本文對燃料電池車用DC/DC變換器的基本原理以及控制策略進行了較為詳盡的分析和討論,對基于ARM的DC/DC變換器控制系統的軟硬件設計作了較為詳盡的論述,對控制系統的電磁兼容作了詳細的研究并給出了提高電磁兼容能力的措施。本文介紹了本課題研究的背景,燃料電池電動汽車的特性和研究的目的與意義并分析了大功率DC/DC變換器主電路的拓撲結構、工作原理和電磁兼容環境。在此基礎上,從控制電路的最小系統、檢測系統、脈沖發生系統以及驅動電路、CAN通訊電路等方面重點討論了DC/DC變換器控制系統的硬件設計以及驅動電路的設計。本文在DC/DC變換器電感電流連續狀態空間小信號數學模型的基礎上,應用MATLAB軟件對大功率DC/DC變換器單環控制系統進行了建模和仿真分析,給出了具有實際指導意義的結論,設計了基于ARM控制系統的軟件結構并編寫了相應的軟件代碼。此外,本文從硬件和軟件兩個方面重點討論了控制系統的電磁兼容以及抗干擾措施。在系統硬件和軟件基礎上進行了功率試驗并給出了試驗結果以及今后改進的方向。
上傳時間: 2013-07-12
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作為一種全數字化的現場通信網絡,現場總線以其可控性強、可靠性高、開放性好等優點。在實際應用中常常需要在不同種類的現場總線間進行數據通信以及用戶需要對不同種類的現場總線設備進行操作和控制。同時,工業測控系統在控制層采用現場總線技術,而在管理層采用以太網構成的企業信息網
標簽: ARMVxWorks BSP 現場總線 網關
上傳時間: 2013-05-25
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本文設計的井下網絡分站作為“煤礦安全自動檢測、監控及管理系統”的一個重要的組成部分,以ARM微控制器為核心,以操作系統μC/OS-Ⅱ為操作平臺,采用TCP/IP協議棧實現了分站的網絡通信功能,很好的解決了當前煤礦企業安全監控系統通信協議不一致的問題。 在硬件方面,嚴格按照《煤礦安全監控系統通用技術要求》完成了監控分站的總體硬件設計,并通過驅動網卡芯片RTL8019AS實現了以太網連接。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,系統擴展了128×64的液晶和1×4的鍵盤。在通信方面,采用TCP/IP協議與地面主機進行通信,將各種參數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μC/OS-Ⅱ的移植過程,并在此基礎上分析了TCP/IP協議棧的實現;制定了統一的數據交換格式;通信過程中采用了標準的TCP/IP協議;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及數據存儲,并給出了在實際編程過程中遇到的問題及解決方法。 本監控分站根據《本質安全型“i”》標準將外部接入設備和分站作了電氣隔離,該分站具有2路A/D數據采集;6路光電隔離數字量輸入;2路光電隔離數字量輸出對外部設備進行遠程管理和控制;人機接口提供人機交互界面,提供按鍵操作和數據顯示;RS485通信接口負責與外界設備進行通信;網絡通信接口負責為各種監測監控系統提供兼容的接入接口;非易失性鐵電存儲器作為數據存儲區以保證掉電后存儲數據不丟失。
上傳時間: 2013-04-24
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單片機應用系統 電磁干擾與抗干擾技術 主要講電磁干擾的各個模型并進行分析,并采取措施是電磁兼容
上傳時間: 2013-04-24
