- vii - 8.1.1 實驗?zāi)康?315 8.1.2 實驗設(shè)備 315 8.1.3 實驗內(nèi)容 315 8.1.4 實驗原理 315 8.1.5 實驗操作步驟 318 8.1.6 實驗參考程序 319 8.1.7 練習(xí)題 321- vi - 6.4 USB 接口實驗 266 6.4.1 實驗?zāi)康?266 6.4.2 實驗設(shè)備 267 6.4.3 實驗內(nèi)容 267 6.4.4 實驗原理 267 6.4.5 實驗操作步驟 270 6.4.6 實驗參考程序 272 6.4.7 實驗練習(xí)題 280 6.5 SPI接口通訊實驗 281 6.5.1 實驗?zāi)康?281 6.5.2 實驗設(shè)備 281 6.5.3 實驗內(nèi)容 281 6.5.4 實驗原理 281 6.5.5 實驗操作步驟 285 6.5.6 實驗參考程序 287 6.5.7 練習(xí)題 289 6.6 紅外模塊控制實驗 289 6.6.1 實驗?zāi)康?289 6.6.2 實驗設(shè)備 289 6.6.3 實驗內(nèi)容 289 6.6.4 實驗原理 289 6.6.5 實驗操作步驟 291 6.6.6 實驗參考程序 291 6.6.7 練習(xí)題 296 第七章 基礎(chǔ)應(yīng)用實驗 296 7.1 A/D 轉(zhuǎn)換實驗 296 7.1.1 實驗?zāi)康?296 7.1.2 實驗設(shè)備 296 7.1.3 實驗內(nèi)容 296 7.1.4 實驗原理 296 7.1.5 實驗設(shè)計 298 7.1.6 實驗操作步驟 299 7.1.7 實驗參考程序 300 7.1.8 練習(xí)題 301 7.2 PWM步進(jìn)電機(jī)控制實驗 301 7.2.1 實驗?zāi)康?301 7.2.2 實驗設(shè)備 301 7.2.3 實驗內(nèi)容 301 7.2.4 實驗原理 301 7.2.5 實驗操作步驟 309 7.2.6 實驗參考程序 311 7.2.7 練習(xí)題 313 第八章 高級應(yīng)用實驗 315 8.1 GPRS模塊控制實驗 315 - v - 5.2 5x4鍵盤控制實驗 219 5.2.1 實驗?zāi)康?219 5.2.2 實驗設(shè)備 219 5.2.3 實驗內(nèi)容 219 5.2.4 實驗原理 219 5.2.5 實驗設(shè)計 221 5.2.6 實驗操作步驟 222 5.2.7 實驗參考程序 223 5.2.8 練習(xí)題 224 5.3 觸摸屏控制實驗 224 5.3.1 實驗?zāi)康?224 5.3.2 實驗設(shè)備 224 5.3.3 實驗內(nèi)容 224 5.3.4 實驗原理 224 5.3.5 實驗設(shè)計 231 5.3.6 實驗操作步驟 231 5.3.7 實驗參考程序 232 5.3.8 練習(xí)題 233 第六章 通信與接口實驗 234 6.1 IIC 串行通信實驗 234 6.1.1 實驗?zāi)康?234 6.1.2 實驗設(shè)備 234 6.1.3 實驗內(nèi)容 234 6.1.4 實驗原理 234 6.1.5 實驗設(shè)計 238 6.1.6 實驗操作步驟 241 6.1.7 實驗參考程序 243 6.1.8 練習(xí)題 245 6.2 以太網(wǎng)通訊實驗 246 6.2.1 實驗?zāi)康?246 6.2.2 實驗設(shè)備 246 6.2.3 實驗內(nèi)容 246 6.2.4 實驗原理 246 6.2.5 實驗操作步驟 254 6.2.6 實驗參考程序 257 6.2.7 練習(xí)題 259 6.3 音頻接口 IIS 實驗 260 6.3.1 實驗?zāi)康?260 6.3.2 實驗設(shè)備 260 6.3.3 實驗內(nèi)容 260 6.3.4 實驗原理 260 6.3.5 實驗步驟 263 6.3.6實驗參考程序 264 6.3.7 練習(xí)題 266 - iv - 4.4 串口通信實驗 170 4.4.1 實驗?zāi)康?170 4.4.2 實驗設(shè)備 170 4.4.3 實驗內(nèi)容 170 4.4.4 實驗原理 170 4.4.5 實驗操作步驟 176 4.4.6 實驗參考程序 177 4.4.7 練習(xí)題 178 4.5 實時時鐘實驗 179 4.5.1 實驗?zāi)康?179 4.5.2 實驗設(shè)備 179 4.5.3 實驗內(nèi)容 179 4.5.4 實驗原理 179 4.5.5 實驗設(shè)計 181 4.5.6 實驗操作步驟 182 4.5.7 實驗參考程序 183 4.6.8 練習(xí)題 185 4.6 數(shù)碼管顯示實驗 186 4.6.1 實驗?zāi)康?186 4.6.2 實驗設(shè)備 186 4.6.3 實驗內(nèi)容 186 4.6.4 實驗原理 186 4.6.5 實驗方法與操作步驟 188 4.6.6 實驗參考程序 189 4.6.7 練習(xí)題 192 4.7 看門狗實驗 193 4.7.1 實驗?zāi)康?193 4.7.2 實驗設(shè)備 193 4.7.3 實驗內(nèi)容 