CAN-bus(Corltroller Area Network)即控制器局域網,是國際上應用最廣泛的現場總線之一。它是一種多主方式的串行通訊總線,在工業控制通訊方面擁有高位速率,高抗電磁干擾性,而且能夠檢測出產生的任何錯誤。作為一種靈活,可靠的通訊系統,CAN總線已被廣泛運用于各個工業控制現場。 基于FPGA+DSP的CAN總線通訊系統設計主要目標是完成CAN總線的多節點可靠高速性傳輸,通過各節點之間的數據通信以及結點處理單元內部對數據的處理實現整個通信系統間各個單元的協同工作。 本論文中的 CAN 總線通訊系統是完成紅外目標探測系統和控制系統與圖像處理系統的實時通信,其硬件部分采用 DSP+FPGA 作為核心通訊處理單元,通過對 DSP硬件編程和FPGA邏輯模塊的設計實現了在處理單元外部CAN總線多節點之間的信息可靠性傳輸以及處理單元內部DSP和FPGA基于SPI的串行通信,從而完成了在FPGA中對CAN總線數據的處理和運用。
上傳時間: 2013-05-23
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本論文主要對無線擴頻集成電路設計中的信道編解碼算法進行研究并對其FPGA實現思路和方法進行相關研究。 近年來無線局域網IEEE802.11b標準建議物理層采用無線擴頻技術,所以開發一套擴頻通信芯片具有重大的現實意義。無線擴頻通信系統與常規通信相比,具有很強的抗干擾能力,并具有信息蔭蔽、多址保密通信等特點。無線信道的特性較復雜,因此在無線擴頻集成電路設計中,加入信道編碼是提高芯片穩定性的重要方法。 在了解擴頻通信基本原理的基礎上,本文提出了“串聯級聯碼+兩次交織”的信道編碼方案。串聯的級聯碼由外碼——(15,9,4)里德-所羅門(Reed-Solomon)碼,和內碼-(2,1,3)卷積碼構成,交織則采用交織深度為4的塊交織。重點對RS碼的時域迭代譯碼算法和卷積碼的維特比譯碼算法進行了詳細的討論,并完成信道編譯碼方案的性能仿真及用FPGA實現的方法。 計算機仿真的結果表明,采用此信道編碼方案可以較好的改善現有仿真系統的誤符號率。 本論文的內容安排如下:第一章介紹了無線擴頻通信技術的發展狀態以及國內外開發擴頻通信芯片的現狀,并給出了本論文的研究內容和安排。第二章主要介紹了擴頻通信的基本原理,主要包括擴頻通信的定義、理論基礎和分類,直接序列擴頻通信方式的數學模型。第三章介紹了基本的信道編碼原理,信道編碼的分類和各自的特點。第四章給出了本課題選擇的信道編碼方案——“串聯級聯碼+兩次交織”,詳細討論了方案中里德-所羅門(Reed-Solomon)碼和卷積碼的基本原理、編碼算法和譯碼算法。最后給出編碼方案的實際參數。第五章對第四章提出的編碼方案進行了性能仿真。第六章結合項目實際,討論了FPGA開發基帶擴頻通信系統的設計思路和方法。首先對FPGA開發流程以及實際開發的工具進行了簡要的介紹,然后給出了擴頻通信系統的總體設計。對發射和接收子系統中信道編碼、解碼等相關功能模塊的實現原理和方法進行分析。第七章對論文的工作進行總結。
上傳時間: 2013-07-18
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嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合的產物。目前,嵌入式系統己經廣泛應用到工業、交通、能源、通信、科研、醫療衛生、國防以及日常生活等領域,并不斷朝著體積小,功能強的方向發展。嵌入式系統不同于原來的單片機系統,它不僅有自己的操作系統,上層應用程序,而且還具備網絡通信和信息管理的功能。 ARM體系的處理器是目前嵌入式系統中使用最廣泛的處理器。它采用了RISC技術,具有尋址方式簡單,寄存器多,指令長度固定等的特點使得它的處理速度快,執行效率高。由于Linux對于ARM技術的支持,具有內核可裁減,網絡功能強大,代碼開放的特點,把Linux應用到嵌入式系統中,能充分發揮ARM和Linux的優勢。 論文以“掌上中文語言學習系統”項目為依托,以ARM體系處理器和Ljnux操作系統的嵌入式系統為基礎,構建一個掌上語言學習設備。 論文首先進行了開發環境的設計與搭建,對開發主機進行TFTP服務器、NFS服務器、minicom串口通信和GNU交叉工具鏈進行配置。實現了針對NAND閃存的U-Boot啟動程序的建立,并對Linux操作系統內核進行了移植工作。最后利用圖形界面系統MiniGUI和遠程調試技術實現了掌上語言學習的軟件功能。
上傳時間: 2013-07-24
