隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和電力電子技術的廣泛應用，電能污染日益嚴重，電能質量問題已經成為電力部門及電力用戶越來越關注的問題。電能質量的各項指標若偏離正常水平過大，會給發(fā)電、輸變電和用電設備帶來不同程度的危害。電能質量的好壞直接關系到國民經濟的總體效益，因此對電能質量進行檢測和分析從而提高和改善電能質量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質量的基本概念，對各種電能質量問題的分類、特征及產生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質量各項指標（供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變）的分析，以傳統(tǒng)的傅立葉變換理論為基礎，針對目前電能質量分析的難點即對突變的、暫態(tài)的、非平穩(wěn)的信號的檢測與分類，提出了基于快速傅立葉變換的暫態(tài)電能質量分析方法。 在系統(tǒng)的研究了電能質量分析的相關理論和檢測技術的基礎上，針對電能質量分析系統(tǒng)中需要支持復雜算法和保持實時性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構架的嵌入式電能質量分析系統(tǒng)的硬件平臺和軟件系統(tǒng)。重點分析了DSP與ARM的選型依據(jù)、結構特點、具體應用等。并且詳細的介紹了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設計思想，其中重點介紹了DSP部分的FFT算法設計、ARM部分的UC/OS-II操作系統(tǒng)移植和MInigui圖形界面開發(fā)。最后對論文的主要工作進行了總結，對以后可深入研究的方向進行了展望。
上傳時間： 2013-05-22
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目前在各行各業(yè)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(tǒng)的實時性和集成化程度等性能的要求也越來越高。目前發(fā)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(tǒng)的系統(tǒng)設計存在著功能簡單、速度慢、實時性差、對數(shù)據(jù)的再加工處理能力極為有限等問題，本文根據(jù)課題需要提出了一種基于ARM+FPGA架構的高速實時數(shù)據(jù)采集嵌入式系統(tǒng)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(shù)據(jù)，界面顯示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用來進行高速數(shù)據(jù)采集，提高了系統(tǒng)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(yōu)勢，F(xiàn)PGA在高速采集和并行性上的優(yōu)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(tǒng)的構建和BootLoader的啟動以及內核和根文件系統(tǒng)的結構，構建了嵌入式Linux系統(tǒng)包括建立交叉開發(fā)環(huán)境，修改移植BootLoader和裁減移植Linux內核，并且根據(jù)課題實際需要精簡建立了根文件系統(tǒng)。 為了滿足測量儀器的實時性，設計了ARM與FPGA的高速數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(fā)過程，設計了Linux下的FPGA數(shù)據(jù)采集接口驅動程序，并且實現(xiàn)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(tǒng)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(xiàn)了對PS/2鍵盤鼠標接口的控制，應用到系統(tǒng)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(yōu)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(fā)。根據(jù)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(fā)環(huán)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(tǒng)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(xiàn)了ARM與FPGA之間的高速數(shù)據(jù)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。
標簽： ARMFPGA 嵌入式系統(tǒng)設計 測量儀器
