傳統的家電采用各自獨立的工作模式,不同家電之間無法通信,這樣就不能有效地安排各種家電協同工作,容易造成浪費。同時它們無法自動獲取外界的信息,人們無法對其進行遠程操作,難以滿足現代生活的需求。所以開發智能化的家電及其控制系統己成為當前的研究熱點。 傳統的電話只能進行語音通信,它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺點。近年來,以ARM為代表的高性能專用微處理器的出現,以及Linux、Windows CE等操作系統的完善,使嵌入式技術迅速發展,這為智能IP電話的研發提供了軟硬件基礎。 現階段家庭網關接入互聯網的方式主要為有線接入,因為這種方式網絡性能比無線隱定,延時性相對要小,用它來遠程控制智能家電比無線網要安全可靠。要實現智能家電的網絡化,如果采用PC機進行直接進行控制,或者讓每臺家電接入網絡,這樣成本很高,不利于一般家庭的普及。 為此,筆者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系統的IP電話作為家電的控制中心,智能家電采用ARM9芯片和linux2.4操作系統。各個智能家電與IP電話采用串口進行通信,IP電話采用網口與因特網通信。這樣可以大量的降低成本,而且通信方式比PLC和藍牙通訊技術更安全可靠。 本文以IP電話與智能家電互聯為切入點,結合ARM、嵌入式Linux和網絡技術,設計出一種較為完善的IP電話與智能家電的控制系統。采用這種方式,使智能家電集電腦、電信和消費類電子產品的特征于一體,讓家電具有信息的獲取、加工、傳遞等功能,提供全方位的信息交換,幫助家電與外部保持信息交流暢通,這樣可以優化人們的生活方式,節約能源費用資金。 筆者完成了系統硬件和軟件設計,并進行了調試,驗證了所設計系統的有效性和實用性。并力爭將其拓展成為完善的智能家電控制系統。
上傳時間: 2013-04-24
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本文首先介紹了主流8位MCU(微控制器)的通用架構,通過比較分析主流國際MCU半導體供應商的MCU產品,結合作者在德國英飛凌公司的項目實踐,分析了英飛凌XC866系列8位MCU的架構特點和功能特性。在此基礎上,介紹了該MCU芯片的系統集成方法,以及組成模塊的架構和功能。 LlN協議是當前廣泛應用的車載局部互連協議,作為英飛凌XC866MCU上很關鍵的一個外圍IP,本論文在介紹了MCU架構基礎上,設計實現了LlN控制器。LIN協議是UART在數據鏈路層上的擴展,其關鍵是LlN協議數據鏈路層的檢測實現。本文給出了一種可靠,高效的協議檢測機制,從而使軟件和硬件更好配合工作完成協議檢測。在完成LlN控制器設計后,本文結合了XC866ADC的架構,介紹了ADC模擬和系統的數字接口概念和實現要點,介紹了如何考慮分析選擇合理的數字接口方案。論文最后以XC866的系統架構為基礎,提出了一種高效的基于FPGA的IP原型驗證平臺方案,并以LlN控制器作為驗證這一平臺的IP,在FPGA上成功的實現了驗證方案。論文同時介紹了從SOC設計向FPGA原型驗證轉換時的處理方法及工程經驗,介紹了MCU及驗證平臺的測試平臺思想,以及基于FPGA原型和邏輯分析儀實時測試的MCU固件代碼覆蓋率測試方法。 目前8位MCU在中低端的應用越來越廣泛,特別是目前發展迅速的汽車電子和消費電子領域。因此對MCU架構的不斷研究和提高,對更多面向應用領域的IP的研究和設計,以及如何更快速的實現芯片驗證將極大的推動MCU在各個領域的應用和推廣,將產生極大的經濟和應用價值。
上傳時間: 2013-07-14