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本文研制的數據采集器,用于采集導彈過載模擬試車臺的各種參數,來評價導彈在飛行過程中的性能,由于試車臺是高速旋轉體,其工作環境惡劣,受電磁干擾大,而且設備要求高,如果遇到設備故障或設備事故,其損失相當巨大,保證設備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數字通信技術的基礎上,選用了基于現場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調制(PCM)通信實現多路數據采集器的設計,其優點是FPGA技術在數據采集器中可以進行模塊化設計,增加了系統的抗干擾性、靈活性和適應性,并且可以將整個PCM通信系統設計成可編程序系統,用戶只要稍加變更程序,則系統的被測路數、幀結構、碼速率、標度等均可改變以適應任何場合。并且采用合理的糾錯和加密編碼能夠實現數據在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點研究,研制了一套集采集與傳輸的系統。文章給出了各個模塊的具體建模與設計,系統采用的是FPGA技術來實現數據采集和信號處理,采用VHDL實現了數字復接器和分接器、編解碼器、調制與解調模塊的建模與設計。采用基于NiosII實現串口通訊,構建了實時性和準確性通信網絡,實現了數據的采集。 測試數據和數據采集的實驗結果證明,采用FPGA技術實現PCM信號的編碼、傳輸、解碼,能夠有較強的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯可控、易加密、易與現代技術結合,并且誤碼率較低,要遠遠優于傳統的方法。
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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隨著計算機技術的發展,嵌入式系統已成為計算機領域的一個重要組成部分,并成為近年來新興的研究熱點。ARM9TDMI是一種高效、低功耗的RISK處理器,以該內核為核心的S3C2410X是一款基于以太網應用的高性價比16/32位微控制器,非常適合嵌入式產品。文本提出并研究了基于ARM-Linux的嵌入式產品平臺,完成了系統的硬件和軟件設計、實現了操作系統的裁減和移植。并且系統充分利用ARM處理器高性能、低功耗、低成本的優點,擴展平臺通用接口,為今后開發基于該平臺的應用系統提供了捷徑。 Linux由于其代碼開放性以及強大的網絡功能等特點,在許多的嵌入式網絡設備中有著廣泛應用,與其他的嵌入式操作系統相比,具有著更多的優勢。因此本課題將其作為硬件平臺的操作系統,并在這個系統中實現Linux的一些基本操作。論文中介紹的硬件和軟件平臺也可以為實際應用提供很好的開發起點。 USB作為一種總線技術,已經得到快速的普及和應用,本文實現了Linux操作系統下USB驅動程序的編程設計;此外,本文將嵌入式技術與無線通信技術結合起來,實現了基于ARM-9處理器的無線通信平臺的開發。 歸納起來本課題具體工作如下: 1)調研了國內外嵌入式系統開發的現狀和發展趨勢。并且詳細論述了基于ARM-9處理器的硬件結構、嵌入式操作系統以及開發流程。 2)詳細研究了Linux在ARM-9硬件平臺上的移植。包括移植環境的建立、BootLoader的制作、Linux的裁減和移植、根文件的制作等。 3)詳細分析并開發了Linux下USB驅動,包括主機控制器驅動以及設備驅動等內容。 4)基于ARM-9嵌入式微處理器,利用其性價比高,功能豐富,接口完善,可擴展性強等優點將移動通信技術與嵌入式系統融合在一起。實現基于ARM-9處理器的無線通信平臺的開發。
上傳時間: 2013-04-24
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近年來,隨著計算機技術及網絡通信技術的發展,在家庭中實現生活的現代化、安全化,提高居住環境等要求,使家庭設備智能化成為未來生活發展的趨勢。 本文提出以嵌入式計算機為主控設備,將家庭網絡中主要的電器設備和服務系統通過藍牙技術構建一個家庭局域網絡,同時把GPRS遠程通信技術加入到智能家居系統中,不僅解決了在家庭內部復雜的布線問題,而且使用戶能夠在遠程控制家庭中的各種服務設備。 本文介紹了課題研究的背景和意義,分析了智能家居系統的發展現狀和趨勢,討論了嵌入式計算機系統和無線網絡技術相結合在智能家居系統中的應用情況。論文闡述了家庭無線網絡控制系統的設計思想和實現方法。 系統選擇S3C2410處理器為家庭無線控制器的主控制芯片,GPRS SIM300為遠程控制芯片,藍牙無線收發模塊101 007為控制各個家用電器的通信模塊。并設計了各模塊間的接口電路。系統完成了Windows CE在嵌入式S3C2410處理器上BSP的定制與開發,著重分析了系統啟動的過程,并成功實現了Windows CE在S3C2410上的移植。通過對家庭內部局域網絡協議藍牙協議和外部移動網絡GPRS的分析,在Windows CE上實現了藍牙主機控制器HCI協議和GPRS通信程序,完成了采用GPRS無線通信模塊與藍牙通信模塊相結合,實現對設備的監控。