上傳時間： 2013-06-21
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隨著電力系統(tǒng)的迅速發(fā)展和電力電子技術的廣泛應用，電能污染日益嚴重，電能質量問題已經成為電力部門及電力用戶越來越關注的問題。電能質量的各項指標若偏離正常水平過大，會給發(fā)電、輸變電和用電設備帶來不同程度的危害。電能質量的好壞直接關系到國民經濟的總體效益，因此對電能質量進行檢測和分析從而提高和改善電能質量具有非常重要的意義。 本文首先介紹了電能質量的基本概念，對各種電能質量問題的分類、特征及產生原因和危害作了詳細的闡述。通過對電能質量各項指標(供電電壓偏差、頻率偏差、公用電網諧波、三相電壓不平衡度、電壓波動與閃變)的分析，以傳統(tǒng)的傅立葉變換理論為基礎，針對目前電能質量分析的難點即對突變的、暫態(tài)的、非平穩(wěn)的信號的檢測與分類，提出了基于小波變換的暫態(tài)電能質量分析方法。利用小波變換模極大值原理檢測信號奇異點作為是否發(fā)生暫態(tài)擾動的判據(jù)，克服了傳統(tǒng)方法中無時域局部性的缺點。 在系統(tǒng)的研究了電能質量分析的相關理論和檢測技術的基礎上，針對電能質量分析系統(tǒng)中需要支持復雜算法和保持實時性的特殊要求，研制了基于DSP與ARM構架的嵌入式電能質量分析系統(tǒng)的硬件平臺和軟件系統(tǒng)。重點分析了DSP與ARM的選型依據(jù)、結構特點、具體應用等。并且詳細的介紹了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。隨后，提出了該裝置軟件部分設計思想，其中重點介紹了DSP部分的FFT算法設計、ARM部分的uC/OS-II操作系統(tǒng)移植和MInigui圖形界面開發(fā)。最后對論文的主要工作進行了總結，對以后可深入研究的方向進行了展望。
標簽： DSP ARM 電能質量監(jiān)測
上傳時間： 2013-07-10
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隨著數(shù)字信息技術和網絡技術的高速發(fā)展，智能信息化家電已成為現(xiàn)代社會和家庭的新時尚，也是嵌入式系統(tǒng)的最大應用領域。 本文基于ARM-Linux嵌入式系統(tǒng)開發(fā)彰顯冰箱智能信息化的顯示單元。 通過對嵌入式微處理器進行分析，設計了基于AT91SAM9261系統(tǒng)架構的硬件電路，主要包括核心控制板的外部總線接口EBI電路、作為內存的SDRAM模塊電路和存儲數(shù)據(jù)的Nand_DataFlash模塊電路，外圍電路板的液晶顯示屏TFT-LCD接口電路、觸摸按鍵電路、LCD的CCFL背光電路和SP3232通信電路及電源電路等，對各個模塊進行了分析，給出了硬件原理圖。 對四種嵌入式操作系統(tǒng)Linux、VxWorks、μC/OS-Ⅱ和Windows CE進行了比較，完成了操作系統(tǒng)的選型，搭建了交叉編譯環(huán)境ARM—Linux的開發(fā)平臺。 在完成了GAL和IAL，移植的基礎上，利用MInigui開發(fā)應用軟件程序，給出MInigui應用程序的設計流程圖，編寫設置主窗口風格的入口函數(shù)MIniguiMain、處理按鍵和定時器消息的主窗口處理函數(shù)LoadBmpProc、實現(xiàn)窗口顯示的程序文件display和loadbmp以及參照通訊協(xié)議和網絡家電協(xié)議實現(xiàn)通信功能的程序文件nand。 通過系統(tǒng)調試和整機實驗，實現(xiàn)了冰箱顯示單元的智能信息化。可以由觸摸按鍵或是遠程電腦來控制冰箱，液晶顯示器上播放動畫、圖片和文本信息；冰箱還可將工作狀態(tài)和報警信息上傳到網絡，利于冰箱的遠程監(jiān)控和升級維護。目前此項研究成果已用于產品的生產。
上傳時間： 2013-07-18
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正交頻分復用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術是一種多載波傳輸技術，它的基本思想是在頻域內將給定信道劃分成幾個相互正交的子信道，每個子信道使用一個子載波進行調制，各子載波并行傳輸。該技術可以有效提高頻譜利用率，能夠對抗多徑效應產生的頻率選擇性衰弱和載波間干擾，在時變、頻變、多徑干擾嚴重的水聲信道中具有較強的優(yōu)勢。 隨著計算機和多媒體通信技術的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)在各個領域的應用不斷深入。其中，基于ARM技術知識產權(IP)核的微處理器依靠其高性能、低功耗和易擴展的特點，在工業(yè)控制、無線通信、消費電子等多個領域得到廣泛的應用；隨著嵌入式系統(tǒng)復雜度的提高，操作系統(tǒng)已成為嵌入式系統(tǒng)不可缺少的一部分。其中，嵌入式Linux憑借免費開源、功能強大、成熟穩(wěn)定等特點，目前已成為主要的嵌入式操作系統(tǒng)之一。 