在數(shù)字通信中，采用差錯(cuò)控制技術(shù)(糾錯(cuò)碼)是提高信號(hào)傳輸可靠性的有效手段，并發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。糾錯(cuò)碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復(fù)雜程度相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。 卷積碼的譯碼方法主要有代數(shù)譯碼和概率譯碼。代數(shù)譯碼是基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)；而概率譯碼不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，還利用了信道的統(tǒng)計(jì)特性，能充分發(fā)揮卷積碼的特點(diǎn)，使譯碼錯(cuò)誤概率達(dá)到很小。 卷積碼譯碼器的設(shè)計(jì)是由高性能的復(fù)雜譯碼器開(kāi)始的，對(duì)于概率譯碼最初的序列譯碼，隨著譯碼約束長(zhǎng)度的增加，其譯碼錯(cuò)誤概率可達(dá)到非常小。后來(lái)慢慢地向低性能的簡(jiǎn)單譯碼器演化，對(duì)不太長(zhǎng)的約束長(zhǎng)度，維特比(Viterbi)算法是非常實(shí)用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當(dāng)編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時(shí)，Viterbi譯碼算法效率很高，速度很快，譯碼器也較簡(jiǎn)單。 目前，卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng)，尤其是在衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。 本論文對(duì)卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設(shè)計(jì)原理及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究。同時(shí)，將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過(guò)程中。 首先，簡(jiǎn)要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識(shí)和維特比譯碼算法的基本原理，并對(duì)硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進(jìn)行了比較。其次，討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯(cuò)碼中的應(yīng)用。然后，介紹了FPGA硬件資源和軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ，包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)規(guī)則。再有，對(duì)基于FPGA的維特比譯碼器各個(gè)模塊和相應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化進(jìn)行了研究。最后，在Quartus Ⅱ平臺(tái)上對(duì)硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無(wú)交織等不同情況進(jìn)行了仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果分析了維特比譯碼器的性能。 分析結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，從而驗(yàn)證了譯碼器設(shè)計(jì)的可靠性，所設(shè)計(jì)基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，適合無(wú)線通信的高速化、寬帶化及移動(dòng)化的需求，將成為下一代無(wú)線通信系統(tǒng)(4G)的核心調(diào)制傳輸技術(shù)。 本文首先描述了OFDM技術(shù)的基本原理。對(duì)OFDM的調(diào)制解調(diào)以及其中涉及的特性和關(guān)鍵技術(shù)等做了理論上的分析，指出了OFDM區(qū)別于其他調(diào)制技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)；然后針對(duì)OFDM中的信道估計(jì)技術(shù)，深入分析了基于FFT級(jí)聯(lián)的信道估計(jì)理論和基于聯(lián)合最大似然函數(shù)的半盲分組估計(jì)理論，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究描述了用于OFDM系統(tǒng)的迭代的最大似然估計(jì)算法，并利用Matlab做了相應(yīng)的仿真比較，驗(yàn)證了它們的有效性。 而后，在Matlab中應(yīng)用Simulink工具構(gòu)建OFDM系統(tǒng)仿真平臺(tái)。在此平臺(tái)上，對(duì)OFDM系統(tǒng)在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數(shù)下進(jìn)行了仿真，并給出了數(shù)據(jù)曲線，通過(guò)分析結(jié)果可正確評(píng)價(jià)OFDM系統(tǒng)在多個(gè)方面的性能。 在綜合了OFDM的系統(tǒng)架構(gòu)和仿真分析之后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的OFDM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。