本文的主要研究內容是利用FPGA平臺實現(xiàn)以太網(wǎng)絡接口。 首先，對論文的大致內容和組織結構做了簡要介紹，并且比較分析了目前比較流行的網(wǎng)絡接口實現(xiàn)的三種方法，并以此為基礎提出了本文中重點介紹的基于FPGA 的網(wǎng)絡接口實現(xiàn)方法。 其次，介紹采用以FPGA 做為主控芯片控制8019AS 網(wǎng)絡控制芯片來實現(xiàn)從網(wǎng)絡上接收數(shù)據(jù)幀的功能。FPGA 需要在上電時完成對于8019AS的初始化設置。在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報文時，對相應的寄存器進行控制和操作以完成網(wǎng)絡數(shù)據(jù)幀的接收。對FPGA 與8019AS 之間的接口實現(xiàn)進行了詳細的描述。 最后，介紹了在FPGA 內部對于接收到的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)幀進行TCP/IP協(xié)議分析的具體過程和實現(xiàn)方法。分別詳細介紹了接收模塊、發(fā)送模塊以及其中子模塊具體功能和實現(xiàn)方法。說明了模塊之間相互觸發(fā)的具體關系?，F(xiàn)有的網(wǎng)絡接口一般是采用MCU 或者ARM 等專用控制芯片來實現(xiàn)的，而此次課題以FPGA 作為主控芯片來實現(xiàn)網(wǎng)絡接口以及部分TCP/IP 協(xié)議分析是一個創(chuàng)意。而且由于FPGA 多管腳可以靈活配置，也使得系統(tǒng)的可擴展性有了很大的提高。
標簽： FPGA 以太網(wǎng)絡 接口的設計
上傳時間： 2013-06-09
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當前，在系統(tǒng)級互連設計中高速串行I/O技術迅速取代傳統(tǒng)的并行I/O技術正成為業(yè)界趨勢。人們已經(jīng)意識到串行I/O“潮流”是不可避免的，因為在高于1Gbps的速度下，并行I/O方案已經(jīng)達到了物理極限，不能再提供可靠和經(jīng)濟的信號同步方法。基于串行I/O的設計帶來許多傳統(tǒng)并行方法所無法提供的優(yōu)點，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技術正被越來越廣泛地應用于各種系統(tǒng)設計中，包括PC、消費電子、海量存儲、服務器、通信網(wǎng)絡、工業(yè)計算和控制、測試設備等。迄今業(yè)界已經(jīng)發(fā)展出了多種串行系統(tǒng)接口標準，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)議或標準上層協(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Aurora協(xié)議封裝并在芯片間、電路板間甚至機箱間傳輸。Aurora鏈路層協(xié)議在物理層采用千兆位串行技術，每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個物理通道綁定在一起形成一個虛擬鏈路。16個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用，如太位級路由器和交換機、遠程接入交換機、HDTV廣播系統(tǒng)、分布式服務器和存儲子系統(tǒng)等需要極高數(shù)據(jù)傳輸速率的應用。 傳統(tǒng)的標準背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對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?，F(xiàn)在，高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps，甚至超過10Gbps。AdvancedTCA（先進電信計算架構）正是在這種背景下作為新一代的標準背板平臺被提出并得到快速的發(fā)展。它由PCI工業(yè)計算機制造商協(xié)會（PICMG）開發(fā)，其主要目的是定義一種開放的通信和計算架構，使它們能被方便而迅速地集成，滿足高性能系統(tǒng)業(yè)務的要求。ATCA作為標準串行總線結構，支持高速互聯(lián)、不同背板拓撲、高信號密度、標準機械與電氣特性、足夠步線長度等特性，滿足當前和未來高系統(tǒng)帶寬的要求。 