USB2.0硬件設計.pdf,8.06M,342頁
上傳時間： 2013-05-20
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在數(shù)字化推進速度加快的大背景下，全球農業(yè)也由傳統(tǒng)農業(yè)向現(xiàn)代農業(yè)方向轉變，而實現(xiàn)農業(yè)信息與數(shù)字化則是現(xiàn)代化農業(yè)的重要標志與核心技術。我國農業(yè)具有地域分散、對象多樣、生物自身變異大、環(huán)境因子不確定等特點，也是受環(huán)境影響最明顯的領域，因此對環(huán)境與生物信息的監(jiān)測顯得十分重要。同時現(xiàn)代無線網絡信息技術和計算機應用等技術近幾年得到了長足的發(fā)展，廣泛的應用于工業(yè)的各個領域。因此，將這些最新的技術應用于相對發(fā)展較慢的農業(yè)各領域顯得迫在眉睫。 本文根據(jù)農業(yè)對象具有偏遠、分散、易變、多樣等特點，提出了一種針對農業(yè)環(huán)境信息遠程監(jiān)測的系統(tǒng)設計方案，并從軟件和硬件二方面詳細介紹了系統(tǒng)方案的設計和實現(xiàn)方法。本研究通過采用μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的嵌入式技術，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)底層網絡與信息發(fā)布上層網絡的無縫連接為建立基于WEB的農業(yè)環(huán)境遠程監(jiān)測系統(tǒng)奠定了基礎，同時也為農業(yè)網絡通信“最后一公里”問題的解決提供了一種解決方案。 該系統(tǒng)的設計充分利用了網絡技術。通過INTERNET，用戶可以隨時了解農業(yè)環(huán)境的實時情況以采取措施。系統(tǒng)中嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的應用提高了系統(tǒng)的實時性、可靠性和可擴展性：減少了對系統(tǒng)硬件的依賴，增加了系統(tǒng)安全性；降低了成本。特別是自主開發(fā)的核心板卡，經連續(xù)的調試運行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠。 本文首先介紹了高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀。由于傳統(tǒng)的設計方式的欠缺而考慮到將嵌入式操作系統(tǒng)引入到該系統(tǒng)中，很好的解決了多傳感器的接入，使得本系統(tǒng)具有巨大的靈活性和可擴展性。 本文以源碼開放的嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ為核心，以LPC2210微控制器為載體，充分利用GPRS無線網絡傳輸技術，實現(xiàn)了高速實時信息監(jiān)測系統(tǒng)的關鍵設計。 考慮到該系統(tǒng)以后的可擴展性，在設計的過程中硬件部分預留了一部分接口電路以備后續(xù)開發(fā)使用；軟件的設計過程中應該注意的問題和實際操作中出現(xiàn)的一系列問題以及解決辦法在文中都有詳細的說明，并且軟件的基本構架在文章中也有所體現(xiàn)，文章結尾給出了一些系統(tǒng)經實驗后在WEB上發(fā)布顯示的數(shù)據(jù)。
上傳時間： 2013-07-09
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任意波形發(fā)生器已成為現(xiàn)代測試領域應用最為廣泛的通用儀器之一，代表了信號源的發(fā)展方向。直接數(shù)字頻率合成(DDS)是二十世紀七十年代初提出的一種全數(shù)字的頻率合成技術，其查表合成波形的方法可以滿足產生任意波形的要求。由于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)具有高集成度、高速度、可實現(xiàn)大容量存儲器功能的特性，能有效地實現(xiàn)DDS技術，極大的提高函數(shù)發(fā)生器的性能，降低生產成本。 本文首先介紹了函數(shù)波形發(fā)生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地敘述了用FPGA完成DDS模塊的設計過程，接著分析了整個設計中應處理的問題，根據(jù)設計原理就功能上進行了劃分，將整個儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個部分來實現(xiàn)。最后就這三個部分分別詳細地進行了闡述。 在實現(xiàn)過程中，本設計選用了Altera公司的EP2C35F672C6芯片作為產生波形數(shù)據(jù)的主芯片，充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用了三星公司的上S3C2440作為控制芯片。本設計中，F(xiàn)PGA芯片的設計和與控制芯片的接口設計是一個難點，本文利用Altera的設計工具QuartusⅡ并結合Verilog—HDL語言，采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。論文最后給出了系統(tǒng)的測量結果，并對誤差進行了一定分析，結果表明，可輸出步進為0.01Hz，頻率范圍0.01Hz～20MHz的正弦波、三角波、鋸齒波、方波，或0.01Hz～20KHz的任意波。通過實驗結果表明，本設計達到了預定的要求，并證明了采用軟硬件結合，利用FPGA技術實現(xiàn)任意波形發(fā)生器的方法是可行的。
