本課題是在課題組已實現的高速串行通信平臺的基礎上,進一步引伸,設計開源的PCI軟核通信模塊替代Xilinx公司提供的LogiCORE PCI核,力求在從模式下,做到占用資源更少,傳輸速度更快,也為以后實現更完整的功能提供平臺。 本文以此為背景,基于FPGA平臺,搭建以開源的PCI軟核為核心的串行通信接口平臺,使其成為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁,使用戶邏輯避開與復雜的PCI總線協議。本課題采用Spartan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統開發板作為串行通信接口的硬件實驗平臺,實現了支持配置讀/寫交易、單數據段讀/寫、突發模式讀/寫、命令/地址譯碼功能和數據傳送錯誤檢測與處理功能的PCI軟核。 本文主要闡述了以PCI軟核為核心的串行通信平臺的實現,首先介紹了PCI軟核的編程語言、軟件工具和硬件實驗平臺Spartan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統開發板。然后,介紹了PCI總線命令、PCI軟核所支持的功能、PCI軟核兩側信號的定義、PCI軟核配置模塊以及探討了PCI軟核的狀態機接收、發送數據等過程,分析了PCI軟核的數據收發功能仿真,主要包括配置讀/寫交易、單數據段模式讀/寫和突發模式讀/寫的仿真圖形,并闡述了管腳約束的操作流程。最后介紹PCI軟核模塊的WDM驅動,內容包括驅動程序簡介、驅動程序的開發、中斷處理、驅動程序與應用程序之間的通信以及應用程序操作。最后,對PCI軟核的各種性能進行了比較分析。整個模塊設計緊湊,完成在實驗平臺上的數據發送。 設計選用硬件描述語言VerilogHDL,在開發工具Xilinx ISE7.1中完成整個系統的設計、綜合、布局布線,利用Modelsim進行功能及時序仿真,使用DriverWorks為PCI軟核編寫WinXP下的驅動程序,用VC++6.0編寫相應的測試應用程序。之后,將FPGA設計下載到Spanan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統開發板中運行。 文章最后指出工作中的不足之處和需要進一步完善的地方。
上傳時間: 2013-04-24
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本文研究了基于Nios Ⅱ的FPGA-CPU調試技術。論文研究了NiosⅡ嵌入式軟核處理器的特性;實現了以Nios Ⅱ嵌入式處理器為核心的FPGA-CPU調試系統的軟、硬件設計;對兩種不同類型的FPGA-CPU進行了實際調試,對實驗數據進行了分析。 在硬件方面,為了控制和檢測FPGA-CPU,設計并實現了FPGA-CPU的控制電路、FPGA-CPU的內部通用寄存器組掃描電路、存儲器電路等;完成了各種外圍設備接口的設計;實現了調試系統的整體設計。 在軟件方面,設計了調試監控軟件,完成了對FPGA-CPU運行的控制和信號狀態的監測。這些信號包括地址和數據總線以及各種寄存器的數據等;實現了多種模式下的FPGA-CPU調試支持單時鐘調試、單步調試和軟件斷點多種調試模式。此外,設計了專用的編譯軟件,實現了基于不同指令系統的偽匯編程序編譯,提高了調試效率。 本文作者在實現了FPGA-CPU調試系統基礎上,對兩種指令系統不同、結構迥異的FPGA-CPU進行實際調試。調試結果表明,這種基于IP核的可復用設計技術,能夠在一個FPGA芯片內實現調試系統和FPGA-CPU的無縫連接,能夠有效地調試FPGA-CPU。
上傳時間: 2013-08-04