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現場可編程門陣列FPGA具有性能好、規模大、可重復編程、開發投資小等優點,在現代電子產品中應用得越來越廣泛。隨著微電子技術的高速發展,成本的不斷下降,FPGA正逐漸成為各種電子產品不可或缺的重要部件。 FPGA軟件復雜的設置和不同的算法、FPGA硬件多樣的結構和豐富的功能、各個廠商互不兼容的軟硬件等差異,都不僅使如何挑選合適的軟硬件用于產品設計成為FPGA用戶棘手的問題,而且使構造一個精確合理的FPGA軟硬件性能的測試方法變得十分復雜。 基準測試是用一個基準設計集按照統一的測試規范評估和量化目標系統的軟件或硬件性能,是目前計算機領域應用最廣泛、最主要的性能測試技術。 通過分析影響FPGA軟硬件性能基準測試的諸多因素,比如基準設計的挑選、基準設計的優化,FPGA軟件的設置和約等,本文基于設計和硬件分類、優化策略分類的基準測試規范,提出了一組詳盡的度量指標。 基準測試的規范如下,首先根據測試目的配置測試環境、挑選基準設計和硬件分類,針對不同的FPGA軟硬件優化基準設計,然后按照速度優先最少優化、速度優先最大優化、資源和功耗優先最少優化、資源和功耗優先最大優化四種優化策略分別編譯基準設計,并收集延時、成本、功耗和編譯時間這四種性能數據,最后使用速度優先最少優化下的性能集、速度優先最少優化性能集、資源和功耗優先最少優化下的性能集、資源和功耗優先最大優化下的性能集、速度優先最少和最大優化之間性能集的差、速度優先最少優化下性能集的比較等十個度量指標量化性能,生成測試報告。 最后,本基準測試規范被應用于評估和比較Altera和Xilinx兩廠商軟硬件在低成本領域帶處理器應用方面的性能。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著無線通信的應用日益廣泛,無線通信系統的種類也越來越繁雜,但是由于不同通信系統的工作頻段、調制方式、通信協議等原理結構上存在差異而極大限制了不同系統之間的互通。軟件無線電擺脫了硬件體系結構的束縛,成為解決不同通信體制之間互操作問題和開展多種通信業務的最佳途徑,具有巨大的商業和軍事價值,被喻為無線電通信領域一次新的技術革命。 本文首先回顧了軟件無線電的提出和發展現狀,然后論述了軟件無線電的基本理論和數學模型。在此理論和模型的基礎上,設計了軟件無線電接收機的硬件平臺。該平臺包括射頻部分、中頻處理部分和基帶處理部分。射頻部分由天線和無線接收機組成;中頻部分先將接收機輸出的模擬信號數字化,然后再通過FPGA實現下變頻;基帶部分主要由DSP和嵌入式系統組成,完成解調、同步等處理并可以進行一些其他的應用。其中的嵌入式系統的主處理器是基于ARM7-TDMI內核的LPC2200芯片,為了實現開發的方便在此芯片上移植了uC/OS-Ⅱ嵌入式時實內核。 軟件無線電接收機是一個很龐大的體系,其中的數字下變頻器DDC是一個非常關鍵的組成部分,在這部分中可方便的對接收頻段、濾波器特性等進行編程控制,極大的提高了通信設備的性能和靈活性,因此本文的重點在于數字下變頻器的設計與實現。實現下變頻的方法有很多種,由于FPGA在速度和靈活性上的優勢,其應用也越來越廣泛,因此主要采用了居于領導地位的XILINX公司的SPATAN-Ⅱ芯片來實現數字下變頻的功能。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著信息技術的發展,系統級芯片SoC(System on a Chip)成為集成電路發展的主流。SoC技術以其成本低、功耗小、集成度高的優勢正廣泛地應用于嵌入式系統中。通過對8位增強型CPU內核的研究及其在FPGA(Field Programmable Gate Arrav)上的實現,對SoC設計作了初步研究。 在對Intel MCS-8051的匯編指令集進行了深入地分析的基礎上,按照至頂向下的模塊化的高層次設計流程,對8位CPU進行了頂層功能和結構的定義與劃分,并逐步細化了各個層次的模塊設計,建立了具有CPU及定時器,中斷,串行等外部接口的模型。 利用5種尋址方式完成了8位CPU的數據通路的設計規劃。利用有限狀態機及微程序的思想完成了控制通路的各個層次模塊的設計規劃。利用組合電路與時序電路相結合的思想完成了定時器,中斷以及串行接口的規劃。采用邊沿觸發使得一個機器周期對應一個時鐘周期,執行效率提高。使用硬件描述語言實現了各個模塊的設計。借助EDA工具ISE集成開發環境完成了各個模塊的編程、調試和面向FPGA的布局布線;在Synplify pro綜合工具中完成了綜合;使用Modelsim SE仿真工具對其進行了完整的功能仿真和時序仿真。 設計了一個通用的擴展接口控制器對原有的8位處理器進行擴展,加入高速DI,DO以及SPI接口,增強了8位處理器的功能,可以用于現有單片機進行升級和擴展。 本設計的CPU全面兼容MCS-51匯編指令集全部的111條指令,在時鐘頻率和指令的執行效率指標上均優于傳統的MCS-51內核。本設計以硬件描述語言代碼形式存在可與任何綜合庫、工藝庫以及FPGA結合開發出用戶需要的固核和硬核,可讀性好,易于擴展使用,易于升級,比較有實用價值。本設計通過FPGA驗證。