首先根據(jù)802.16協(xié)議和OFDM系統(tǒng)的具體要求，設(shè)定了合理的參數(shù)；然后從調(diào)制器和解調(diào)器的具體組成模塊入手，對(duì)串/并轉(zhuǎn)換，QPSK映射，過(guò)采樣處理，插入導(dǎo)頻，添加循環(huán)前綴，IFFT/FFT，幀同步檢測(cè)等各個(gè)模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并給出了相應(yīng)的仿真波形和參數(shù)說(shuō)明。其中，針對(duì)定點(diǎn)運(yùn)算的局限性，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)并自定義了24位的浮點(diǎn)運(yùn)算格式，參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運(yùn)算，在系統(tǒng)參數(shù)允許的范圍內(nèi)，充分利用了有限資源，提高了系統(tǒng)運(yùn)算精度；然后重點(diǎn)描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進(jìn)、優(yōu)化和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，針對(duì)原始快速傅立葉變換FPGA實(shí)現(xiàn)算法運(yùn)算空閑時(shí)間過(guò)多，資源占用較大的問(wèn)題，提出了帶有流水作業(yè)功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優(yōu)化算法設(shè)計(jì)方案，使之運(yùn)用于OFDM基帶處理系統(tǒng)當(dāng)中并加以實(shí)現(xiàn)，結(jié)果滿足系統(tǒng)參數(shù)的需求。最后以理論分析為依據(jù)，對(duì)整個(gè)OFDM的基帶處理系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試與性能分析，證明了設(shè)計(jì)的可行性。 綜上所述，本文完成了一個(gè)基于FPGA的OFDM基帶處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)為OFDM通信系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)提供了大量有用的數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA OFDM 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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當(dāng)前，在系統(tǒng)級(jí)互連設(shè)計(jì)中高速串行I/O技術(shù)迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術(shù)正成為業(yè)界趨勢(shì)。人們已經(jīng)意識(shí)到串行I/O“潮流”是不可避免的，因?yàn)樵诟哂?Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達(dá)到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟(jì)的信號(hào)同步方法?；诖蠭/O的設(shè)計(jì)帶來(lái)許多傳統(tǒng)并行方法所無(wú)法提供的優(yōu)點(diǎn)，包括：更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板（PCB）層數(shù)、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少，而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術(shù)正被越來(lái)越廣泛地應(yīng)用于各種系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，包括PC、消費(fèi)電子、海量存儲(chǔ)、服務(wù)器、通信網(wǎng)絡(luò)、工業(yè)計(jì)算和控制、測(cè)試設(shè)備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標(biāo)準(zhǔn)，如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網(wǎng)、10G以太網(wǎng)XAUI、串行ATA等等。 Aurora協(xié)議是為私有上層協(xié)議或標(biāo)準(zhǔn)上層協(xié)議提供透明接口的串行互連協(xié)議，它允許任何數(shù)據(jù)分組通過(guò)Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機(jī)箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術(shù)，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴(kuò)展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個(gè)物理通道綁定在一起形成一個(gè)虛擬鏈路。16個(gè)通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數(shù)據(jù)傳輸速率。Aurora可優(yōu)化支持范圍廣泛的應(yīng)用，如太位級(jí)路由器和交換機(jī)、遠(yuǎn)程接入交換機(jī)、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務(wù)器和存儲(chǔ)子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應(yīng)用。 傳統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對(duì)帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統(tǒng)的并行總線背板。