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電能是一種最為廣泛使用的能源,其應用程度是一個國家發展水平的主要標志之 隨著科學技術和國民經濟的發展,對電能質量的要求也越來越高。研制一種新型的電能質量實時監測系統,有效的進行電能質量監測,對保證電網和廣大用戶的電氣設備和各種用電器具的安全經濟運行、保障國民經濟各行各業的正常生產和產品質量具有重要意義。 本文首先闡述了電能質量監測系統的國內外研究現狀和電能質量的標準,并給出相應的測量方法;然后依據電能質量監測系統總體設計原則,詳細分析了現有的各種設計方案,并比較各自的優缺點,最終提出了基于DSP和ARM的雙CPU電能質量監測系統的設計方案。硬件設計方面,詳細分析了主要元件的應用選型,重點研究了硬件平臺的各部分組成和電路原理圖。在前置采集模塊中,采用ADS8364芯片設計了多通道信號采樣保持和快速轉換電路實現高精度的采樣,利用鎖相環跟蹤電網頻率實現硬件同步;同時充分發揮DSP的信號處理能力和ARM處理器的協調管理能力,設計了以DSP和ARM為核心的電路板。軟件設計方面,ARM部分構建了嵌入式Linux開發環境;DSP部分給出了程序設計流程圖;應用程序中移植了嵌入式數據庫sqlite,且設計了基于Qt/Embedded的人機交互界面。
上傳時間: 2013-06-03
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本文主要介紹了以上位機PC 為核心的RS-485 總線技術實現的集溫、濕度監測和報警等功能為一體的糧倉監控系統,設計了一種零延時的RS-232/RS-485 智能型轉換器,制訂了上位機與下位單片機之間
上傳時間: 2013-07-17
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自1887年美國奧梯斯公司制造出世界上第一臺電梯以來,電梯作為一種垂直運動的升降設備,已日益成為人們生活中一項不可缺少的生活工具。隨著經濟的發展,高層建筑的不斷涌現,電梯的功能與種類也隨之而多樣化,同時也對電梯的穩定性、安全性、舒適性、運行效率提出了更高的要求。 電梯控制系統是電梯技術的核心,它將電梯的各機械部件有機的組合起來,實現了電梯復雜的功能與穩定有效的運行。隨著電子技術日新月異的發展,電梯控制系統經歷了繼電器控制、可編程邏輯控制(PLC)、智能微機控制的發展歷程。本文在總結了當前電梯控制系統的基礎上,設計了一套基于ARM技術與工業現場總線CAN(控制器局域網)的嵌入式集選型電梯控制系統。該控制系統采用變頻變壓調速方式,可與多款變頻器相結合,并可匹配有齒輪曳引機和無齒輪永磁同步曳引機,適用于最高樓層為64層、4m/s以下電梯控制。該控制系統目前已成功應用在某電梯生廠家的國內、南非等電梯項目中。 論文闡述了本電梯控制系統的控制策略,詳細介紹了以ARM7芯片LPC2378為核心的電梯主控制器的硬件結構及其軟件設計。曳引機的速度控制是電梯控制技術的關鍵,因此為提高電梯運行時的舒適感與運行效率,文中建立了電梯運行速度曲線的數學模型,提出了根據設定時間參數與樓層間距自動生成速度曲線的計算方法。為優化電梯起動時的舒適感,論文還討論了模糊控制技術在負載補償中的應用。此外,本文在深入闡述CANOPEN協議原理的基礎上,完成了基于CANOPEN的應用層協議設計,實現了電梯控制系統各控制器(主控制器、樓層控制器、轎廂控制器)之間實時、可靠的通信。
上傳時間: 2013-07-20
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目前,ARM微處理器已經在多種領域中得到應用,有關統計表明,各種基于ARM微處理器的設備應用數量已經遠遠超過了通用計算機,基于ARM微處理器的開發應用正成為數字時代的技術潮流。而在Internet飛速發展的今天,網絡已經滲透到了方方面面。在嵌入式系統中,和網絡的結合已經成為嵌入式系統發展的必然趨勢。 隨著嵌入式技術及網絡技術的發展,工業控制設備一般要求系統具備完成復雜測控任務能力和較強的實時性,并且能夠與某一類型的控制網絡相連,以實現遠程監控。而正在利用的單片機技術則存在通信能力差、實時性不夠等問題,本系統利用ARM處理器獨特的網絡通信功能實現對工業生產過程的監控無疑是一種新的嘗試。