采用FPGA設計高速串行接口將為設計帶來巨大的靈活性和可擴展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內置了最多24個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接口標準。結合其強大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內置PowerPC處理器，為企業(yè)從并行連接向串行連接的過渡提供了一個理想的連接平臺。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設計傳輸速率為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。本文對串行高速通道技術的發(fā)展背景、現(xiàn)狀及應用進行了簡要的介紹和分析，詳細分析了所涉及到的主要技術包括線路編解碼、控制字符、逗點檢測、擾碼、時鐘校正、通道綁定、預加重等。同時對AdvancedTCA規(guī)范以及Aurora鏈路層協(xié)議進行了分析， 并在此基礎上給出了FPGA的設計方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設計工具，可在標準ATCA機框內完成單通道速率為2.5Gbps的全網(wǎng)格互聯(lián)。
上傳時間： 2013-05-29
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隨著通信、網(wǎng)絡等技術的不斷發(fā)展，對車內（機內）通話系統(tǒng)提出了更高的要求。本文以軍用車內通話系統(tǒng)為主要應用背景，實現(xiàn)對現(xiàn)有車內通話系統(tǒng)的升級和改造，主要涉及系統(tǒng)結構、軟件流程、相關接口及通信協(xié)議等內容。 早期模擬車內通話系統(tǒng)已經(jīng)不能滿足數(shù)字化建設的需要。現(xiàn)役的數(shù)字式車內通話系統(tǒng)普遍功能單一，不具備數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?。而且系統(tǒng)組成單體設備種類多、接口不統(tǒng)一、兼容性差，較難實現(xiàn)通用化設計。 本文提出一種基于ARM+DSP架構的多功能車內通話系統(tǒng)。主要由多個語音終端、一個主控盒以及頭戴通信帽等硬件組成，最大可支持車內16個乘員之間通話，具有群呼、組呼、選呼、強呼、數(shù)據(jù)傳輸?shù)裙δ?，系統(tǒng)內乘員還可以通過主控盒與車外網(wǎng)絡的用戶進行通話或通信。 論文共分七章，主要內容包括：（1）車內通話系統(tǒng)的國內外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢；（2）語音終端系統(tǒng)設計，包括軟硬件實現(xiàn)、通信協(xié)議等；（3）語音終端設計中幾個關鍵技術的分析和研究。 本文設計的語音終端話音質量高，擴展功能強大，成本相對低廉，除適合在軍用通信領域外，在商用領域也具有良好的市場前景。
上傳時間： 2013-05-17
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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，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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生物特征識別是指通過計算機，利用人體固有的生理特征，如指紋，靜脈來進行個人身份鑒別的技術。由于生物特征唯一性和不變性，使得生物特征識別與傳統(tǒng)的方法如數(shù)字密碼和身份證相比，具有更高的安全性和易用性。傳統(tǒng)的高性能自動識別系統(tǒng)大多基于PC平臺聯(lián)機應用，然而在實際應用中往往對自動識別系統(tǒng)要求有更高的便攜性和易用性，嵌入式技術的快速發(fā)展使得實現(xiàn)這樣的系統(tǒng)變?yōu)榱丝赡堋?生物特征識別系統(tǒng)主要由通用模塊的控制系統(tǒng)與非通用模塊的圖像采集設備與識別算法組成。本文針對通用模塊與非通用模塊接口問題進行研究和設計，實現(xiàn)了一個工作良好的嵌入式平臺。 本課題在設計核心板、擴展板、轉接板的硬件基礎上，移植實時操作系統(tǒng)Linux，編寫各種接口與模塊的驅動、多路攝像頭切換程序，并很好的解決了攝像頭采集生物特征時光強控制問題，為很好的采集到清晰圖像提供了一個良好穩(wěn)定的硬件平臺。 本課題所設計的嵌入式系統(tǒng)通過測試，做了大量的實驗，并將所采集到的手指靜脈圖像進行討論分析，具有實用價值。