193 4.7.4 實驗原理 193 4.7.5 實驗設(shè)計 195 4.7.6 實驗操作步驟 196 4.7.7 實驗參考程序 197 4.7.8 實驗練習(xí)題 199 第五章 人機(jī)接口實驗 200 5.1 液晶顯示實驗 200 5.1.1 實驗?zāi)康?200 5.1.2 實驗設(shè)備 200 5.1.3 實驗內(nèi)容 200 5.1.4 實驗原理 200 5.1.5 實驗設(shè)計 211 5.1.6 實驗操作步驟 213 5.1.7 實驗參考程序 214 5.1.8 練習(xí)題 219 - ii - 3.1.1 實驗?zāi)康?81 3.1.2 實驗設(shè)備 81 3.1.3 實驗內(nèi)容 81 3.1.4 實驗原理 81 3.1.5 實驗操作步驟 83 3.1.6 實驗參考程序 87 3.1.7 練習(xí)題 88 3.2 ARM匯編指令實驗二 89 3.2.1 實驗?zāi)康?89 3.2.2 實驗設(shè)備 89 3.2.3 實驗內(nèi)容 89 3.2.4 實驗原理 89 3.2.5 實驗操作步驟 90 3.2.6 實驗參考程序 91 3.2.7 練習(xí)題 94 3.3 Thumb 匯編指令實驗 94 3.3.1 實驗?zāi)康?94 3.3.2 實驗設(shè)備 94 3.3.3 實驗內(nèi)容 94 3.3.4 實驗原理 94 3.3.5 實驗操作步驟 96 3.3.6 實驗參考程序 96 3.3.7 練習(xí)題 99 3.4 ARM處理器工作模式實驗 99 3.4.1 實驗?zāi)康?99 3.4.2實驗設(shè)備 99 3.4.3實驗內(nèi)容 99 3.4.4實驗原理 99 3.4.5實驗操作步驟 101 3.4.6實驗參考程序 102 3.4.7練習(xí)題 104 3.5 C 語言程序?qū)嶒炓?104 3.5.1 實驗?zāi)康?104 3.5.2 實驗設(shè)備 104 3.5.3 實驗內(nèi)容 104 3.5.4 實驗原理 104 3.5.5 實驗操作步驟 106 3.5.6 實驗參考程序 106 3.5.7 練習(xí)題 109 3.6 C 語言程序?qū)嶒灦?109 3.6.1 實驗?zāi)康?109 3.6.2 實驗設(shè)備 109 3.6.3 實驗內(nèi)容 109 3.6.4 實驗原理 109 - iii - 3.6.5 實驗操作步驟 111 3.6.6 實驗參考程序 113 3.6.7 練習(xí)題 117 3.7 匯編與 C 語言的相互調(diào)用 117 3.7.1 實驗?zāi)康?117 3.7.2 實驗設(shè)備 117 3.7.3 實驗內(nèi)容 117 3.7.4 實驗原理 117 3.7.5 實驗操作步驟 118 3.7.6 實驗參考程序 119 3.7.7 練習(xí)題 123 3.8 綜合實驗 123 3.8.1 實驗?zāi)康?123 3.8.2 實驗設(shè)備 123 3.8.3 實驗內(nèi)容 123 3.8.4 實驗原理 123 3.8.5 實驗操作步驟 124 3.8.6 參考程序 127 3.8.7 練習(xí)題 134 第四章 基本接口實驗 135 4.1 存儲器實驗 135 4.1.1 實驗?zāi)康?135 4.1.2 實驗設(shè)備 135 4.1.3 實驗內(nèi)容 135 4.1.4 實驗原理 135 4.1.5 實驗操作步驟 149 4.1.6 實驗參考程序 149 4.1.7 練習(xí)題 151 4.2 IO 口實驗 151 4.2.1 實驗?zāi)康?151 4.2.2 實驗設(shè)備 152 4.2.3 實驗內(nèi)容 152 4.2.4 實驗原理 152 4.2.5 實驗操作步驟 159 4.2.6 實驗參考程序 160 4.2.7 實驗練習(xí)題 161 4.3 中斷實驗 161 4.3.1 實驗?zāi)康?161 4.3.2 實驗設(shè)備 161 4.3.3 實驗內(nèi)容 161 4.3.4 實驗原理 162 4.3.5 實驗操作步驟 165 4.3.6 實驗參考程序 167 4.3.7 練習(xí)題 170 目 錄 I 第一章 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用概述 1 1.1 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應(yīng)用 1 1.2 基于 ARM的嵌入式開發(fā)環(huán)境概述 3 1.2.1 交叉開發(fā)環(huán)境 3 1.2.2 模擬開發(fā)環(huán)境 4 1.2.3 評估電路板 5 1.2.4 嵌入式操作系統(tǒng) 5 1.3 各種 ARM開發(fā)工具簡介 5 1.3.1 ARM的 SDT 6 1.3.2 ARM的ADS 7 1.3.3 Multi 2000 8 1.3.4 Embest IDE for ARM 11 1.3.5 OPENice32-A900仿真器 12 1.3.6 Multi-ICE 仿真器 12 1.4 如何學(xué)習(xí)基于 ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā) 13 1.5 本教程相關(guān)內(nèi)容介紹 14 第二章 EMBEST ARM實驗教學(xué)系統(tǒng) 17 2.1 教學(xué)系統(tǒng)介紹 17 2.1.1 Embest IDE 集成開發(fā)環(huán)境 17 2.1.2 Embest JTAG 仿真器 19 2.1.3 Flash 編程器 20 2.1.4 Embest EduKit-III開發(fā)板 21 2.1.5 各種連接線與電源適配器 23 2.2 教學(xué)系統(tǒng)安裝 23 2.3 教學(xué)系統(tǒng)的硬件電路 27 2.3.1 概述 27 2.3.2 功能特點 27 2.3.3 原理說明 28 2.3.4 硬件結(jié)構(gòu) 41 2.3.5 硬件資源分配 44 2.4 集成開發(fā)環(huán)境使用說明 51 2.4.1 Embest IDE 主框架窗口 51 2.4.2 工程管理 52 2.4.3 工程基本配置 55 2.4.4 工程的編譯鏈接 71 2.4.5 加載調(diào)試 72 2.4.6 Flash編程工具 80 第三章 嵌入式軟件開發(fā)基礎(chǔ)實驗 81 3.1 ARM匯編指令實驗一 81
上傳時間： 2013-04-24
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心臟疾病一直是威脅人類生命健康的主要疾病之一。研究無創(chuàng)的心電信號檢測設(shè)備來檢測與評價心臟功能的狀況，并研究心臟疾病的成因是生物醫(yī)學(xué)電子學(xué)的重要研究課題之一。動態(tài)心電記錄儀(Holter)是用于記錄24小時長時間心電圖的一種設(shè)備。研制高性能的動態(tài)心電記錄、監(jiān)護(hù)系統(tǒng)對于心血管疾病的診斷和治療具有十分重要的意義。 Holter技術(shù)發(fā)展至今已有幾十年歷史，但目前的Holter仍存在許多不足之處：(1)許多Holter采用8位、16位單片機(jī)作為控制系統(tǒng)，運算能力有限，無法加入自動診斷功能：(2)數(shù)據(jù)存儲采用固定焊接在板上的存儲芯片，容量小，數(shù)據(jù)取出回放不方便；(3)大部分Holter還不能實現(xiàn)心電信號的實時遠(yuǎn)程傳輸，心電數(shù)據(jù)的分析以及分析報告的獲取往往要滯后好幾天時間，不利于心臟疾病的及早診斷及治療。 針對這些不足，本文設(shè)計了一個基于ARM(一種32位嵌入式處理器)的動態(tài)心電記錄儀。該記錄儀具有運算功能強(qiáng)、能夠?qū)崿F(xiàn)心電信號實時遠(yuǎn)程網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)奶攸c。為確保信息不會因網(wǎng)絡(luò)傳輸故障而丟失，本系統(tǒng)同時還采用了便于攜帶的SD(Secure Digital Memory)閃存卡作為存儲媒介，具有大容量數(shù)據(jù)存儲的功能。本文設(shè)計的系統(tǒng)主要完成的任務(wù)有心電信號的采集、心電信號的放大濾波、心電信號的顯示和心電信號的存儲與傳輸。整個系統(tǒng)由一片ARM嵌入式微處理器控制，本系統(tǒng)中采用的嵌入式微處理器是三星的S3C44BOX。放大和濾波電路主要是對電極導(dǎo)聯(lián)傳來的心電信號進(jìn)行放大和濾除干擾信號，以獲取合適的信號大小并保證采集的心電信號的正確性。心電信號的顯示是把心電信號實時地顯示在Holter的液晶屏上，能使患者直觀地觀察到自己的心電信號情況。心電信號的存儲采用了容量大、成本及功耗低并且體積小方便攜帶的SD卡來存儲心電數(shù)據(jù)。心電數(shù)據(jù)的傳輸是通過以太網(wǎng)實現(xiàn)的，以太網(wǎng)可以實現(xiàn)快速、高正確率的傳輸。傳輸?shù)臄?shù)據(jù)由醫(yī)院內(nèi)的服務(wù)器接收，并且在服務(wù)器端對心電信號進(jìn)行相應(yīng)的顯示和處理。為實現(xiàn)上述功能編寫的系統(tǒng)軟件包括Holter的Bootloader的設(shè)計、uCLINUX操作系統(tǒng)的移植、A/D轉(zhuǎn)換程序、液晶屏的控制及菜單程序、SD卡FAT文件格式的數(shù)據(jù)存儲和服務(wù)器端數(shù)據(jù)接收、波形顯示程序。本系統(tǒng)經(jīng)過一定的實驗證明符合設(shè)計要求，具有體積小、成本低、使用方便的特點。
標(biāo)簽： ARM 便攜式 遠(yuǎn)程 動態(tài)
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數(shù)字圖像處理，MATLAB的實現(xiàn)，包括圖像的 基本算法實現(xiàn)。-Digital image processing
標(biāo)簽： MATLAB
上傳時間： 2013-04-24