現(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過(guò)10Gbps。AdvancedTCA（先進(jìn)電信計(jì)算架構(gòu)）正是在這種背景下作為新一代的標(biāo)準(zhǔn)背板平臺(tái)被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計(jì)算機(jī)制造商協(xié)會(huì)（PICMG）開(kāi)發(fā)，其主要目的是定義一種開(kāi)放的通信和計(jì)算架構(gòu)，使它們能被方便而迅速地集成，滿足高性能系統(tǒng)業(yè)務(wù)的要求。ATCA作為標(biāo)準(zhǔn)串行總線結(jié)構(gòu)，支持高速互聯(lián)、不同背板拓?fù)洹⒏咝盘?hào)密度、標(biāo)準(zhǔn)機(jī)械與電氣特性、足夠步線長(zhǎng)度等特性，滿足當(dāng)前和未來(lái)高系統(tǒng)帶寬的要求。 采用FPGA設(shè)計(jì)高速串行接口將為設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大的靈活性和可擴(kuò)展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內(nèi)置了最多24個(gè)RocketIO收發(fā)器，提供從622Mbps到3.125Gbps的數(shù)據(jù)速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標(biāo)準(zhǔn)。結(jié)合其強(qiáng)大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內(nèi)置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過(guò)渡提供了一個(gè)理想的連接平臺(tái)。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設(shè)計(jì)傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口，該背板接口完全符合PICMG3.0規(guī)范。本文對(duì)串行高速通道技術(shù)的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應(yīng)用進(jìn)行了簡(jiǎn)要的介紹和分析，詳細(xì)分析了所涉及到的主要技術(shù)包括線路編解碼、控制字符、逗點(diǎn)檢測(cè)、擾碼、時(shí)鐘校正、通道綁定、預(yù)加重等。同時(shí)對(duì)AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進(jìn)行了分析， 并在此基礎(chǔ)上給出了FPGA的設(shè)計(jì)方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設(shè)計(jì)工具，可在標(biāo)準(zhǔn)ATCA機(jī)框內(nèi)完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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隨著現(xiàn)代雷達(dá)技術(shù)的不斷發(fā)展,電子偵察設(shè)備面臨電磁環(huán)境日益復(fù)雜多變,發(fā)展寬帶化、數(shù)字化、多功能、軟件化的電子偵察設(shè)備已是一項(xiàng)重要的任務(wù).然而,目前的寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的工作速率總有一到兩個(gè)數(shù)量級(jí)的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統(tǒng)數(shù)字化的最大障礙.通信領(lǐng)域軟件無(wú)線電的成功應(yīng)用為電子偵察系統(tǒng)的發(fā)展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術(shù)的快速發(fā)展,以及FPGA的廣泛應(yīng)用,在很大程度上影響了數(shù)字電路的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā).這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的瓶頸問(wèn)題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu),并從軟件無(wú)線電原理出發(fā),從理論推導(dǎo)和計(jì)算機(jī)仿真兩方面對(duì)該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了驗(yàn)證,并進(jìn)一步給出該結(jié)構(gòu)改進(jìn)方案以及改進(jìn)的多相濾波數(shù)字下變頻結(jié)構(gòu)的硬件實(shí)現(xiàn)方法.本文將多相濾波下變頻的并行結(jié)構(gòu)應(yīng)用到數(shù)字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來(lái)實(shí)現(xiàn),不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問(wèn)題,同時(shí)也大大提高了實(shí)時(shí)處理速度.經(jīng)過(guò)多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)據(jù)量上都有大幅減少,達(dá)到了現(xiàn)有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)電路,利用微機(jī)串口,與實(shí)驗(yàn)?zāi)繕?biāo)板進(jìn)行控制和數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對(duì)各種實(shí)現(xiàn)方法加以驗(yàn)證和比較.
