延遲、功耗、兼容性等都不能滿足板間、芯片間光互連的需要，因此，研究定制一種適用于板級、芯片級的光互連協議具有非常重要的研究意義。 本論文將協議功能分為數據鏈路層和物理層來設計，鏈路層功能包括了協議原語設計，數據幀格式和數據傳輸流程設計，流量控制機制設計，協議通道初始化設計，錯誤檢測機制設計和空閑字符產生、時鐘補償方式設計；物理層功能包含了數據的串化和解串功能，多通道情況下的綁定功能，數據編解碼功能等。 然后，文章采用FPGA(Field Programmable Gate Array,現場可編程門陣列)技術實現了定制協議的單通道模式。重點是數據鏈路層的實現，物理層采用定制具備其功能的IP(Intellectual Property,知識產權)——RocketIO來實現。實現的過程中，采用了Xilinx公司的ISE(Integrated System Environment,集成開發環境)開發流程，使用的設計工具包括:ISE，ModelSim，Synplify Pro,ChipScope等。 最后，本文對實現的協議進行了軟件仿真和上扳測試，訪真和測試結果表明，實現的單通道模式，支持的最高串行頻率達到3.5GHz，完全滿足了光互連驗證系統初期的要求，同時由RocketIO的高速串行差分口得到的眼圖質量良好，表明對物理層IP的定制是成功的。
上傳時間： 2013-06-28
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如今IC設計進入了SOC(System-on-chip)設計時代。SOC是指在單一芯片上集成了微控制器、數字信號處理器、存儲器、I/O接口等，可以實現信號采集、轉換、存儲、處理等功能的芯片。SOC設計是基于IP可重用性的設計過程。現在已有不少公司成功地開發了各種SOC總線規范，以便于IP核的可復用性設計。其中，ARM公司開發的AMBA(Advanced Microcontroller Bus Arehitecture)規范已經成為嵌入式應用的行業標準。嵌入式SOC芯片廣泛應用于消費電子產品中，近年來隨著彩屏手機、PDA等移動終端的普及，液晶電視等平板顯示器件的推廣，液晶顯示器已經逐漸取代CRT成為主流的顯示器件。LCD Driver IC作為液晶顯示器的重要部件，需求量也日益增大。嵌入式液晶顯示系統的設計是當今SOC設計中不可缺少的部分，而基于AMBA總線規范的LCD顯示系統更是具備良好的性能和較大的潛力。 本文提出了一種基于AMBA總線規范的彩色TFT-LCD數字圖像顯示解決方案，硬件設計上包括APB存儲接口模塊、LCD控制模塊，并用VHDL硬件描述語言進行了功能仿真，采用Mentor公司Modelsim5.8完成了系統功能驗證；軟件設計上完成了基于SAMSUNG公司S6D0110 TFT-LCD驅動芯片的測試程序的編寫和系統測試。本設計不需要掌握TFT-LCD內部構造，復雜的內部驅動原理，只需要掌握AMBA總線規范和LCD的MPU并行接口時序，采用本課題設計出的LCD顯示控制模塊簡單實用，便于推廣應用。 本課題基于Xilinx公司的VirtexⅡ FF1152 PROTO開發平臺完成了軟件調試，實現了TFT-LCD圖像顯示。調試結果表明硬件和軟件設計正確且取得了較為滿意的結果。
上傳時間： 2013-06-02
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