上傳時間： 2013-06-03
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本文以正在研制的某新型電臺為應用背景，研究在電臺上使用觸摸屏的硬件設計方法和軟件實現(xiàn)途徑。 觸摸屏是人機交互發(fā)展的方向。目前已在多種領域得到了廣泛地應用，而使用觸摸屏代替按鍵在無線電臺上實現(xiàn)人機交互功能目前尚不多見。在無線電臺上使用觸摸屏可以盡可能地減少電臺的體積，同時采用常見的Windows風格的操作系統(tǒng)，可以使電臺不僅易于攜帶，也更便于操作。 本文的研究是基于ARM的硬件平臺和Windows CE的軟件平臺。硬件平臺的內核模塊采用ARM920T核的S3C2410嵌入式處理器，外部包含64M的SDRAM和64M的NAND Flash；硬件平臺還集成了LCD，觸摸屏等人機接口，同時提供了USB主控制器接口、SD卡擴展接口和RS232接口。平臺技術先進，結構合理，功能較完備，整體性、可擴充性強。 在此硬件平臺的基礎上，本文深入分析了基于Windows CE軟件平臺的構建，對應用開發(fā)所涉及工具軟件作了介紹，并依據(jù)應用開發(fā)的需要定制了Windows CE內核。本文對LCD、觸摸屏和USB的驅動程序作了深入研究，并在此基礎上初步涉及了Windows CE應用程序開發(fā)，實現(xiàn)了電臺操作界面，實現(xiàn)了基本的數(shù)據(jù)錄入與輸出功能。
上傳時間： 2013-07-26
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作為一種全數(shù)字化的現(xiàn)場通信網(wǎng)絡，現(xiàn)場總線以其可控性強、可靠性高、開放性好等優(yōu)點。在實際應用中常常需要在不同種類的現(xiàn)場總線間進行數(shù)據(jù)通信以及用戶需要對不同種類的現(xiàn)場總線設備進行操作和控制。同時，工業(yè)測控系統(tǒng)在控制層采用現(xiàn)場總線技術，而在管理層采用以太網(wǎng)構成的企業(yè)信息網(wǎng)
標簽： ARMVxWorks BSP 現(xiàn)場總線 網(wǎng)關
上傳時間： 2013-05-25
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近年來，隨著控制系統(tǒng)規(guī)模的擴大和總線技術的發(fā)展，對數(shù)據(jù)采集和傳輸技術提出了更高的要求。目前，很多設備需要實現(xiàn)從單串口通信到多路串口通信的技術改進。同時，隨著以太網(wǎng)技術的發(fā)展和普及，這些設備的串行數(shù)據(jù)需要通過網(wǎng)絡進行傳輸，因而有必要尋求一種解決方案，以實現(xiàn)技術上的革新。 本文分別對串行通信和基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)通信進行研究和分析，在此基礎上，設計一個嵌入式系統(tǒng)一基于APM處理器的多路串行通信與以太網(wǎng)通信系統(tǒng)，來實現(xiàn)F8-DCS系統(tǒng)中多路串口數(shù)據(jù)采集和以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。主要作了如下工作：首先，分析了當前串行通信的應用現(xiàn)狀和以太網(wǎng)技術的發(fā)展動態(tài)，通過比較傳統(tǒng)的多路串口通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點，設計出了一種采用CPID技術和CAN總線技術相結合的新型技術，并結合F8-DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大和實時性高的特點，對串行通訊幀同步的方法進行了詳細的研究。然后，根據(jù)課題的實際需求，對系統(tǒng)進行總體設計和功能模塊劃分，并詳細介紹了基于ARM7處理器的多路串口通信接口、以太網(wǎng)通信接口以及二者之間的數(shù)據(jù)傳輸接口的電路設計。在軟件設計上，對系統(tǒng)的啟動代碼、串行通信協(xié)議、串口驅動以及多串口與網(wǎng)口間雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M行了詳細的論述。最后，將上述技術應用于某大型火電廠主機F8-DCS系統(tǒng)I/O通訊網(wǎng)絡的測試與分析，達到了設計要求。