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，各種智能核儀器逐步走向自動(dòng)化、智能化、數(shù)字化和便攜式的方向發(fā)展。針對(duì)傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器體積大，人機(jī)交互不友好，不方便現(xiàn)場(chǎng)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(bǔ)了這一缺點(diǎn)。 隨著電子技術(shù)的發(fā)展，以ARM為核的處理器技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，相比較單片機(jī)而言，它的主頻高、運(yùn)算速度快，可以滿足多道脈沖幅度分析器的苛刻的時(shí)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(diǎn)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(shí)，由于以ARM為核的處理器具有豐富的外設(shè)資源，這樣就簡(jiǎn)化了外設(shè)電路及芯片的使用，降低了功耗并增強(qiáng)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(wù)的管理和并行的處理，甚至硬實(shí)時(shí)功能的實(shí)現(xiàn)提供了前提。而且在ARM平臺(tái)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(jí)。 智能化和小型化是多道脈沖幅度分析器的發(fā)展趨勢(shì)。智能化要求系統(tǒng)的自動(dòng)化程度高、操作簡(jiǎn)便、容錯(cuò)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(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的控制邏輯，兩者的結(jié)合才能真正的實(shí)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(shí)必須保持系統(tǒng)的智能化，即不能減少智能化所要求的復(fù)雜的邏輯和時(shí)序的控制功能。為此采用高集成度的ARM芯片實(shí)現(xiàn)控制電路能滿意地同時(shí)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(lái)實(shí)現(xiàn)，如閾值設(shè)定、自動(dòng)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(shí)仍能保持系統(tǒng)的智能化程度。 Linux內(nèi)核精簡(jiǎn)而高效，可修改性強(qiáng)，支持多種體系結(jié)構(gòu)的處理器等，使得它是一個(gè)非常適合于嵌入式開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的操作系統(tǒng)。嵌入式Linux可以運(yùn)行的硬件平臺(tái)十分廣泛，從x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他許多硬件體系結(jié)構(gòu)。目前在世界范圍內(nèi)，ARM體系結(jié)構(gòu)的SOC逐漸占領(lǐng)32位嵌入式微處理器市場(chǎng)，ARM處理器及技術(shù)的應(yīng)用幾乎已經(jīng)深入到各個(gè)領(lǐng)域，例如：工業(yè)控制，無(wú)線通訊，網(wǎng)絡(luò)，消費(fèi)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(jìn)精簡(jiǎn)指令集機(jī)器)芯片S3C2410A設(shè)計(jì)并研制了一種便攜式的核數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案。利用ARM芯片豐富的外設(shè)資源對(duì)傳統(tǒng)的多道脈沖幅度分析器進(jìn)行改進(jìn)和簡(jiǎn)化。系統(tǒng)由前端探測(cè)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(chǔ)模塊，網(wǎng)絡(luò)傳輸模塊等多個(gè)模塊組成。本設(shè)計(jì)基于ARM9芯片S3C2410，并在此平臺(tái)上移植了嵌入式linux操作系統(tǒng)來(lái)進(jìn)行任務(wù)的調(diào)度和處理等。 電路板核心板部分設(shè)計(jì)采用6層PCB板結(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)換直接使用了S3C2410內(nèi)置的ADC(Analog to Digital Converter,模數(shù)轉(zhuǎn)換器)，在2.5 MHz的轉(zhuǎn)換時(shí)鐘下最大轉(zhuǎn)換速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采樣點(diǎn)每秒)，滿足了系統(tǒng)最低轉(zhuǎn)換時(shí)間≤5 μs的要求，并且控制簡(jiǎn)單，簡(jiǎn)化了外部接口電路。