上傳時間: 2013-04-24
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礦用隔爆饋電開關是煤礦井下配電系統的關鍵設備,作為配電開關,用于含有瓦斯或煤塵等爆炸危險環境的礦井中,控制和保護低壓供電網絡。其性能好壞直接影響著煤礦井下的生產安全和生產效率,而目前國內饋電開關普遍存在集成度低、可靠性差、智能監控水平低等缺點。 本課題將嵌入式網絡控制系統應用到饋電開關中,通過對礦山供電系統工作原理、真空饋電開關工作原理以及基于EasyARM2200(Philips LPC2210為處理器、ARM7為內核)嵌入式網絡控制系統的研究,實現了總體網絡拓撲結構的設計和智能饋電開關控制系統硬件電路的設計;通過對嵌入式實時操作系統的移植、嵌入式TCP/IP協議棧的實現和移植以及基于C/S模式下的套接字編程等的研究和分析,完成了監控主機與嵌入式系統的通信軟件和保護控制算法的應用程序的編寫,從而實現了礦井地面監控主機與井下嵌入式系統饋電開關的快速通信,解決了地面監控主機對井下饋電回路及電氣開關的遠程智能監控的難題,最終設計出一套集實時保護控制和遠程監控功能于一身的智能型饋電開關網絡控制系統。 實驗結果表明:在嵌入式系統端的通信軟件和監控主機端的通信軟件的驅動下,實現了嵌入式系統與監控主機的快速遠程通信,通信速度快、可靠性高、可視化效果好,完全滿足了監控系統的快速通信要求。 本課題的研究成果為工業控制領域提供了一個開放式、全分布、可互操作性的通信控制平臺,為提高煤礦井下設備的遠程智能監控水平和安全操控系數提供了新的解決方法,為地面監控系統實現更大規模、更深層次地對井下電氣設備的集中控制、分散管理奠定了理論和實踐基礎。
上傳時間: 2013-06-25
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ZigBee是近年來出現的一種新型無線通信技術,其具有近距離、低復雜度、低功耗、低數據速率、低成本的特點,在家用系統控制、樓宇自動化、工業監控領域具有廣闊的市場空間。ZigBee的物理層和數據鏈路層由IEEE802.15.4工作組制定,高層(網絡層、數據安全性及互邊互通應用)由ZigBee聯盟負責。 隨著ZigBee技術在工業現場應用,越來越多的ZigBee設備終端將出現在工業現場,這就提出了將這些ZigBee設備與傳統的以太網連接起來要求,為此需要設計一個無線的ZigBee網關來進行數據轉發,因此對ZigBee網關的研究和設計具有重要的意義。 本系統選用基于ARM 920T內核的S3C2410作為ZigBee網關的主處理器,并且選用符合802.15.4標準的CC2420作為ZigBee網關的無線收發器。為了降低開發成本以及方便程序升級,網關選用開源嵌入式Linux操作系統,基于2.6.內核進行開發。本文主要對網關軟件部分進行了深入研究。軟件部分主要由2個程序組成:無線收發器的驅動程序和網關程序。其中網關程序主要包含Zigbee協議棧模塊和網關通信模塊。開發和測試主要語言采用標準C語言,驅動部分測試部分采用Bash腳本。 本文首先介紹了無線通信的背景知識和ZigBee協議棧,然后詳細闡述了采用Linux來進行無線收發器驅動程序設計的關鍵點,同時對基于Linux的嵌入式ZigBee網關協議棧進行了移植,并且給出了ZigBee網關通信程序的設計方法以及程序的編譯、調試和測試方法,實現了將ZigBee設備的數據及其狀態轉發給上位數據服務器的過程,最后還提出了作者對未來工作方向的一些改進思路和方法。
上傳時間: 2013-07-17
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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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