基于ARM的工控系統,其應用程序可以方便的通過網絡進行更新,數據可通過LCD現場顯示,重要數據則可以文件形式保存在存儲器中,數據和報警信息可通過串口或以太網向上傳遞。這樣,用戶就可以通過網絡實現遠程監控或遠程維護。此外,利用操作系統上已有的軟件和協議可迅速搭建前臺數據采集系統,以實現測控系統和后臺管理系統的通信。它的設計成功無疑會將利用單片機技術而產生的問題迎刃而解。 本文通過一個ARM9芯片AT91RM9200作為處理器的嵌入式網絡監控系統,詳細闡述了嵌入式系統的設計與開發過程。嵌入式系統作為特殊的計算機系統,一般包括以下3個方面:硬件設備、嵌入式操作系統和應用軟件。本文也主要是圍繞這三部分來展開的。其中包括:1、硬件電路的設計:最小系統設計和外圍擴展電路設計;2、嵌入式操作系統的配置:交叉編譯環境的搭建、BootLoader的移植、操作系統內核的移植和文件系統的移植;3、應用軟件開發設計:主要是相關驅動程序的設計和應用程序設計。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著通信技術的發展,無線通信技術在工業領域的應用日益增多。以前,工業中大多采用有線或人工的方式進行數據采集與傳輸,雖然簡單實用,卻耗費了大量人力、物力資源,且很大程度上限制了應用場所的拓展。因此,選取一種相對經濟、穩定而又高效的無線傳輸方式就變得緊迫和必要。 隨著GPRS網絡技術的逐漸成熟,GPRS無線網絡逐漸顯露出其在遠距離通信應用中的優勢。于此同時,嵌入式軟硬件技術的飛速發展也使得嵌入式產品進入千家萬戶。因此,采用基于嵌入式系統和GPRS網絡進行無線通信漸漸成為當今應用的熱點之一。 本系統采用高性能嵌入式微處理器S3C2410和GPRS無線通訊模塊MC39i構建硬件平臺,以嵌入式Linux操作系統和TCP/IP協議建立軟件平臺,完成基于ARM-Linux的嵌入式數據采集與遠傳系統設計。 本文首先對嵌入式系統的概況進行了綜述,接著對嵌入式處理器、嵌入式操作系統和GPRS無線網絡技術進行了概要介紹,然后提出了基于ARM-Linux的嵌入式數據采集與遠傳系統的設計方案,并從硬件設計和軟件實現兩方面具體闡述了該系統的開發實現過程,包括搭建以S3C2410和MC39i為核心的硬件平臺以及在該硬件平臺上建立基于嵌入式Linux操作系統的軟件平臺,并最終實現了數據采集與遠傳功能。 此系統由于采用了高性能的ARM處理器和嵌入式Linux系統,因此在多任務并行處理和進程實時處理等方面具有一定的優勢。該系統可以廣泛應用于燃氣、油田和電力等部門,具有較好的發展前景。
上傳時間: 2013-07-08
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大量的電力電子裝置及非線性負荷在電力系統中廣泛的應用,使電能質量(Power Quality)問題日益突出。電能質量問題不僅危害電力系統本身的安全及電網的穩定運行,對系統中用戶也造成嚴重威脅。因此,對電能質量的實時監測具有十分重要的意義。 論文首先介紹了電能質量的概念,分析了國內外電能質量監測的研究現狀及開發新型電能質量監測裝置的意義,同時對影響電能質量的指標參數的數字測量原理與算法進行了深入的研究。在此基礎上,提出了以ARM9(s3c2410)芯片為CPU,以嵌入式Linux為軟件核心的電能質量監測裝置的總體設計思想。 論文建立了基于arm-1inux的嵌入式開發環境,完成了基本的硬件電路設計和軟件設計。硬件設計方面,根據電力系統中數據采集和處理的實際特點,在前置測量采集模塊中,采用了ADS7864芯片設計了多通道信號采樣保持和快速轉換電路;利用鎖相環保證了多路信號的硬件同步采樣;在通訊方式上,除了采用RS-232通訊方式外,還采用了以太網和USB通訊方式,從而提高了裝置應用的靈活性。軟件設計方面,依據裝置所要實現的功能,剪裁并成功移植了嵌入式linux內核到ARM處理器中;完成了各應用程序的編制,給出了詳細的程序流程圖;設計了基于Qt/Embedde的人機交互界面(GUI)。 基于arm-linux嵌入式電能質量監測儀不僅數據處理功能強、人機交互性好、系統升級簡單、還能進行遠程監控。在此基礎上可進一步開發,向微型化、高度智能化等方向發展,以滿足不同場合的需求,具有較大的使用價值和廣闊的應用前景。
