單片微型計算機(單片機)是將微處理器CPU、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時/計數(shù)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(tǒng)設計的體系結構與指令系統(tǒng)，所以它最能滿足嵌入式系統(tǒng)的應用要求。Intel公司生產(chǎn)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(fā)展，每個邏輯器件中門電路的數(shù)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(tǒng)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(shù)字電路中常用但比較復雜的功能塊，設計成可修改參數(shù)的模塊，讓其他用戶可以直接調(diào)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(guī)模越來越大，設計越來越復雜，使用IP核是一個發(fā)展趨勢。 本課題結合FPGA與8051單片機的優(yōu)點，主要針對以下三個方面研究： (1)FPGA開發(fā)平臺的硬件實現(xiàn)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(nèi)程序存儲器，搭建FPGA的硬件開發(fā)平臺。 (2)用VHDL語言實現(xiàn)8051IP核分析研究8051系列單片機內(nèi)部各模塊結構以及各部分的連接關系，實現(xiàn)了基于FPGA的8051IP核。主要包括如下幾個模塊：CPU模塊、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器模塊、定時/計數(shù)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(xiàn)了對一個4×4鍵盤的監(jiān)測掃描、鍵盤確認、按鍵識別等應用。
上傳時間： 2013-06-21
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本文研究了在復雜背景下紅外圖像的背景和噪聲抑制算法，并且完成了硬件實現(xiàn)，主要包括以下內(nèi)容： 1.通過對實際紅外圖像的背景和噪聲特性的研究分析，設計改進了一種基于加權廣義次序統(tǒng)計濾波器的背景抑制的算法。紅外圖像的噪聲通常為脈沖噪聲，具有高頻特性；而紅外圖像的背景變換比較緩慢，其頻譜成分多集中在低頻區(qū)域，所以本文在對圖像特性分析的基礎上，設計改進了基于加權廣義次序統(tǒng)計濾波器的背景抑制的算法。在對采集的起伏背景紅外圖像進行背景抑制后，用全局門限可以有效的分割出目標信息，輸出包含目標信息的二值化圖像，為后續(xù)處理提供數(shù)據(jù)。但是出于更復雜背景條件下算法有效性的目的，深入討論了局部自適應門限分割算法的設計。 2.在實時信號處理系統(tǒng)中，底層的圖像預處理算法目前難以用軟件實現(xiàn)；但是其運算結構相對比較簡單，適于用FPGA進行硬件實現(xiàn)。本文對算法的FPGA設計作了較為深入地研究，同時介紹了算法的VHDL實現(xiàn)，利用模塊化的優(yōu)點對算法分模塊設計，對各個模塊的實現(xiàn)作了詳細介紹。 3.完成了紅外成像制導系統(tǒng)的預處理部分硬件電路設計，對FPGA中預處理算法的處理結果進行了驗證。通過算法在硬件上的實現(xiàn)，證明了算法的有效性。
標簽： FPGA 紅外成像 制導 數(shù)據(jù)
上傳時間： 2013-07-02
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本文介紹了一個基于CPLD／FPGA的嵌入式IP核設計。論文在闡述可編程邏輯器件及其發(fā)展趨勢的基礎上，探討了知識產(chǎn)權復用理念，MCU的復雜化設計以及數(shù)字信號傳輸與處理的速度要求。結合國內(nèi)外對CPLD／FPGA的使用現(xiàn)狀，引出了在CPLD／FPGA上開發(fā)嵌入式模塊程序的理念并提出了設計實現(xiàn)方法和設計實例。課題的設計目標為開發(fā)一個基于CPLD／FPGA的USBIP模塊，實現(xiàn)開發(fā)板與PC機之間的USB通信。設計過程首先進行硬件設計，在FPGA開發(fā)板上開發(fā)擴展板；其次用ISE開發(fā)軟件進行FPGA數(shù)字化設計；在軟件開發(fā)完成后，將配置生成的比特流文件通過JTAG電纜下載到FPGA開發(fā)板上，實現(xiàn)FPGA開發(fā)板與PC機之間的通信。 該設計具有很高的實用性，它進一步擴大了可編程芯片的領地，將復雜專有芯片擠向高端和超復雜應用；它使得IP資源復用理念得到更普遍的應用；為基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)設計提供了廣闊的思路。
上傳時間： 2013-07-05
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醫(yī)療保健行業(yè)的發(fā)展趨勢是通過非置入手段來實現(xiàn)早期疾病預測，降低病人開支，這一趨勢促使醫(yī)療成像設備在該領域扮演了越來越重要的角色。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電子技術的不斷發(fā)展，各種智能核儀器逐步走向自動化、智能化、數(shù)字化和便攜式的方向發(fā)展。針對傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器體積大，人機交互不友好，不方便現(xiàn)場分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脈沖幅度分析器的陸續(xù)出現(xiàn)填補了這一缺點。 隨著電子技術的發(fā)展，以ARM為核的處理器技術的應用領域不斷擴大，相比較單片機而言，它的主頻高、運算速度快，可以滿足多道脈沖幅度分析器的苛刻的時間上的要求。