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電腦繡花機是當代最先進的繡花機械,隨著人們對刺繡品質量的追求以及刺繡品需求量的增加,高性能的電腦繡花機越來越受到市場的推崇,用戶對CAN(現場總線)、遠程控制、海量USB存儲、彩色LCD顯示等技術在新型電腦繡花機中的應用有了新的需求。然而,國內電腦繡花機監控系統平臺由于存在技術上的困難或成本上的障礙而使這些功能難以實現。隨著電腦的不斷發展和電子產品成本的不斷降低,采用先進架構和體系的處理器,加上相應的實時操作系統進行任務管理,就能大大提高電腦繡花機監控系統的性能。本文設計了一種電腦繡花機監控系統,在詳細分析電腦繡花機工作原理和功能需求的基礎上,采用ARM處理器與μC/OS-Ⅱ實時操作系統構建了監控系統平臺,實現了實時操作系統任務管理、網絡通信、USB設備讀寫、花樣圖案預覽等功能,具體工作如下: (1)在介紹電腦繡花機的工作原理以及分析電腦繡花機監控系統性能需求的基礎上,構建了基于ARM7核的嵌入式處理器與μC/OS-Ⅱ實時操作系統的監控系統平臺,并給出了系統的整體設計方案。 (2)根據電腦繡花機監控系統的整體設計方案,設計實現了系統的硬件電路,處理器采用ST公司生產的具有ARM7核的STR710FZ2T6,利用STR710FZ2T6的外部存儲器接口的三個BANK,分別設計實現了以太網通信接口、USB設備讀寫接口以及彩色LCD實現接口等。 (3)在系統的接口電路設計方面,采用以太網控制芯片CS8900A使其通過ISA總線與系統處理器相連,構建了以太網通信接口,負責遠程傳輸數據(花樣文件)控制信息等;利用LJSB主從控制器SL811HS,在處理器STR710FZ2rr6的控制下設計實現了對海量USB設備讀寫的USB接口,負責讀寫在U盤上的花樣文件以及其它的數據信息;利用5.6英寸的彩色液晶屏及其控制板QD-13設計實現了監控系統的LCD顯示接口,系統處理器通過控制QD-13向LCD寫入要顯示的圖案以及文字數據;組建了一個基于CAN通信的安全檢測模塊,主要包括電源檢測以及斷線檢測等。監控系統的CAN節點利用系統處理器自帶的CAN模塊結合TI的CAN收發器sn65hvd230實現,電源檢測節點、斷線檢測節點以及運動控制系統交互的CAN節點的控制器采用Microchip公司的帶有CAN模塊的18系列單片機PIC18F4680,CAN收發器采用該公司的MCP2551芯片。 (4)設計實現了基于μC/OS-Ⅱ操作系統的軟件,包括兩個部分,一是功能接口的驅動程序,另一個是操作系統中的應用程序軟件。驅動程序負責控制相應功能接口的運行,操作系統中的應用程序軟件實現具體的功能應用,例如TCP/IP協議棧以及USB協議的實現等。 (5)整合了系統各個功能模塊,并做出監控系統的PCB板,利用ADS開發環境進行系統的整體調試,給出了系統的運行效果,實驗表明監控系統工作穩定,性能良好。 最后,文章分析了電腦繡花機的監控系統需要改進的地方,并對電腦繡花機監控系統未來發展趨勢作出了展望。
上傳時間: 2013-05-25
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上傳時間: 2013-07-14
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標簽: 電路原理圖
上傳時間: 2013-05-17
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結合視頻壓縮的理論以及IP核設計中對于仿真驗證的要求,本文設計了視頻壓縮IP核FPGA仿真驗證平臺.其硬件子平臺以Xilinx公司XC2V3000為核心,針對視頻壓縮IP核應用仿真要求設計外圍電路,構建一個視頻壓縮IP核的硬件仿真原型,采用運行于上位機上的控制和驅動軟件作為軟件解碼子平臺.同時還設計了完全獨立于硬件之外的ModelSim軟件仿真驗證平臺.以FPGA仿真驗證平臺為載體,本文設計了基于H.263協議的視頻壓縮IP核.經過ModelSim下的軟件平臺仿真調試與硬件平臺調試相結合的手段,作者完成了視頻壓縮IP核的仿真驗證.