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在電力現(xiàn)代化建設(shè)中，提高發(fā)電機(jī)發(fā)電效率是其中重要的一環(huán)，氫氣作為導(dǎo)熱性冷卻介質(zhì)廣泛的應(yīng)用于發(fā)電設(shè)備，作為冷卻劑，它可以有效地提高其發(fā)電效率，但它又是一種易燃易爆氣體，所以使氫氣參數(shù)處于正常范圍，保證發(fā)電機(jī)高效、安全正常工作就變得至關(guān)重要，因此對氫氣參數(shù)進(jìn)行實時監(jiān)測有著重要的意義。 本論文研究和開發(fā)了基于ARM和CPLD的氫氣參數(shù)監(jiān)測系統(tǒng)，首先簡要的分析了氫冷發(fā)電機(jī)系統(tǒng)對氫氣參數(shù)進(jìn)行監(jiān)測的必要性以及當(dāng)前電力系統(tǒng)氫氣參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)的發(fā)展情況。然后提出了一種利用無線通信手機(jī)短消息業(yè)務(wù)SMS、工控總線Modbus通信協(xié)議和RR485總線、SD卡海量存儲等技術(shù)實現(xiàn)發(fā)電機(jī)系統(tǒng)多氫氣參數(shù)的現(xiàn)場實時監(jiān)測系統(tǒng)的設(shè)計方案。該方案以功能強(qiáng)大的ARM處理器作為系統(tǒng)的核心。采用高精度的16位AD轉(zhuǎn)換芯片，并使用兩種濾波算法的結(jié)合對信號進(jìn)行數(shù)字濾波，滿足系統(tǒng)對氫氣參數(shù)采集精度的要求。同時系統(tǒng)結(jié)合CPLD技術(shù)，用于解決系統(tǒng)內(nèi)微控器I/O口不足以及SD卡驅(qū)動的問題，本論文采用一片CPLD擴(kuò)展I/O口，每一個擴(kuò)展的I/O口都分配固定的地址，ARM微控器可以通過外部總線控制擴(kuò)展I/O口的輸出電平。SD卡(Secure Digital Memory Card)中文翻譯為安全數(shù)碼卡，是一種基于半導(dǎo)體快閃記憶器的新一代記憶設(shè)備，具有低成本，大容量的特點，系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)存儲使用了SD卡作為存儲介質(zhì)，系統(tǒng)并沒有直接使用ARM處理器讀寫SD卡，而是使用了擁有1270個邏輯單元的MAXⅡ1270 CPLD來驅(qū)動SD卡，在CPLD中使用VHDL語言設(shè)計了SD卡的總線協(xié)議，外部總線接口，SRAM的讀寫時序等，這樣既可以提高微處理器SD卡的讀寫速度，增強(qiáng)微處理器程序的移植性，又可以簡化微處理器讀寫SD卡的步驟并減少微處理器的負(fù)擔(dān)。 本論文的無線數(shù)據(jù)傳輸采用GSM無線通信技術(shù)的SMS業(yè)務(wù)遠(yuǎn)傳現(xiàn)場數(shù)據(jù)，設(shè)計了GSM模塊的軟件硬件，實現(xiàn)了報警等數(shù)據(jù)的無線傳輸，系統(tǒng)的有線傳輸采用了基于Modbus通信協(xié)議的RS485總線通信方式，采用這兩種通信方式使系統(tǒng)的通信更加靈活、可靠。本論文最后分析了系統(tǒng)的不足并且提出了具體的改進(jìn)方向。
上傳時間： 2013-05-26
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隨著現(xiàn)代計算機(jī)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(dāng)前信息行業(yè)最熱門的焦點之一。ARM以其高性能低功耗的特點成為目前主流的32位嵌入式處理器而在數(shù)碼產(chǎn)品中廣泛使用，隨著數(shù)碼相機(jī)的普及，數(shù)碼相框產(chǎn)品得到推廣，數(shù)碼相框通過一個液晶的屏幕顯示數(shù)碼照片而非紙質(zhì)照片，數(shù)碼相框比普通相框更靈活多變，也給現(xiàn)在日益使用的數(shù)碼相片一個新的展示空間。在嵌入式操作系統(tǒng)方面，uC/OS—Ⅱ憑借其小內(nèi)核、多任務(wù)、豐富的系統(tǒng)服務(wù)、容易使用以及源碼公開等特點被嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者廣泛用在各種嵌入式設(shè)備開發(fā)中。uC/FS嵌入式文件系統(tǒng)由于穩(wěn)定性，可移植性以及與uC/OS—Ⅱ內(nèi)核的相兼容被廣泛用在基于uC/OS—Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)中。NAND Flash存儲器由于其大容量數(shù)據(jù)存儲、高速存取速度、易于擦除和重寫、功耗小等特點被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備的數(shù)據(jù)存儲、嵌入式系統(tǒng)的程序存儲載體中。 本論文的硬件工作平臺是艾科公司研發(fā)的數(shù)碼相框芯片方案ARK1600，該平臺集成了嵌入式系統(tǒng)設(shè)計所需的相關(guān)硬件模塊。