上傳時間: 2013-06-24
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第三代移動通信系統及技術是目前通信領域的研究熱點。本系統采用了第三代移動通信系統的部分關鍵技術,采用直接序列擴頻方式實現多路寬帶信號的碼分復用傳輸。在系統設計中,我們綜合考慮了系統性能要求,功能實現復雜度與系統資源利用率,選擇了并行導頻體制、串行滑動相關捕獲方式、延遲鎖相環跟蹤機制、導頻信道估計方案和相干解擴方式,并在Quartus軟件平臺上采用VHDL語言,在FPGA芯片CycloneEP1C12Q240C8上完成了系統設計。通過對硬件測試板的測試表明文中介紹的方案和設計方法是可行和有效的。并在測試的基礎上對系統提出了改進意見。
上傳時間: 2013-06-27
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擴頻通信具有較強的抗干擾、抗偵查和抗衰落能力,可以實現碼分多址,目前廣泛應用于通信抗干擾、衛星通信、導航、保密通信、測距和定位等各個方面。另外,隨著集成電路技術的飛速發展,數字接收機和軟件無線電也已經是現代通信研究的一個熱點。 本文正是順應這種發展趨勢,在某工程項目的通信分系統中建立CDMA直接序列擴頻通信系統。 本文作者承擔了多點無線擴頻通信系統的研究,建立了一個完整的仿真系統。提出了適合于本系統的實現算法,同時還建立了基于軟件無線電平臺的系統的全FPGA設計和實現,包括各個模塊的測試和整個系統的聯合測試。 文章的主要內容如下: 1.簡述了擴頻通信及軟件無線電的發展及現狀。 2. 對直擴系統的基本原理和系統中采用的相關關鍵技術進行了闡述。相關關鍵技術包括擴頻碼的研究和選取,擴頻碼同步的研究,包括捕獲算法和跟蹤算法的研究,以及自適應門限的研究。 3.詳細討論了該多點無線通信系統的設計與實現,提出了適合于本系統的算法。首先闡述了系統的總體設計方案和設計參數,接著分為物理層和鏈路層詳細闡述了各個模塊的設計與仿真,包括matlab仿真和modelsim仿真,文中給出了大量的仿真結果圖。仿真結果證明算法的正確性,仿真性能也能滿足系統設計的要求。 4.介紹了該多點無線通信系統的硬件平臺與系統調試。首先介紹了系統的硬件平臺和硬件框圖,介紹了系統的相關器件及其配置,接著介紹了FPGA的開發流程、開發工具、設計原則及遇到的相關問題,最后介紹了系統的設計驗證與性能分析,給出了系統的調試方案和調試結果。 本文所討論的多點無線通信系統已經在某工程項目的通信分系統中實現。目前工作正常,性能良好,具有通用性、可移植性,有重要的理論及實用價值。
上傳時間: 2013-04-24
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差分跳頻(DFH)是集跳頻圖案、信息調制與解調于一體,是一個全面基于數字信號處理的全新概念的通信系統,其技術體制和原理與常規跳頻完全不同,較好地解決了數據速率和跟蹤干擾等問題,代表了當前短波通信的一個重要發展方向。美國Sanders公司推出了名為CHESS的新型短波跳頻通信系統,并獲得了成功,但我國對該體制和技術的研究還處于初始階段,目前還不太成熟,離實際應用還有一段距離。 本文主要基于FPGA芯片的基礎上對差分跳頻進行了研究,用FPGA來實現數字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題,而且其靈活的可配置特性,使得FPGA構成的DSP系統非常易于修改、測試及硬件升級。而且設計中盡量采用軟件無線電體系結構,減少模擬環節,把數字化處理盡量靠近天線,從而建立一個通用、標準、模塊化的硬件平臺,用軟件編程來實現差分跳頻的各種功能,從基于硬件的設計方法中解放出來。 本文首先介紹了課題背景及研究的意義,闡述了目前差分跳頻中頻率合成跟頻率識別的實現方案。在頻率合成中,著重對DDS的相位截斷誤差及幅度量化誤差進行仿真,找出基于FPGA實現的最佳參數及改善方法。在頻率識別中,基于Xilinx公司提供FFT IP核,接收端中的位同步,頻率識別均在FFT的理論上進行設計。最后根據設計方案制作基于FPGA的電路板。 設計中跳頻圖案、直接數字頻率合成器、頻率識別、位同步、跳頻圖案恢復、線性調頻z變換等模塊均采用Verilog和VHDL兩種通用硬件描述語言進行設計,以便能夠在所有廠家的FPGA芯片中移植。
上傳時間: 2013-07-22
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