上傳時間: 2013-05-16
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核能譜儀中的數據采集系統,集核探測技術、電子技術、計算機技術為一體,以多道脈沖幅度分析器為核心部件,能夠快速、準確地提取出核素的相關信息及參數?,F已于勘探、建材放射性檢測及環境放射性監測等領域得到廣泛應用。隨著嵌入式技術的發展,以32位ARM為核心的微控制器已被引入進來,提高了數據采集的速度和精度,同時嵌入式操作系統的引入也為功能擴展、系統集成提供了高效的開發平臺。 本論文介紹的核數據采集系統即以ARM微控制器LPC2148和實時操作系統μC/OS-II為平臺,譜數據采集為基本功能,在此基礎上擴展GPS和GPRS模塊,可實現GPS信息和核信號的實時、同步接收,保存和顯示,并可將采集的數據通過GPRS網絡及時傳到采集中心進行譜數據處理和GPS差分定位,為野外多點測量及遠程監測提供了有效的手段。 課題以教育部的高等學校博士學科點專項科研基金項目“基于3GS技術的便攜式核地球物理數據采集系統研究(項目編號:20040616014)”為依托,本人在已有研究成果的基礎上,進行了相關改進和系統集成: (1)選用軌對軌運算放大器,改進了峰值檢測電路,增大了脈沖峰值的測量精度。 (2)數據采集系統以32位ARM微控制器LPC2148為核心,外圍電路帶有LCD顯示,系統具有低功耗、小型化、高性價比等特點。 (3)實現了核數據采集系統對GPS、GPRS的集成。 (4)完成嵌入式μC/OS-II操作系統在LPC2148上的移植、操作系統的搭建,及各功能模塊的設計與集成。
上傳時間: 2013-04-24
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電液位置伺服系統具有控制精度高、響應速度快、輸出功率大、信號處理靈活、易于實現各種參量反饋等優點,因此它已經遍及國民經濟和軍事工業的各個技術領域。近年來,對電液位置伺服系統的快速性、穩定性、準確性等控制性能提出了新的要求,作為電液位置伺服系統核心的控制器,起到更為關鍵的作用。 現階段,嵌入式微處理器以其小型、專用、便攜、高可靠的特點,已經在工業控制領域得到了廣泛的應用,如工業過程、遠程監控、智能儀器儀表、機器人控制、數控系統等,嵌入式微處理器嵌入實時操作系統,可以克服傳統的基于單片機控制系統功能不足和基于PC的控制系統非實時性的缺點,其性能、可靠性等都能滿足電液位置伺服系統控制的要求,在控制領域具有廣泛的應用前景。 本文以實驗室的電液位置伺服系統為研究對象,按照系統的控制要求,提出以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器對電液位置伺服系統進行控制的一種方案,設計了一種新型的基于ARM9(S3C2410)微處理器的電液位置伺服控制器。本系統控制器的開發設計中,在以ARM9(S3C2410)微處理器為核心的控制器基礎上,通過外部擴展,使得系統控制器具有豐富的硬件資源,開發了A/D轉換電路、D/A(PWM)轉換電路、伺服放大電路、串行接口等電路,同時為了使得控制器的程序代碼具有較強的可讀性、可維護性、可擴展性,使用了操作系統,通過比較選擇了uC/OS-Ⅱ實時內核,并成功移植到ARM9(S3C2410)微處理器中,并編寫了A/D、數字濾波、D/A(PWM)等軟件程序,通過編譯、調試、驗證,程序運行正常。在對電液位置伺服系統進行控制策略的選擇中,分別采用PID、滑模變結構、模糊自學習滑模三種控制策略進行仿真比較,得出采用模糊自學習滑??刂撇呗愿欣谙到y控制。
上傳時間: 2013-04-24
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