本論文的主要設(shè)計目標(biāo)是在該平臺上實現(xiàn)NAND Flash存儲設(shè)備驅(qū)動的系統(tǒng)級方案，即在ARK1600平臺上通過構(gòu)建uC/OS—Ⅱ操作系統(tǒng)以及uC/FS文件系統(tǒng)來實現(xiàn)NAND Flash設(shè)備驅(qū)動掛接。本論文是在Windows環(huán)境下通過ARM ADS實現(xiàn)代碼的編譯，通過Multi—ICE進(jìn)行前期調(diào)試以及USB—Debug進(jìn)行后期的系統(tǒng)整合調(diào)試。 本論文的主要研究工作具體涉及以下三個的方面：首先研究了ARM相關(guān)構(gòu)架以及uC/OS—Ⅱ操作系統(tǒng)的特點，并在此基礎(chǔ)上移植uC/OS—Ⅱ操作系統(tǒng)到ARK1600平臺，分析ARK1600硬件體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上詳細(xì)分析了BootLoader的相關(guān)概念，并重點闡述了NAND BootLoader程序設(shè)計與實現(xiàn)過程；其次在文件系統(tǒng)方面，本論文成功移植uC/FS嵌入式文件系統(tǒng)到ARK1600平臺，在移植的過程中采用了動態(tài)文件緩沖區(qū)算法提高了該文件系統(tǒng)的數(shù)據(jù)傳輸效率；最后重點討論了NAND Flash驅(qū)動在ARK1600的實現(xiàn)，主要分析了NAND Flash的數(shù)據(jù)存儲結(jié)構(gòu)，并從物理層，邏輯層和文件系統(tǒng)接口層三個方面具體分析了NAND Flash驅(qū)動程序的實現(xiàn)，并在NAND Flash邏輯層驅(qū)動實現(xiàn)時通過采用壞塊處理表算法實現(xiàn)了NAND的磨損均衡問題。
上傳時間： 2013-07-31
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數(shù)字電視技術(shù)和超大規(guī)模深亞微米的系統(tǒng)級芯片設(shè)計技術(shù)是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)中最受關(guān)注的兩個方向。它們的交叉就是數(shù)字電視應(yīng)用中的一系列系統(tǒng)級芯片和超深亞微米專用集成電路。其中信道處理系統(tǒng)及其相關(guān)芯片更是集中了數(shù)字信號處理前向糾錯編解碼等數(shù)字電視傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)，成為設(shè)計和開發(fā)整個數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵之一。數(shù)字高清晰度電視(Digital HDTV)做為第三代電視標(biāo)準(zhǔn)，已成為當(dāng)今世界高技術(shù)競爭的焦點，本文正是從這個交叉點上出發(fā)對DVB-H(Digital Video Broadcasting-Handheld)標(biāo)準(zhǔn)中所涉及的信道編碼和調(diào)制部分進(jìn)行了研究，重點分析了信道內(nèi)編碼部分的硬件優(yōu)化實現(xiàn)。本項目完成了DVB-H傳輸系統(tǒng)信道編碼的FPGA硬件設(shè)計和實現(xiàn)，系統(tǒng)所有FPGA硬件電路設(shè)計采用了Veillog HDL語言編寫。同時對清華大學(xué)數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)DMB-T(Terrestrial Digital Multimedia/TV Broadcasting)中的關(guān)鍵技術(shù)做了研究，與DVB標(biāo)準(zhǔn)中的相關(guān)技術(shù)做了對比。 本文首先對DVB．H以及COFDM的相關(guān)理論進(jìn)行介紹和研究。然后針對DVB-H信道編碼調(diào)制器中的部分核心算法的FPGA設(shè)計和實現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的研究工作，包括外編碼、內(nèi)編碼(卷積刪余)、內(nèi)交織(包括比特交織和符號交織)、星座映射、幀形成、OFDM調(diào)制的部分設(shè)計等。相應(yīng)地對DVB-H信道解碼解調(diào)器中的部分算法的FPGA設(shè)計的研究工作做了描述，包括符號解交織和比特解交織。同時對清華大學(xué)數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)DMB-T外接收機(jī)中頻域和時域解交織模塊的FPGA設(shè)計實現(xiàn)做了描述。 筆者在項目中完成的主要工作有： (1)與項目組成員合作制定系統(tǒng)框架，劃分模塊。 (2)對所負(fù)責(zé)的模塊，包括外編碼、內(nèi)編碼(卷積刪余)、內(nèi)交織(包括比特交織和符號交織)、星座映射、幀形成、OFDM調(diào)制的算法進(jìn)行研究并加以優(yōu)化，建立軟件仿真模型，進(jìn)行FPGA設(shè)計，仿真和實現(xiàn)。