由于SD(Secure Digital Card，安全數(shù)碼卡)卡存儲(chǔ)容量大、攜帶方便、成本低等優(yōu)點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)中采用其作為外部的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)設(shè)備,其驅(qū)動(dòng)部分采用SD卡軟件包，為開(kāi)發(fā)帶來(lái)了方便。本設(shè)計(jì)采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶顯示)屏作為人機(jī)交互的顯示部分，并且通過(guò)Qt/Embedded為系統(tǒng)提供圖形用戶界面的應(yīng)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(shè)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(kù)而進(jìn)行的。為了方便數(shù)據(jù)向上位機(jī)的傳輸，系統(tǒng)設(shè)計(jì)中采用XML(Extensible Markup Language，可擴(kuò)展標(biāo)記語(yǔ)言)格式來(lái)組織傳輸?shù)臄?shù)據(jù)，通過(guò)基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)協(xié)議的Linux下Socket套接字編程，來(lái)進(jìn)行與上位機(jī)或PC(Personal Computer,個(gè)人計(jì)算機(jī)或桌面機(jī))等的連接和數(shù)據(jù)傳輸。
標(biāo)簽： ARMLinux 多道 分析器 脈沖幅度
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：tzl1975
在工業(yè)過(guò)程中，許多對(duì)象具有滯后特性，由于純滯后的存在，使得系統(tǒng)的超調(diào)量變大，調(diào)節(jié)時(shí)間變長(zhǎng)。因此滯后過(guò)程被公認(rèn)為較難控制的對(duì)象，而且純滯后占整個(gè)動(dòng)態(tài)過(guò)程的時(shí)間越長(zhǎng)，難控的程度越大。所以大純滯后對(duì)象的控制一直是困擾自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域的一大難題。而這類對(duì)象又廣泛存在于石油、化工、釀造、制藥、冶金等工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中。因此對(duì)該問(wèn)題的研究具有重大的實(shí)際意義。 傳統(tǒng)的PID配合Smith預(yù)估補(bǔ)償器的控制方法，對(duì)模型誤差反映比較靈敏，當(dāng)存在建模誤差或干擾時(shí)，控制效果并不能取得令人滿意的效果。近年來(lái)隨著模糊控制、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等智能控制研究的不斷深入，有些學(xué)者將它們與Smith預(yù)估控制、PID控制及預(yù)測(cè)控制等相結(jié)合，提出了針對(duì)不確定大滯后系統(tǒng)的新的控制方法。雖然有些控制方案效果不錯(cuò)，但系統(tǒng)的復(fù)雜程度和調(diào)試難度也隨之增加。因此設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、快速、可靠的控制器，仍是一個(gè)重大課題。 本文首先介紹了大滯后過(guò)程的控制特點(diǎn)，概述了常用的大滯后過(guò)程的控制方法及其優(yōu)缺點(diǎn)。接著概要地介紹了嵌入式系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)、發(fā)展歷史、現(xiàn)狀及前景。并針對(duì)性地介紹了ARM控制器的概況以及它的應(yīng)用領(lǐng)域。然后本文針對(duì)大滯后對(duì)象提出了自抗擾控制器與Smith預(yù)估補(bǔ)償器相結(jié)合的設(shè)計(jì)方案。通過(guò)仿真對(duì)比了本方案、PID配合Smith預(yù)估補(bǔ)償器及單一的自抗擾控制器的控制效果，表明自抗擾控制器與Smith預(yù)估補(bǔ)償器的結(jié)合有效地改善了大滯后對(duì)象的控制效果，增強(qiáng)了系統(tǒng)的魯棒性和抗干擾能力。為驗(yàn)證該控制方案的實(shí)際控制效果，我們以PCT-II型過(guò)程控制實(shí)驗(yàn)裝置中的具有大滯后特性的盤管內(nèi)部的溫度為被控對(duì)象，以JX44BO開(kāi)發(fā)板作為主要的控制平臺(tái)設(shè)計(jì)并完成大滯后控制實(shí)驗(yàn)。