上傳時間： 2013-07-31
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隨著現(xiàn)代控制技術的飛速發(fā)展和傳統(tǒng)工業(yè)改造的逐步實現(xiàn)，能夠獨立工作的溫度檢測和顯示系統(tǒng)已經(jīng)應用于諸多領域。傳統(tǒng)的溫度監(jiān)測系統(tǒng)可靠性和實時性相對較差，溫度測量的精度和準確度較低，而且大多采用有線方式對整個系統(tǒng)進行控制，這不利于應用的擴展。近年來，嵌入式系統(tǒng)和無線通信技術(特別是短消息業(yè)務)受到遠程監(jiān)測領域研究者的密切關注，成為一個研究熱點。本文提出了一種將帶有I2C總線的ARM嵌入式微處理器和短消息業(yè)務(SMS)用于溫度檢測系統(tǒng)中的方法，實現(xiàn)了溫度的多點監(jiān)測。本文的主要研究內容如下： (1)多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)硬件設計。采用以ARM微處理器LPC2290芯片為核心的嵌入式工控板，通過對Benq無線通信模塊M22的控制，接收并識別監(jiān)測中心發(fā)過來的短消息內容，實現(xiàn)了多點溫度的采集及顯示；采用八個帶有I2C總線接口的數(shù)字溫度傳感器LM75，組成八點溫度采集電路：利用帶有I2C總線接口的LED驅動器件ZLG7290及共陰式數(shù)碼管為溫度顯示電路，保證了溫度測量的精度和準確度。 (2)多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)軟件設計。根據(jù)整個監(jiān)測系統(tǒng)的特點，提出了軟件設計的總體思路，并以ADS1.2為集成開發(fā)環(huán)境，將μC/OS-Ⅱ嵌入式操作系統(tǒng)的相關代碼移植到LPC2290中；采用分層體系思想，使用標準C語言編寫程序，結合嵌入式操作系統(tǒng)的任務管理、信號量等機制，并調用相關的應用程序接口函數(shù)(API函數(shù))，設計了包括溫度采集、溫度顯示、短消息接收與發(fā)送等多個子程序。 (3)監(jiān)測中心軟件設計。為了增強系統(tǒng)控制和數(shù)據(jù)管理功能，使用Visual C++6.0及ADO數(shù)據(jù)庫技術編寫了監(jiān)測中心軟件人機交互界面，通過串口使另一M22無線通信模塊同監(jiān)測中心上位機的通信，實現(xiàn)了在PC機上發(fā)送短消息指令對下位機進行遠程控制，并將接收到的數(shù)據(jù)存儲在Access數(shù)據(jù)庫中以便分析處理。 嵌入式技術和短消息業(yè)務在一定程度上提高了多點溫度監(jiān)測系統(tǒng)的測量精度、可靠性、穩(wěn)定性和實時性，對改進遠程監(jiān)測系統(tǒng)的控制方式和數(shù)據(jù)傳輸方式有一定的意義，也為對嵌入式應用項目的開發(fā)奠定了基礎。
標簽： ARM 多點 溫度監(jiān)測 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-07-08
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隨著集成電路技術的飛速發(fā)展，芯片的規(guī)模越來越大，集成度越來越高，工作頻率越來越快，但是芯片的設計能力卻面臨巨大的挑戰(zhàn)。而IP核的重用則是解決當今芯片設計所面臨問題的最有效的解決方法。 MDIO接口模塊為以太網(wǎng)接口芯片中MAC層對PHY器件的控制管理接口。隨著以太網(wǎng)技術的快速發(fā)展以及MAC應用越來越廣泛，MDIO接口模塊的應用也越來越多，因此將MDIO接口模塊設計成可重用的IP核對于以各種太網(wǎng)接口集成芯片的設計具有很重要的作用。 本文詳細描述了MDIO接口模塊IP核的設計，介紹了該IP核的系統(tǒng)結構以及各個子模塊的詳細設計方法，對此IP核進行了仿真驗證，最后進行了FPGA測試，功能和性能達到了要求，最終通過了IP審核流程并且已成功應用于企業(yè)的以太網(wǎng)接口芯片中。
上傳時間： 2013-07-20
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