標(biāo)簽： DVBH FPGA 發(fā)射端 信道
上傳時間： 2013-06-10
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低密度校驗碼（LDPC，Low Density Parity Check Code）是一種性能接近香農(nóng)極限的信道編碼，已被廣泛地采用到各種無線通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)中，包括我國的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)、歐洲第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)（DVB-S2，Digital Video Broadcasting-Satellite 2）、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至將來4G通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。 當(dāng)今LDPC碼構(gòu)造的主流方向有兩個，分別是結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)（QC，Quasi Cyclic）移位結(jié)構(gòu)的單次擴(kuò)展構(gòu)造和類似重復(fù)累積（RA，Repeat Accumulate）碼構(gòu)造。相應(yīng)地，主要的LDPC碼編碼算法有基于生成矩陣的算法和基于迭代譯碼的算法。基于生成矩陣的編碼算法吞吐量高，但是需要較多的寄存器和ROM資源；基于迭代譯碼的編碼算法實現(xiàn)簡單，但是吞吐量不高，且不容易構(gòu)造高性能的好碼。 本文在研究了上述幾種碼構(gòu)造和編碼算法之后，結(jié)合編譯碼器綜合實現(xiàn)的復(fù)雜度考慮，提出了一種切實可行的基于二次擴(kuò)展（Dex，Duplex Expansion）的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，以實現(xiàn)高吞吐量的LDPC碼收發(fā)端；并且充分利用該類碼校驗矩陣準(zhǔn)循環(huán)移位結(jié)構(gòu)的特點，結(jié)合RU算法，提出了一種新編碼器的設(shè)計方案。 基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，是通過對母矩陣先后進(jìn)行亂序擴(kuò)展（Pex，Permutation Expansion）和循環(huán)移位擴(kuò)展（CSEx，Cyclic Shift Expansion）實現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，為了實現(xiàn)可變碼長、可變碼率，一般編譯碼器需同時支持多個亂序擴(kuò)展和循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子。本文所述二次擴(kuò)展構(gòu)造方法的特點在于，固定循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子大小不變，支持多個亂序擴(kuò)展的擴(kuò)展因子，使得譯碼器結(jié)構(gòu)得以精簡；構(gòu)造得到的碼字具有近似規(guī)則碼的結(jié)構(gòu)，便于硬件實現(xiàn)；（偽）隨機(jī)生成的循環(huán)移位系數(shù)能夠提高碼字的誤碼性能，是對硬件實現(xiàn)和誤碼性能的一種折中。 新編碼器在很大程度上考慮了資源的復(fù)用，使得實現(xiàn)復(fù)雜度近似與碼長成正比。考慮到吞吐量的要求，新編碼器結(jié)構(gòu)完全拋棄了RU算法中串行的前向替換（FS，F(xiàn)orward Substitution）模塊，同時簡化了流水線結(jié)構(gòu)，由原先RU算法的6級降低為4級；為了縮短編碼延時，設(shè)計時安排每一級流水線計算所需的時鐘數(shù)大致相同。 這種碼字構(gòu)造和編碼聯(lián)合設(shè)計方案具有以下優(yōu)勢：相比RU算法，新方案對可變碼長、可變碼率的支持更靈活，吞吐量也更大；相比基于生成矩陣的編碼算法，新方案節(jié)省了50％以上的寄存器和ROM資源，單位資源下的吞吐量更大；相比類似重復(fù)累積碼結(jié)構(gòu)的基于迭代譯碼的編碼算法，新方案使高性能LDPC碼的構(gòu)造更為方便。以上結(jié)果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到驗證。 通過在實驗板上實測表明，上述基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造和相應(yīng)的編碼方案能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐量LDPC碼收發(fā)端，在實際應(yīng)用中具有很高的價值。 目前，LDPC碼正向著非規(guī)則、自適應(yīng)、信源信道及調(diào)制聯(lián)合編碼方向發(fā)展。跨層聯(lián)合編碼的構(gòu)造方法，及其對應(yīng)的編碼算法，也必將成為信道編碼理論未來的研究重點。