上傳時間: 2013-05-31
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單片微型計算機(單片機)是將微處理器CPU、程序存儲器、數據存儲器、定時/計數器、輸入/輸出并行接口等集成在一起。由于單片機具有專門為嵌入式系統設計的體系結構與指令系統,所以它最能滿足嵌入式系統的應用要求。Intel公司生產的MCS-51系列單片機是我國目前應用最廣的單片機之一。 隨著可編程邏輯器件設計技術的發展,每個邏輯器件中門電路的數量越來越多,一個邏輯器件就可以完成本來要由很多分立邏輯器件和存儲芯片完成的功能。這樣做減少了系統的功耗和成本,提高了性能和可靠性。FPGA就是目前最受歡迎的可編程邏輯器件之一。IP核是將一些在數字電路中常用但比較復雜的功能塊,設計成可修改參數的模塊,讓其他用戶可以直接調用這些模塊,這樣就大大減輕了工程師的負擔,避免重復勞動。隨著FPGA的規模越來越大,設計越來越復雜,使用IP核是一個發展趨勢。 本課題結合FPGA與8051單片機的優點,主要針對以下三個方面研究: (1)FPGA開發平臺的硬件實現選用Xilinx公司的XC3S500E-PQ208-4-C作為核心器件,采用Intel公司的EEPROM芯片2816A和SRAM芯片6116作為片內程序存儲器,搭建FPGA的硬件開發平臺。 (2)用VHDL語言實現8051IP核分析研究8051系列單片機內部各模塊結構以及各部分的連接關系,實現了基于FPGA的8051IP核。主要包括如下幾個模塊:CPU模塊、片內數據存儲器模塊、定時/計數器模塊、并行端口模塊、串行端口模塊、中斷處理模塊、同步復位模塊等。 (3)基于FPGA的8051IP核應用用所設計的8051IP核,實現了對一個4×4鍵盤的監測掃描、鍵盤確認、按鍵識別等應用。
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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當前,片上系統(SOC)已成為系統實現的主流技術。流片風險與費用增加、上市時間壓力加大、產品功能愈加復雜等因素使得SOC產業逐漸劃分為IP提供者、SOC設計服務者和芯片集成者三個層次。SOC設計已走向基于IP集成的平臺設計階段,經過嚴格驗證質量可靠的IP核成為SOC產業中的重要一環。 GPIB控制器芯片是組建自動測試系統的核心,在測試領域應用廣泛。本人通過查閱大量的技術資料,分析了集成電路在國內外發展的最新動態,提出了基于FPGA的自主知識產權的GPIB控制器IP核的設計和實現。 本文首先討論了基于FPGA的GPIB控制器的背景意義,接著對FPGA開發所具備的基本知識作了簡要介紹。文中對GPIB總線進行了簡單的描述,根據芯片設計的主要思想,重點在于論述怎樣用FPGA來實現IEEE-488.2協議,并詳細闡述了GPIB控制器的十種接口功能及其狀態機的IP核實現。同時,對數據通路也進行了較為細致的說明。在設計的時候采用基于模塊化設計思想,用VerilogHDL語言完成各模塊功能描述,通過Synplifv軟件的綜合,用Modelsim對設計進行了前、后仿真。最后利用生成的模塊符號采取類似畫電路圖的方法完成整個系統芯片的lP軟核設計,并用EDA工具下載到了FPGA上。 為了更好地驗證設計思想,借助EDA工具對GPIB控制器的工作狀態進行了軟件仿真,給出仿真結果,仿真波形驗證了GPIB控制器的工作符合預想。最后,本文對基于FPGA的GPIB控制器的IP核設計過程進行了總結,展望了當前GPIB控制器設計的發展趨勢,指出了開展進一步研究需要做的工作。
上傳時間: 2013-04-24
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