而且ARM處理器功耗小，適合于功耗要求比較苛刻的地方，這些方面的特點正好滿足了便攜式多道脈沖幅度分析器野外勘察的要求。同時，由于以ARM為核的處理器具有豐富的外設資源，這樣就簡化了外設電路及芯片的使用，降低了功耗并增強了產(chǎn)品的信賴性。另外，ARM芯片可以方便的移植操作系統(tǒng)，為多道脈沖幅度分析器多任務的管理和并行的處理，甚至硬實時功能的實現(xiàn)提供了前提。而且在ARM平臺使用嵌入式linux操作系統(tǒng)使多道脈沖幅度分析器的軟件易于升級。 智能化和小型化是多道脈沖幅度分析器的發(fā)展趨勢。智能化要求系統(tǒng)的自動化程度高、操作簡便、容錯性好。智能化除了需要控制軟件外，還需要軟件命令的執(zhí)行者即硬件控制電路來實現(xiàn)相應的控制邏輯，兩者的結合才能真正的實現(xiàn)智能化。小型化要求系統(tǒng)的體積小、功耗小、便于攜帶；小型化除了要求采用微功耗的器件，還要求電路板的尺寸盡量的小且所用元件盡量的少，但小型化的同時必須保持系統(tǒng)的智能化，即不能減少智能化所要求的復雜的邏輯和時序的控制功能。為此采用高集成度的ARM芯片實現(xiàn)控制電路能滿意地同時滿足智能化和小型化的要求。在研制的多道脈沖幅度分析器中，幾乎所有的控制都可以用控制芯片來實現(xiàn)，如閾值設定、自動穩(wěn)譜以及多道數(shù)據(jù)采集，在節(jié)省了元件的數(shù)目和電路板的尺寸的同時仍能保持系統(tǒng)的智能化程度。 Linux內(nèi)核精簡而高效，可修改性強，支持多種體系結構的處理器等，使得它是一個非常適合于嵌入式開發(fā)和應用的操作系統(tǒng)。嵌入式Linux可以運行的硬件平臺十分廣泛，從x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他許多硬件體系結構。目前在世界范圍內(nèi)，ARM體系結構的SOC逐漸占領32位嵌入式微處理器市場，ARM處理器及技術的應用幾乎已經(jīng)深入到各個領域，例如：工業(yè)控制，無線通訊，網(wǎng)絡，消費類電子，成像等。 本課題采用三星公司生產(chǎn)的ARM(Advanced RISC Machines，先進精簡指令集機器)芯片S3C2410A設計并研制了一種便攜式的核數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設計方案。利用ARM芯片豐富的外設資源對傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器進行改進和簡化。系統(tǒng)由前端探測器系統(tǒng)，以及由線性脈沖放大器、甄別電路、控制電路、采樣保持電路組成的前置電路，中央處理器模塊，顯示模塊，用戶交互模塊，存儲模塊，網(wǎng)絡傳輸模塊等多個模塊組成。本設計基于ARM9芯片S3C2410，并在此平臺上移植了嵌入式linux操作系統(tǒng)來進行任務的調(diào)度和處理等。 電路板核心板部分設計采用6層PCB板結構，這樣增加了系統(tǒng)可靠性，提高了電磁兼容的穩(wěn)定性。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是多道脈沖幅度分析器的核心，A/D轉換直接使用了S3C2410內(nèi)置的ADC(Analog to Digital Converter,模數(shù)轉換器)，在2.5 MHz的轉換時鐘下最大轉換速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采樣點每秒)，滿足了系統(tǒng)最低轉換時間≤5 μs的要求，并且控制簡單，簡化了外部接口電路。由于SD(Secure Digital Card，安全數(shù)碼卡)卡存儲容量大、攜帶方便、成本低等優(yōu)點，所以設計中采用其作為外部的數(shù)據(jù)存儲設備,其驅動部分采用SD卡軟件包，為開發(fā)帶來了方便。本設計采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示)屏作為人機交互的顯示部分，并且通過Qt/Embedded為系統(tǒng)提供圖形用戶界面的應用框架和窗口系統(tǒng)。其中包括了波形顯示部分和用戶菜單設置部分，這樣方便了用戶操作。系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存取方面是基于SQLite嵌入式小型數(shù)據(jù)庫而進行的。為了方便數(shù)據(jù)向上位機的傳輸，系統(tǒng)設計中采用XML(Extensible Markup Language，可擴展標記語言)格式來組織傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)協(xié)議的Linux下Socket套接字編程，來進行與上位機或PC(Personal Computer,個人計算機或桌面機)等的連接和數(shù)據(jù)傳輸。
上傳時間： 2013-04-24
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The uIP Embedded TCP/IP Stack The uIP 1.0 Reference Manual
上傳時間： 2013-06-21