上傳時間： 2013-07-26
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LAMOST(Large Sky Area Multi-Obiect Fiber Spectroscopy Telescope，大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡)需要對焦而上的4 000個光纖定位單元進(jìn)行精確定位，一個光纖定位單元需要兩個步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動，即需要對8 000個電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。如何對這8 000個電機(jī)進(jìn)行有效的控制，是本文主要的研究內(nèi)容。 本義引入EDA(Electronic Design Automation)，技術(shù)，以FPGA和CAN總線為硬件載體來進(jìn)行設(shè)計。FPGA相比較于DSP，單片機(jī)而言，具有10管腳多，資源豐富，使用靈活等優(yōu)點，可以存片內(nèi)集成多個電機(jī)的摔制，這樣對于提高系統(tǒng)的集成度，節(jié)約成本無疑有著很大的幫助。 在電機(jī)的控制當(dāng)中，其失步和過沖會直接影響到系統(tǒng)的精度，所以需要對電機(jī)脈沖頻率加以控制，對于在平穩(wěn)狀態(tài)下能正常工作的電機(jī)，失步往往發(fā)生在啟動停止等脈沖頻率突然發(fā)生改變的時刻。具體實現(xiàn)方法是通過實驗找出一條理想的加減速曲線，再將曲線離散化，并把離散化后的加減速分頻系數(shù)存儲在FPGA片內(nèi)ROM里而，當(dāng)電機(jī)運行到對應(yīng)的步數(shù)時，取出分頻系數(shù)來獲取對應(yīng)的運行頻率。 在LAMOST觀測中，光纖定位單元的零位是個很重要的基準(zhǔn)，在每次觀測之前，電機(jī)都要回零，理論上電氣零位和機(jī)械零位在同一點上，如果電氣檢測到達(dá)零位則認(rèn)為已經(jīng)到達(dá)機(jī)械零位位置。但是實際中由于裝配等一些原因，可能會出現(xiàn)零位短路和零位斷路的情況。零位斷路是指電機(jī)處于機(jī)械零位，但是電氣不能檢測到；零位短路是指電機(jī)不在機(jī)械零位，但是電氣已經(jīng)檢測到處于零位。這兩種情況會造成越界和機(jī)械零位一直被擠壓的后果，有可能會損壞光纖定位單元，為了防止這些情況出現(xiàn)，軟件程序中加入了計數(shù)器，從而從有效地保護(hù)了光纖定位單元，同時將這些狀況向上反饋，以便維護(hù)和檢修。 在本文完成之時，能夠控制驅(qū)動336個光纖定位單元的小系統(tǒng)已經(jīng)在北京天文臺興隆觀測站實際投入運行，并于2007年5月28日獲得首條光譜，取得了不錯的效果。
標(biāo)簽： 步進(jìn)電機(jī)控制 驅(qū)動系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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在傳統(tǒng)的電力電子電路中，DC/DC變換器通常采用模擬電路實現(xiàn)電壓或電流的控制。數(shù)字控制與模擬控制相比，有著顯著的優(yōu)點，數(shù)字控制可以實現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，同時大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并易于實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。但目前數(shù)字控制基本上限于電力傳動領(lǐng)域，DC/DC變換器由于其開關(guān)頻率較高，一般其外圍功能由DSP或微處理器完成，而控制的核心，如PWM發(fā)生等大多采用專用控制芯片實現(xiàn)。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點，近年來在數(shù)字控制領(lǐng)域受到越來越多的關(guān)注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領(lǐng)域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設(shè)計及仿真，采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開發(fā)板實現(xiàn)了Buck變換器的全數(shù)字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手，根據(jù)它的物理特性，研究了該變換器的狀態(tài)空間平均模型和小信號分析。