所以接下來(lái)本文介紹了實(shí)現(xiàn)這個(gè)嵌入式溫度大滯后控制系統(tǒng)所涉及到的硬件平臺(tái)、系統(tǒng)框圖以及實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。然后本文介紹了嵌入式控制平臺(tái)的控制界面以及各個(gè)主要功能的程序的實(shí)現(xiàn)，以及遠(yuǎn)程客戶端程序在以太網(wǎng)通訊方面的程序?qū)崿F(xiàn)和遠(yuǎn)程客戶端程序的操作界面。最后本文給出了本次實(shí)驗(yàn)的參數(shù)設(shè)置以及最終的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明在實(shí)際應(yīng)用中本文所提出的方案對(duì)于大滯后對(duì)象具有較好的控制效果。
標(biāo)簽： ARM 控制 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-11
上傳用戶：baitouyu
我國(guó)是世界上設(shè)施農(nóng)業(yè)面積最大的國(guó)家，設(shè)施面積占世界總面積的70-80％。目前國(guó)內(nèi)設(shè)施溫室應(yīng)用的主要環(huán)境參數(shù)采控系統(tǒng)大多為進(jìn)口產(chǎn)品，這些產(chǎn)品技術(shù)含量高，采控效果好，但相對(duì)價(jià)格較高，通常適用于現(xiàn)代化的大型或高檔連棟溫室。少數(shù)國(guó)產(chǎn)品牌無(wú)論技術(shù)水平還是采控效果均不甚理想，尤其缺少能夠適用于我國(guó)常見(jiàn)的中小型日光溫室的低成本智能采集控制裝置。本文基于國(guó)家高技術(shù)研究發(fā)展計(jì)劃(863計(jì)劃)課題“設(shè)施農(nóng)業(yè)精準(zhǔn)生產(chǎn)技術(shù)系統(tǒng)構(gòu)建與應(yīng)用”，對(duì)設(shè)施溫室環(huán)境和生物信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、備份、調(diào)控問(wèn)題進(jìn)行了研究。 論文分析了目前國(guó)內(nèi)中小型日光溫室環(huán)境監(jiān)控需求，提出并實(shí)現(xiàn)了一套網(wǎng)絡(luò)型設(shè)施農(nóng)業(yè)日光溫室智能控制系統(tǒng)從硬件到軟件的完整方案。主要研究工作如下： (1) 開(kāi)發(fā)了面向常用環(huán)境信息傳感器和生物信息傳感器的數(shù)據(jù)采集模塊，該數(shù)據(jù)采集模塊具有可定制、可擴(kuò)展的特點(diǎn)。 (2) 開(kāi)發(fā)了基于CF卡的數(shù)據(jù)備份及存儲(chǔ)模塊，為實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的大容量存儲(chǔ)和本地化自主控制提供了基礎(chǔ)。 (3) 構(gòu)建了傳感器數(shù)據(jù)的局域傳輸網(wǎng)絡(luò)和以太網(wǎng)絡(luò)接口，滿足了節(jié)點(diǎn)環(huán)境參數(shù)及視頻信息寬帶傳輸與溫室集中監(jiān)控的需要。 (4) 開(kāi)發(fā)了面向中小型日光溫室的可擴(kuò)展核心設(shè)備管理模塊，實(shí)現(xiàn)了在決策服務(wù)器支持下的環(huán)境參數(shù)本地自主調(diào)控。 (5) 移植了嵌入式操作系統(tǒng)、開(kāi)發(fā)了設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，使用戶可以靈活方便地調(diào)用板載設(shè)備進(jìn)行系統(tǒng)的二次定制開(kāi)發(fā)。 (6) 對(duì)系統(tǒng)軟件、硬件進(jìn)行了模擬調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了系統(tǒng)在設(shè)施溫室環(huán)境采控中的各項(xiàng)功能。 論文結(jié)構(gòu)如下：首先分析了課題的研究背景、意義、研究現(xiàn)狀和相應(yīng)關(guān)鍵技術(shù)；然后在溫室控制的需求分析上提出了智能控制系統(tǒng)的方案；接著給出了智能PAC系統(tǒng)子/主節(jié)點(diǎn)的硬件設(shè)計(jì)及實(shí)現(xiàn)，給出了基于U-BOOT與uClinux的智能PAC系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)；其次設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)平臺(tái)對(duì)智能PAC系統(tǒng)進(jìn)行仿真調(diào)試和現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)。論文最后展望了我國(guó)設(shè)施農(nóng)業(yè)溫室環(huán)境監(jiān)控的發(fā)展。 現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)表明，該智能PAC系統(tǒng)解決了日光溫室環(huán)境和生物信息數(shù)據(jù)采集、傳輸、備份問(wèn)題，并且具有可定制化、可編程、運(yùn)行穩(wěn)定可靠的特點(diǎn)，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： ARM 設(shè)施農(nóng)業(yè) 網(wǎng)絡(luò) 可編程