標簽： FPGA 函數(shù)信號發(fā)生器
上傳時間： 2013-08-03
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隨著數(shù)字化技術的飛速發(fā)展，數(shù)字視頻信號的傳輸技術更是受到人們的關注。相比較其它類型的信息傳輸如文本和數(shù)據(jù)，視頻通信需要占用更多的帶寬資源，因此為了實現(xiàn)在帶寬受限的條件下的傳輸，視頻源必須經過大量壓縮。盡管現(xiàn)在的網絡狀況不斷地改善，但相對與快速增長的視頻業(yè)務而言，網絡帶寬資源仍然是遠遠不夠的。2003年3月，新一代視頻壓縮標準H．264/AVC的推出，使視頻壓縮研究進入了一個新的層次。H．264標準中包含了很多先進的視頻壓縮編碼方法，與以前的視頻編碼標準相比具有明顯的進步。在相同視覺感知質量的情況下，H．264的編碼效率比H．263提高了一倍左右，并且有更好的網絡友好性。然而，高編碼壓縮率是以很高的計算復雜度為代價的，H．264標準的計算復雜度約為H．263的3倍，所以在實際應用中必須對其算法進行優(yōu)化以減低其計算復雜度。 @@ 本文首先介紹了H．264標準的研究背景，分析了國內外H．264硬件系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并介紹了本文的主要工作。 @@ 接著對H．264編碼標準的理論知識、關鍵技術分別進行了介紹。 @@ 對H．264塊匹配運動估計算法進行研究，對經典的塊匹配運動估計算法通過對比分析，三步、二維等算法在搜索效率上優(yōu)于全搜索算法，而全搜索算法在數(shù)據(jù)流的規(guī)則性和均勻性有著自己的優(yōu)越性。 @@ 針對塊匹配運動估計全搜索算法的VLSI結構的特點，提出改進的塊匹配運動估計全搜索算法。本文基于對數(shù)據(jù)流的分析，對硬件尋址進行了研究。通過一次完整的全搜索數(shù)據(jù)流分析，改進的塊匹配運動估計算法在時鐘周期、PE資源消耗方面得到優(yōu)化。 @@ 最后基于FPGA平臺對整像素運動估計模塊進行了研究。首先對運動估計模塊結構進行了功能子模塊劃分；然后對每個子模塊進行設計和仿真和對整個運動估計模塊進行聯(lián)合仿真驗證。 @@關鍵詞：H．264；FPGA；QuartusⅡ；幀間預測；運動估計；塊匹配
上傳時間： 2013-04-24
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通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)是一種能同時支持短距離和長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇型ㄐ沤涌冢粡V泛應用于微機和外設之間的數(shù)據(jù)交換。像8251、NS8250、NS16550等都是常用的UART芯片，但是這些專用的串行接口芯片的缺點是數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢，難以滿足高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊希匾木褪撬鼈兌季哂胁豢梢浦残裕虼艘眠@些芯片來實現(xiàn)PC機和FPGA芯片之間的通信，勢必會增加接口連線的復雜程度以及降低整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性。 本課題就是針對UART的特點以及FPGA設計具有可移植性的優(yōu)勢，提出了一種基于FPGA芯片的嵌入式UART設計方法，其中主要包括狀態(tài)機的描述形式以及自頂向下的設計方法，利用硬件描述語言來編制UART的各個子功能模塊以及頂層模塊，之后將其集成到FPGA芯片的內部，這樣不僅能解決傳統(tǒng)UART芯片的缺點而且同時也使整個系統(tǒng)變得更加具有緊湊性以及可靠性。 本課題所設計的LIART支持標準的RS-232C傳輸協(xié)議，主要設計有發(fā)送模塊、接收模塊、線路控制與中斷仲裁模塊、Modem控制模塊以及兩個獨立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO模塊。