數(shù)字信號處理器(Digital Signal Processor，DSP)具有很強的數(shù)字信號處理能力，可以滿足各種高實時要求，但其尋址范圍小，I/O功能較差。ARM+DSP雙處理器的結構可以充分利用ARM和DSP各自的優(yōu)勢實現(xiàn)協(xié)同工作。 本論文的主要工作是研究和實現(xiàn)一個基于OFDM技術的由ARM+DSP硬件平臺實現(xiàn)的能夠完成水下聲信道圖像傳輸?shù)南到y(tǒng)。主要研究內容包括OFDM系統(tǒng)的基本原理、ARM+DSP底層硬件的驅動和控制，Linux操作系統(tǒng)的移植、MInigui人機界面的設計、相關應用軟件的編寫以及在TMS320VC5502上初步實現(xiàn)OFDM的調制解調，以期對今后水下圖像傳輸系統(tǒng)的實現(xiàn)能具有較大的參考價值。
標簽： ARMDSP OFDM 圖像傳輸系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-20
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多媒體正在使我們的生活變得越來越豐富多彩。報紙，相片，CD機，電視，電影已經被PC機很好地整合到了一起，而互聯(lián)網又使得多媒體資源的交流成為可能。跨越網絡時代、信息時代、多媒體時代，后PC時代的到來，呼喚新一代的多媒體系統(tǒng)，它體積更小，功能更全，界面更友好。本系統(tǒng)就是面向這一需求而設計的。 嵌入式多媒體系統(tǒng)除了具有播放音樂，視頻，瀏覽圖片，電子書的基本功能外，一些方案還集成了視頻錄制、數(shù)碼相機、數(shù)碼攝像機、FM收音機、衛(wèi)星定位導航系統(tǒng)、掌上游戲機和移動電視等等各種附加功能以滿足不同的市場需求。本課題開發(fā)一套具有音頻、視頻、圖片和電子書等功能的嵌入式多媒體系統(tǒng)解決方案，硬件部分以ARM處理器S3C241O為核心，軟件部分以Linux操作系統(tǒng)為核心進行開發(fā)，系統(tǒng)具有體積小，成本低等特點。 本論文按照硬件、固件、軟件三個層面分析了基于ARM Linux的嵌入式多媒體系統(tǒng)的設計和實現(xiàn)。硬件部分分處理器和外圍電路兩部分進行介紹。固件部分包括引導加載程序vivi的移植，Linux 2.6內核的移植，配置Cramfs根文件系統(tǒng)，Linux設備驅動程序開發(fā)。軟件部分對Linux應用開發(fā)作出了討論，包括系統(tǒng)的功能模塊和軟件構架，重點是基于MInigui的圖形界面設計。在論文的最后，分析了系統(tǒng)的優(yōu)缺點，以及單片解決方案和多處理器方案的比較，并展望了嵌入式多媒體系統(tǒng)的發(fā)展方向。
標簽： ARMLinux 嵌入式多媒體 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-06-03
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核地球物理勘探是集核探測技術、電子技術、計算機技術為一體，能夠快速、準確地分析出核素的相關信息及參數(shù)的一門綜合性很強的學科。目前己廣泛應用于鈾礦勘探、地質填圖、油氣勘測以及尋找各種金屬和非金屬礦產等諸多領域。其中核地球物理數(shù)據(jù)的采集和處理是核地球物理勘探研究的重要課題之一，它將直接對測量結果產生影響。 本系統(tǒng)設計是架構在基于ARM7TDMI核的16/32位處理器S3C44BOX的硬件基礎上，移植了嵌入式μCLinux操作系統(tǒng)、JFFS2文件系統(tǒng)、以及MInigui圖形開發(fā)庫。通過利用S3C44BOX處理器快速的運算速度、豐富的外圍設備和嵌入式μCLinux操作系統(tǒng)及其豐富的軟件資源，編寫了系統(tǒng)引導代碼、集成了LCD、MCA硬件設備的驅動程序、開發(fā)了GPS、GPRS應用程序。本論文研究成果主要有： 1.研制了基于高端的16/32位ARM7TDMI處理器S3C44BOX為控制核心、外圍電路帶有LCD顯示以及時鐘和存儲電路的核數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行在60MHz頻率，無需上位機，用戶就可與之進行交互工作，能夠獨立完成能譜數(shù)據(jù)的采集、分析、存儲等功能。系統(tǒng)具有低功耗、小型化、高性價比等特點。 2.實現(xiàn)了嵌入式μCLinux操作系統(tǒng)在采集系統(tǒng)上的移植。隨著嵌入式系統(tǒng)的迅速發(fā)展，嵌入式操作系統(tǒng)在核儀器研制中的應用不僅能夠提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，而且通過充分利用Linux豐富的軟件資源，能夠快速的完成系統(tǒng)的定制和開發(fā)，構建復雜的軟件系統(tǒng)。 3.實現(xiàn)了基于μCLinux的JFFS2嵌入式文件系統(tǒng)的移植，安全可靠的管理了系統(tǒng)引導代碼、＃CLinux操作系統(tǒng)內核映象文件、譜處理程序和數(shù)據(jù)等。 4.初步實現(xiàn)了GPS定位、GPRS數(shù)據(jù)無線傳輸?shù)墓δ堋?/p>