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：qw12
在現(xiàn)代電網(wǎng)中，隨著超高壓、大容量、遠(yuǎn)距離輸電線路的不斷增多，對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行提出了更高、更嚴(yán)格的要求。距離保護(hù)作為線路保護(hù)的基本組成部分，其工作特性對(duì)電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行有著直接和重要的影響。為了適應(yīng)現(xiàn)代超高壓電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的要求，微機(jī)保護(hù)裝置在硬件和軟件上都提出了越來(lái)越高的要求。 高速數(shù)字信號(hào)處理芯片（DSP）技術(shù)的發(fā)展，為開(kāi)發(fā)一種速度快、處理能力強(qiáng)的微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。在這樣的背景下，我們采用DSP芯片和ARM處理器，設(shè)計(jì)了一個(gè)并列式雙處理器微機(jī)保護(hù)系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用一個(gè)DSP芯片負(fù)責(zé)控制數(shù)據(jù)采集、采樣數(shù)據(jù)處理，實(shí)現(xiàn)保護(hù)功能。ARM微處理器承擔(dān)人機(jī)接口管理，通過(guò)串行通信方式實(shí)現(xiàn)與DSP端口之間的數(shù)據(jù)通信，豐富的通訊接口，使得與上位機(jī)的通訊、下載程序定值靈活方便。新的微機(jī)保護(hù)裝置不斷推出，投入運(yùn)行的微機(jī)保護(hù)裝置不允許用來(lái)進(jìn)行試驗(yàn)、培訓(xùn)，該裝置還可作為試驗(yàn)教學(xué)系統(tǒng)，供學(xué)生學(xué)習(xí)認(rèn)識(shí)微機(jī)保護(hù)裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，并可自行設(shè)計(jì)保護(hù)算法、編制程序，通過(guò)上位機(jī)下載到實(shí)驗(yàn)裝置，完成相應(yīng)保護(hù)功能的測(cè)試。 本文實(shí)現(xiàn)了微機(jī)保護(hù)方案的整體軟硬件設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括DSP2812微處理器芯片，ARM7微處理器LPC2220芯片，開(kāi)關(guān)量輸入／輸出電路、數(shù)據(jù)采集電路、通訊和網(wǎng)絡(luò)接口電路、人機(jī)界面的顯示板電路，文中對(duì)各部分電路的功能、特點(diǎn)以及器件的選擇、引腳連接進(jìn)行了詳細(xì)介紹。系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，采用雙CPU并行處理模式，針對(duì)基于LPC2220微處理器的監(jiān)控管理系統(tǒng)，完成了最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)，詳細(xì)完成了啟動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。 本文初步設(shè)計(jì)了人機(jī)操作界面，給出了軟件設(shè)計(jì)的流程圖，將實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ與模塊化硬件設(shè)計(jì)相結(jié)合，共同構(gòu)成一個(gè)可以重復(fù)利用的軟硬件數(shù)字系統(tǒng)平臺(tái)，除了可以最大限度地提高開(kāi)發(fā)的效率、減少資源的浪費(fèi)外，還可以通過(guò)長(zhǎng)期對(duì)于該平臺(tái)的研究，逐步優(yōu)化平臺(tái)軟硬件資源，提高其性能，并滿足日益復(fù)雜的應(yīng)用需求。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：superhand