該模塊具有可變的波特率、數(shù)據(jù)幀長度以及奇偶校驗方式，還有多種中斷源、中斷優(yōu)先級、較強的抗干擾數(shù)據(jù)接收能力以及芯片內部自診斷的能力，模塊內分開的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器能實現(xiàn)全雙工通信。除此之外最重要的是利用IP模塊復用技術設計數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO，采用兩種可選擇的數(shù)據(jù)緩沖模式。這樣既可以應用于高速的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，也能適合低速的數(shù)據(jù)傳輸場合，因此可以達到資源利用的最大化。 在具體的設計過程中，利用Synplify Pro綜合工具、ModelSim仿真工具、ISE集成的軟件開發(fā)環(huán)境中對各個功能模塊進行綜合優(yōu)化、仿真驗證以及下載實現(xiàn)。各項數(shù)據(jù)結果表明，本課題中所設計的UART滿足預期設計目標。
上傳時間： 2013-08-02
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UBoot源碼分析及在S3C2440的移植過程
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：CETM008
通信與信息技術行業(yè)飛速發(fā)展，已成為我國支柱產業(yè)之一。隨著該行業(yè)的迅速發(fā)展，社會對具備實際動手能力人才的需求也不斷增加，高校通信教學改革勢在必行。在最初的通信原理實驗設備中每個實驗獨立占用一塊硬件資源，隨著EDA技術的發(fā)展，實驗設備廠商將CPLD/FPGA技術作為獨立的一項實驗內容，加入到通信原理實驗設備中。FPGA技術具備集成度高、速度快和現(xiàn)場可編程的優(yōu)勢，適合高集成度和高速的時序運算。本文總結現(xiàn)有通信原理實驗設備的優(yōu)缺點，采用FPGA技術設計出集驗證性和設計性于一體，具備較高的綜合性和系統(tǒng)性的通信原理實驗系統(tǒng)。 本系統(tǒng)提供了一個開放性的硬件、軟件平臺，從培養(yǎng)學生實際動手能力出發(fā)，利用FPGA在通用的硬件上實現(xiàn)所有實驗內容。學生在本系統(tǒng)上除了能完成已固化的實驗內容，還可以實現(xiàn)電子設計開發(fā)和驗證。這對培養(yǎng)學生的實踐能力大有裨益。 本文結合數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型，把基于FPGA的通信原理實驗系統(tǒng)劃分為信號源模塊、發(fā)送端模塊、信道仿真模塊、接收端模塊和同步模塊幾部分。其中，模擬信號源采用DDS技術，能夠生成非常高的頻率精度，可作為任意波形發(fā)生器。發(fā)送端和接收端模塊結合到一起組成多體制調制解調器，形成多頻段、多波形的軟件無線電系統(tǒng)。載波同步采用全數(shù)字COSTAS環(huán)提取技術，具備良好的載波跟蹤特性，利用對載波相位不敏感 的Gardner算法跟蹤位同步信號。 本文首先介紹了通信原理實驗系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和意義；然后根據(jù)通信系統(tǒng)模型從《通信原理》各個章節(jié)中提煉出各模塊的實驗內容，分別列出各實驗的數(shù)字化實現(xiàn)模型；繼而根據(jù)各模塊資源需求選取合適FPGA芯片，并給出硬件設計方案；最后，給出各模塊在FPGA上具體實現(xiàn)過程、系統(tǒng)測試結果及分析。測試和實際運行結果表明設計方法正確，且功能和技術指標滿足設計要求。 關鍵詞：通信原理，實驗系統(tǒng)，F(xiàn)PGA，DDS，多體制調制解調，全數(shù)字COSTAS環(huán)，位同步
標簽： FPGA 通信原理 實驗系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-07
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隨著科學技術的飛速發(fā)展，電子測量技術被廣泛應用在電子、機械、醫(yī)療、測控及航天等各個領域，而電子測量技術要用到各種形式的高質量信號源，因此任意波形發(fā)生器的研制就具有非常重要的現(xiàn)實意義。 本文便是基于DDS(DirectDigitalSynthesis)技術進行任意波形發(fā)生器研制的。要求可以產生正弦波、方波、三角波與鋸齒波等常規(guī)波形，而且能夠產生任意波形，從而滿足研究的需要。具體工作如下： (一)介紹國內外關于任意波形發(fā)生器研究的發(fā)展情況，闡述頻率合成技術的各種方式與技術對比情況，并選定直接數(shù)字頻率合成技術進行研制。 (二)介紹系統(tǒng)的硬件設計構成與功能實現(xiàn)，并對系統(tǒng)部件進行逐一細述。選用單片機作為控制模塊，使用FPGA實現(xiàn)DDS功能作為技術核心，并對外圍電路的設計與接口技術進行分析。 (三)講述DDS的工作原理、工作特點與技術指標，并基于FPGA芯片EP1C3T144C8進行設計，通過使用相位累加器與波形ROM等模塊，實現(xiàn)DDS功能。同時輔以使能模塊與行列式鍵盤，實現(xiàn)各種波形的靈活輸出。 (四)給出系統(tǒng)產生的測試數(shù)據(jù)，并對影響頻譜純度的雜散與噪聲產生的原因進行分析。