上傳時間： 2013-04-24
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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
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研究如何將當前流行的嵌入式技術應用于工業(yè)領域中的數(shù)據(jù)采集與記錄方面，是當今工業(yè)過程測量控制領域發(fā)展的一個必然方向。 本論文所設計完成的嵌入式工業(yè)過程數(shù)據(jù)采集與記錄系統(tǒng)，是以32位ARM7微處理器S3C44B0X為核心，取代了傳統(tǒng)的單片機，并且引入了μClinux多任務實時操作系統(tǒng)。采集到的工業(yè)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)，經A/D轉換等步驟處理后，顯示在高分辨率的彩色LCD上。在MInigui的支持下，通過豐富的圖形界面功能，以曲線或表格的形式顯示工業(yè)現(xiàn)場實時數(shù)據(jù)的變化趨勢，具有良好的人機界面。輸入功能通過點擊觸摸屏來實現(xiàn)，可以像使用Windows操作系統(tǒng)一樣，點擊菜單、滾動條、列表框、按鈕等控件以完成相應的操作。數(shù)據(jù)的記錄完全脫離PC機，顯示在LCD上的數(shù)據(jù)，可以實時的以文件的形式存儲在Nand Flash中，必要的時候通過USB接口用U盤導出。μClinux操作系統(tǒng)中移植了BOA網絡服務器和CGI腳本程序，因此具有動態(tài)Web監(jiān)控功能，用戶可以在PC機上的瀏覽器中通過網絡隨時監(jiān)測工業(yè)現(xiàn)場的實時數(shù)據(jù)。 經過測試，該系統(tǒng)可以穩(wěn)定可靠的運行，完全實現(xiàn)了工業(yè)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的實時采集、人性化顯示、規(guī)范化操作、脫機化記錄和網絡化監(jiān)測等一系列功能，取代了傳統(tǒng)的底層智能儀表搭配PC機的構架，將其功能合二為一，對工業(yè)企業(yè)的技術進步和生產過程的現(xiàn)代化有著重要的作用。
標簽： ARM 嵌入式 工業(yè)過程 數(shù)據(jù)采集
上傳時間： 2013-07-18
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本文主要研究一種在嵌入式系統(tǒng)上的GPS終端的軟件設計方法。隨著GPS技術在包括道路測控、汽車導航、交通管理、石油勘探、海上作業(yè)和緊急救援等軍事和民用的眾多領域中的越來越廣泛的應用和發(fā)展，GPS系統(tǒng)對生產、生活的影響也愈加深遠。另一方面，硬件開發(fā)與嵌入式操作系統(tǒng)以及軟件研發(fā)技術的不斷發(fā)展促使移動計算技術在手持設備中也得到廣泛的應用，掌上電腦(PDA)與智能手機等移動式計算系統(tǒng)日益普及，功能日漸完善，在手持式設備中實現(xiàn)GPS移動定位、導航等功能具有良好的市場前景。 鑒于嵌入式GPS系統(tǒng)要求處理速度快，占用存貯空間小，根據(jù)嵌入式系統(tǒng)的人機交互特點，論文采用基于ARM架構的S3C2410處理器作為基礎硬件平臺，以OpenSource的Linux作為操作系統(tǒng)平臺，MInigui為圖形用戶界面支持系統(tǒng)，SQLite為數(shù)據(jù)庫管理系統(tǒng)研究并設計了應用嵌入式地圖的GPS定位系統(tǒng)。 該系統(tǒng)不僅為用戶提供基本的地圖信息，還利用GPS儀器實現(xiàn)在地圖上定位功能，使用戶獲得當前位置相關的附屬信息。該系統(tǒng)簡單可行，不依賴其他服務器工作，可用在移動設備、車載導航等領域。 論文研究了Linux在嵌入式系統(tǒng)中的應用與MInigui圖形界面和SQLite數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)向Arm-Linux系統(tǒng)上的移植；闡述了Linux下觸摸屏驅動的設計與應用；分析了GPS系統(tǒng)中地理坐標系統(tǒng)的定義和坐標轉換基本原理；根據(jù)轉換公式實現(xiàn)地理經緯度坐標、平面直角坐標以及屏幕窗口坐標間的相互轉換；分析了MapInfo電子地圖文件的基本格式；設計了用于存儲地圖信息及附屬信息的SQLite數(shù)據(jù)庫；通過Linux與GPS接收器的通訊從GPS設備采集定位信息并進行解析；在MInigui上實現(xiàn)電子地圖與定位信息的顯示，支持觸摸屏上的人機交互；并在電子地圖上實現(xiàn)放大縮小、測距、查詢等基本功能。 論文最后同時給出了目標系統(tǒng)的實現(xiàn)結果，并分析了系統(tǒng)設計中的一些不足，提出了在以后的工作中改進系統(tǒng)效能的設想。
上傳時間： 2013-04-24
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