為了獲得高性能的開關(guān)電源，提出并分析了混雜模型設(shè)計方案，然后進(jìn)行了控制器設(shè)計。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進(jìn)行仿真研究。浮點仿真的運算精度與溢出問題，影響了仿真的精度。為了克服這些不足，作者采用了定點仿真方法，得到了滿意的仿真結(jié)果。論文還著重論述了開關(guān)電源的數(shù)字控制器部分，數(shù)字控制器一般由三個主要功能模塊組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字脈寬調(diào)制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數(shù)字補(bǔ)償器。文中重點研究了DPWM和數(shù)字補(bǔ)償器，闡述了目前高頻數(shù)字控制變換器中存在的主要問題，特別是高頻狀態(tài)下DPWM分辨率較低，影響控制精度，甚至引起極限環(huán)(Limit Cycling)現(xiàn)象，對DPWM分辨率的提高與系統(tǒng)硬件工作頻率之間的矛盾、DPWM分辨率與A/D分辨率之間的關(guān)系等問題作了全面深入的分析。論文提出了一種新的提高DPWM分辨率的方法，該方法在不提高系統(tǒng)硬件頻率的前提下，采用軟件使DPWM的分辨率大大提高。作者還設(shè)計了兩種數(shù)字補(bǔ)償器，并進(jìn)行了分析比較，選擇了合適的補(bǔ)償算法，達(dá)到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設(shè)計完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進(jìn)行了FPGA實現(xiàn)的前、后仿真，驗證了所提出理論及控制算法的正確性。作者完成了Buck電路的硬件制作及基于FPGA的軟件設(shè)計，采用32MHz的硬件晶振實現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率，開關(guān)頻率達(dá)到1MHz，得到了滿意的系統(tǒng)性能，論文最后給出了仿真和實驗結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA DCDC 高頻 數(shù)字
上傳時間： 2013-07-23
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光纖水聽器自問世以來，在巨大的軍事價值和民用價值推動下得到了迅速發(fā)展，已逐漸從實驗室研究階段走向工程應(yīng)用。同時隨著光纖水聽器的不斷發(fā)展，對水聲信號的檢測技術(shù)以及數(shù)字處理能力也提出了新的要求。論文在此背景下開展了一系列研究工作，并提出了利用FPGA(Field ProgrammableGate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)實現(xiàn)光纖3×3耦合器解調(diào)算法的新思路。 目前干涉型光纖水聽器的解調(diào)一般采用PGC(Phase Generated Carrier，相位生成載波技術(shù))技術(shù)和基于3×3光纖耦合器干涉的解調(diào)技術(shù)。PGC技術(shù)在解調(diào)過程中引入了載波信號，它對采樣率，激光器等的要求都較高，因此我們把目光投向3×3耦合器解調(diào)技術(shù)，文中對其解調(diào)原理進(jìn)行了闡述，對采樣率的確定進(jìn)行了討論，并對3×3耦合器三路輸出不對稱的情況進(jìn)行了分析，最后在本文的結(jié)論部分提出了基于3×3耦合器解調(diào)的改良方案。 目前，光纖信號數(shù)字化解調(diào)的硬件實現(xiàn)采用DSP(Digital Signal Process，可編程數(shù)字信號處理器)信號處理機(jī)，與之相比，F(xiàn)PGA解調(diào)具有速度快、資源占用少、易于擴(kuò)展等優(yōu)勢。本文對FPGA與DSP、ASIC(application-specificintegrated circuit，專用集成電路)實現(xiàn)方案進(jìn)行了對比，分析了適合利用FPGA實現(xiàn)的算法所應(yīng)具備的特征；介紹了3×3耦合器解調(diào)算法中各個模塊的設(shè)計情況；分析了系統(tǒng)的工作情況，硬件的構(gòu)造及芯片的選擇，最后驗證了利用FPGA可以實現(xiàn)3×3耦合器解調(diào)算法。
標(biāo)簽： 干涉型 光纖水聽器 信號解調(diào) 方法研究
上傳時間： 2013-07-03
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