標簽： FPGA 任意波形發(fā)生器
上傳時間： 2013-04-24
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作為電子類專業(yè)學生，實驗是提高學生對所學知識的印象以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，增加學生動手能力的必須環(huán)節(jié)。本設計的目的就是開發(fā)一套滿足學生實驗需求的信號源，基于此目的本信號源并不需要突出的性能，但經濟上要求低成本，同時要求操作簡單，能夠輸出多種波形，并且利于學生在此平臺上認識信號源原理，同時方便在此平臺上進行拓展開發(fā)。 設計中運用虛擬儀器技術將計算機屏幕作為儀器面板，采用EPP接口，同時在FPGA上開發(fā)控制電路，為后續(xù)開發(fā)留下了空間，同時節(jié)省了成本。本設計采用地址線16位，數(shù)據(jù)線12位的靜態(tài)RAM作為信號源的波形存儲器，后端采用兩種濾波類型對需要濾波的信號進行濾波。啟動信號時軟件需要先將波形數(shù)據(jù)預存在存儲器中便于調用，最后得到的結果基本滿足教學實驗的需求。 本文結構上首先介紹了直接采用DDS芯片制作信號源的利弊，及作者采用這種設計的初衷，然后介紹了信號源的整體結構，總體模塊。以下章節(jié)首先介紹FPGA內部設計，包括總體結構和幾大部分模塊，包括：時鐘產生電路，相位累加器，數(shù)據(jù)輸入控制電路，濾波器控制電路，信號源啟動控制電路。 然后介紹了其他模塊的設計，包括存儲器選擇，幅度控制電路的設計以及濾波器電路的設計，本設計的幅度控制采用兩級DA級聯(lián)，以及后端電阻分壓網絡調節(jié)的方式進行設計，提高了幅度調節(jié)的范圍。對于濾波器的設計，依據(jù)不同的信號頻率，分成了4個部分，對于500K以下的信號采用的是二階巴特沃斯有源低通濾波，對于500K以上至5M以下信號采用的五階RC低通濾波器。 在軟件設計部分，分成兩個部分，對于底層驅動程序采用以Labwindows/CVI為平臺進行開發(fā)，利用其編譯和執(zhí)行速度快，并且和LabVIEW能夠很好連接的特性。對于上層控制軟件，采用以LabVIEW為平臺進行開發(fā)，充分利用其圖化設計，易于擴展。 論文最后對所做工作進行了總結，提出了進一步改進的方向。
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：afeiafei309
本文提出了一種基于FPGA的硬件防火墻的實現(xiàn)方案，采用了FPGA來實現(xiàn)千兆線速的防火墻。傳統(tǒng)的基于X86等通用CPU的防火墻無法支撐快速增長的網絡速度，無法實現(xiàn)線速過濾和轉發(fā)。本文在采用FPGA可編程器件+通用CPU模式下，快速處理網絡數(shù)據(jù)。網絡數(shù)據(jù)在建立連接跟蹤后，直接由FPGA實現(xiàn)的快速處理板直接轉發(fā)，實現(xiàn)了網絡數(shù)據(jù)的線速處理，通用CPU在操作系統(tǒng)支持下，完成網絡數(shù)據(jù)的連接跟蹤的創(chuàng)建、維護，對網絡規(guī)則表的維護等工作。FPGA硬件板和CPU各司所長，實現(xiàn)快速轉發(fā)的目的。 本文設計了基于FPGA的硬件板的硬件規(guī)格，提出了硬件連接跟蹤表的存儲模式，以及規(guī)則表的存儲模式和定義等； 防火墻系統(tǒng)軟件采用NetBSD操作系統(tǒng)，完成了硬件板的NetBSD的驅動；在軟件系統(tǒng)完成了新建連接的建立、下發(fā)、老化等工作；在連接跟蹤上完成了規(guī)則的建立、刪除、修改等工作。 本文完成了防火墻的實現(xiàn)。實現(xiàn)了基于連接跟蹤的包過濾、地址轉換（NAT），設計了連接跟蹤的關鍵數(shù)據(jù)結構，包過濾的關鍵數(shù)據(jù)結構等，重用了NetBSD操作系統(tǒng)的路由。本文針對地址轉換應用程序的穿透問題，新增了部分實現(xiàn)。 在DoS攻擊是一種比較常見的攻擊網絡手段，本文采用了軟硬件結合的方法，不僅在軟件部分做了完善，也在硬件部分采取了相應的措施，測試數(shù)據(jù)表明，對常見的Syn洪水攻擊效果明顯。 在實踐過程中，我們發(fā)現(xiàn)了NetBSD操作系統(tǒng)內核的軟件缺陷，做了修正，使之更完善。 經過測試分析，本方案不僅明顯的優(yōu)于X86方案，和基于NP方案、基于ASIC方案比較，具有靈活、可配置、易升級的優(yōu)點。
上傳時間： 2013-06-21
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