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傳統(tǒng)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(xié)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(xiàn)代生活的需求。所以開發(fā)智能化的家電及其控制系統(tǒng)己成為當前的研究熱點。 傳統(tǒng)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(xiàn)，以及Linux、Windows CE等操作系統(tǒng)的完善，使嵌入式技術迅速發(fā)展，這為智能IP電話的研發(fā)提供了軟硬件基礎。 現(xiàn)階段家庭網(wǎng)關接入互聯(lián)網(wǎng)的方式主要為有線接入，因為這種方式網(wǎng)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(wǎng)要安全可靠。要實現(xiàn)智能家電的網(wǎng)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(wǎng)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(tǒng)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(tǒng)。各個智能家電與IP電話采用串口進行通信，IP電話采用網(wǎng)口與因特網(wǎng)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(lián)為切入點，結合ARM、嵌入式Linux和網(wǎng)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(tǒng)。采用這種方式，使智能家電集電腦、電信和消費類電子產(chǎn)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(yōu)化人們的生活方式，節(jié)約能源費用資金。 筆者完成了系統(tǒng)硬件和軟件設計，并進行了調(diào)試，驗證了所設計系統(tǒng)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(tǒng)。
上傳時間： 2013-04-24
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在鋼鐵制造工業(yè)中，高溫熔化狀態(tài)鋼水中的鋼渣檢測問題是一直以來未能很好解決的難題，鋼渣是鋼鐵冶煉過程中的副產(chǎn)品，鋼渣本身會直接降低鑄坯質量進而影響生產(chǎn)出的鋼材質量，另外鋼渣也會破壞鋼鐵連鑄生產(chǎn)連續(xù)性給鋼廠效益帶來負面效應。因此連鑄過程中鋼渣檢測是一個具有較大生產(chǎn)實際意義的研究課題。 本文以鋼包到中間包敞開式澆注過程中，保護澆注后期移除長水口后澆注過程中的鋼水下渣檢測為研究對象。在調(diào)研了國內(nèi)外下渣檢測技術與下渣檢測設備的應用情況后，提出了一套將嵌入式技術與紅外熱像檢測技術相結合的鋼水下渣檢測系統(tǒng)的解決方案，并搭建了系統(tǒng)的原型：硬件系統(tǒng)平臺以紅外熱像探測器為系統(tǒng)的傳感器，以ARM7嵌入式微處理器與DSP數(shù)字信號處理器為系統(tǒng)運算處理核心；軟件系統(tǒng)平臺包含基于在ARM7上移植的μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)構建的嵌入式應用程序，以及基于DSP各類支持庫的嵌入式應用程序。該下渣檢測系統(tǒng)設計方案具有非接觸式檢測、低成本、系統(tǒng)自成一體、直觀顯示鋼水注液狀態(tài)、量化鋼渣含量等特點，能夠協(xié)助現(xiàn)場工作人員檢測和判斷下渣，有效減少連鑄過程中鋼包到中間包的下渣量。 本文首先，介紹了課題研究的背景，明確了研究對象，分析了連鑄過程中的鋼水下渣問題，調(diào)研了現(xiàn)有的連鑄過程中鋼包到中間包的鋼水下
上傳時間： 2013-05-25
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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(chǎn)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(tǒng)集成方法，以及組成模塊的架構和功能。 LlN協(xié)議是當前廣泛應用的車載局部互連協(xié)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(xiàn)了LlN控制器。LIN協(xié)議是UART在數(shù)據(jù)鏈路層上的擴展，其關鍵是LlN協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層的檢測實現(xiàn)。本文給出了一種可靠，高效的協(xié)議檢測機制，從而使軟件和硬件更好配合工作完成協(xié)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(tǒng)的數(shù)字接口概念和實現(xiàn)要點，介紹了如何考慮分析選擇合理的數(shù)字接口方案。論文最后以XC866的系統(tǒng)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(xiàn)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(jīng)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(fā)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(xiàn)芯片驗證將極大的推動MCU在各個領域的應用和推廣，將產(chǎn)生極大的經(jīng)濟和應用價值。
上傳時間： 2013-07-14
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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(xié)議的視頻壓縮IP核.經(jīng)過ModelSim下的軟件平臺仿真調(diào)試與硬件平臺調(diào)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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