本文以實(shí)現(xiàn)數(shù)字化的移動(dòng)巡檢為目標(biāo)，提出了嵌入式技術(shù)+GIS+GPS所組成的便攜式電力巡檢儀的解決方案。便攜式電力巡檢儀采用了目前最新的嵌入式技術(shù)，完全根據(jù)電力巡檢工作需要的功能進(jìn)行最底層的硬件平臺(tái)、嵌入式操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件的專項(xiàng)設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)。 便攜式電力巡檢儀的硬件平臺(tái)采用主流的ARM微處理器、GPS接收器和其他硬件資源，完全根據(jù)功能需求量身定做，不會(huì)造成硬件上的浪費(fèi)，在實(shí)現(xiàn)需求功能的同時(shí)大大降低了成本。 經(jīng)過(guò)認(rèn)真的比較和實(shí)驗(yàn)，將Windows CE．net作為便攜式電力巡檢儀的操作系統(tǒng)，它最大的優(yōu)點(diǎn)就是人機(jī)界面操作以及應(yīng)用軟件開(kāi)發(fā)都比較簡(jiǎn)單。在Platform Builder的平臺(tái)上研究并實(shí)現(xiàn)了中文版操作系統(tǒng)的定制，成功的將其移植到自主設(shè)計(jì)研究的硬件平臺(tái)上。 便攜式電力巡檢儀的應(yīng)用軟件采用了eMbedded Visual C++和eSuperMap共同開(kāi)發(fā)。根據(jù)線路巡檢工作的數(shù)據(jù)記錄項(xiàng)需求，確定了系統(tǒng)地屬性數(shù)據(jù)邏輯結(jié)構(gòu)和空間數(shù)據(jù)分層體系，實(shí)現(xiàn)了嵌入式空間數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的集成。應(yīng)用軟件具備對(duì)數(shù)據(jù)地圖的放大、縮小等基本操作，能夠?qū)邮盏降臄?shù)據(jù)進(jìn)行解析，實(shí)現(xiàn)GPS的數(shù)據(jù)采集和定位工作。能夠?yàn)橛脩粲?jì)算最短和最快路徑以及提供導(dǎo)航等服務(wù)，基本滿足移動(dòng)巡檢的各項(xiàng)需要。 基于ARM的便攜式電力巡檢儀，采用嵌入式+GIS+GPS的電力巡檢系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，研究和開(kāi)發(fā)了從硬件平臺(tái)到應(yīng)用軟件的一系列內(nèi)容，對(duì)提高電力巡檢工作的質(zhì)量具有極大的促進(jìn)作用和較高的實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： ARM 便攜式 儀的設(shè)計(jì) 電力巡檢
上傳時(shí)間： 2013-06-14
上傳用戶：清風(fēng)冷雨
正交頻分復(fù)用(OnIlogonaJ Frequency Division Multiplexing，OFDM)技術(shù)通過(guò)將整個(gè)信道分為多個(gè)帶寬相等并行傳輸?shù)淖有诺溃ㄟ^(guò)將信息經(jīng)過(guò)子信道獨(dú)立傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)通信，子信道的正交性可以保證最大限度的利用頻譜資源。OFDM系統(tǒng)通過(guò)循環(huán)前綴來(lái)消除符號(hào)間干擾(ISI)，通過(guò)IDFT/DFT調(diào)制解調(diào)降低了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度。由于其頻譜利用率高，抗多徑能力強(qiáng)，在多種通信場(chǎng)合中都得到了應(yīng)用。雖然有著上述優(yōu)點(diǎn)，但為了準(zhǔn)確的恢復(fù)信號(hào)，信道估計(jì)是OFDM系統(tǒng)中必須實(shí)現(xiàn)的一環(huán)。 本文正是針對(duì)OFDM接收機(jī)中的信道估計(jì)模塊的運(yùn)算部件的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究。首先，研究了OFDM信道估計(jì)的LS算法，一階線性插值算法，二次多項(xiàng)式插值算法，建立了適用于寬帶通信系統(tǒng)的信道估計(jì)模塊模型。其次研究了加法器電路和乘法器電路的實(shí)現(xiàn)，包括進(jìn)位行波加法器，曼徹斯特進(jìn)位鏈，超前進(jìn)位加法器和乘法原理，陣列乘法器，wallace樹(shù)乘法器及BOOTH編碼算法，并分析了各種電路的特性及優(yōu)缺點(diǎn)。接著研究了幾種主要的除法器設(shè)計(jì)算法，包括數(shù)字循環(huán)算法，基于函數(shù)迭代的算法，以及CORDIC算法，結(jié)合信道估計(jì)的特點(diǎn)選擇了函數(shù)迭代和CORDIC算法作為具體實(shí)現(xiàn)的方法。最后，在前面的設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了前面的設(shè)計(jì)方案。
標(biāo)簽： OFDM FPGA 信道估計(jì) 模塊
上傳時(shí)間： 2013-06-06
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