無刷直流電機具有輸出轉(zhuǎn)矩大、調(diào)速性能好、運行可靠等一系列優(yōu)點，具有廣泛的應(yīng)用前景，其傳統(tǒng)的理論分析及設(shè)計方法已經(jīng)比較成熟。它的進一步推廣和應(yīng)用，在很大程度上有賴于對其控制策略的研究。本文主要研究了無刷直流電機的速度控制問題。 無刷直流電機是一種多變量和非線性的控制系統(tǒng)，傳統(tǒng)的控制方法很難滿足對它的精確控制。近代模糊控制理論在無刷直流電機的控制中得到了廣泛的應(yīng)用，提高了控制系統(tǒng)的性能。但是，在模糊控制器控制規(guī)則優(yōu)化和參數(shù)在線調(diào)整方面還存在著許多不足。針對這些問題，本文提出了一種使用遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器，并且應(yīng)用到無刷直流電機的控制中。系統(tǒng)采用雙閉環(huán)控制，內(nèi)環(huán)采用電流負反饋對電機轉(zhuǎn)矩進行調(diào)節(jié)；外環(huán)應(yīng)用模糊控制器進行速度控制，通過遺傳算法離線優(yōu)化模糊控制規(guī)則和在線調(diào)節(jié)模糊控制器的參數(shù)以提高系統(tǒng)的動態(tài)性能。同時本文使用Matlab和電機仿真軟件VisSim對無刷直流電機的速度控制進行了軟件仿真。 數(shù)字信號處理器(DSP)是一種高速的信號處理芯片，近幾年在電機控制領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文以TI公司的TMS320LF2407控制器為基礎(chǔ)，介紹了DSP在無刷直流電機控制中常用的應(yīng)用技術(shù)。同時為了降低系統(tǒng)開發(fā)設(shè)計的復(fù)雜性，提高控制系統(tǒng)的可靠性以及軟件開發(fā)的快速性，本文將嵌入式操作系統(tǒng)移植到DSP中，并在該操作平臺上開發(fā)出高效的控制算法。 實驗結(jié)果表明，通過遺傳算法優(yōu)化的模糊控制器對無刷直流電機模型的不確定性和負載變化具有較強的適應(yīng)性和魯棒性，而且控制系統(tǒng)具有較好的動態(tài)性能。
上傳時間： 2013-06-12
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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(shù)。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(yīng)用，然而在實際應(yīng)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(shù)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(shè)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(shè)計，實現(xiàn)了一個工作良好的嵌入式平臺。 本課題在設(shè)計核心板、擴展板、轉(zhuǎn)接板的硬件基礎(chǔ)上，移植實時操作系統(tǒng)Linux，編寫各種接口與模塊的驅(qū)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(shè)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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大多數(shù)現(xiàn)在的PCL打印機驅(qū)動程序都是將需要打印的文件(包括圖形或者文本)處理成JPEG文件發(fā)送到打印機進行打印，因為這樣一方面可以減少發(fā)送給打印機的數(shù)據(jù)量，一方面可以極大的簡化驅(qū)動程序的開發(fā)。而在打印機內(nèi)部，這些JPEG文件又被解碼成BMP文件進行進一步的處理。采用這種方式工作的打印機JPEG解碼的工作占據(jù)了其CPU時間的一半以上，所以JPEG文件解碼引擎是打印機的核心之一，提高JPEG的解碼速度對于提高打印機的處理能力至關(guān)重要。 同時，JPEG文件解碼工作是一個計算密集型的作業(yè)，主要有兩個辦法提高它的速度：一個是設(shè)計更高效的算法，一個是采用性能更加強勁的CPU設(shè)備。在單核CPU的嵌入式環(huán)境中，JPEG編解碼速度已經(jīng)幾乎到了極限，難有提升的空間，然而近兩年多核嵌入式芯片的出現(xiàn)，為大幅度提升它的性能提供了可能。 本文基于嵌入式的Linux平臺，采用ARM11 MPCore4核處理器，針對PCL，XL打印機控制語言的JPEG文件解碼設(shè)計和實現(xiàn)了一個高速引擎，主要內(nèi)容為： 分析和解碼PCL，XL文件，提取出其中的JPEG文件。 對JPEG文件實現(xiàn)并行化解碼，在多個處理器核上并行處理，并針對多核處理器構(gòu)架進行內(nèi)存讀取等方面的優(yōu)化。 針對多核處理器的特點和優(yōu)勢，設(shè)計和實現(xiàn)多線程調(diào)度算法。 總結(jié)和提取數(shù)據(jù)，分析多核處理器相對于單核處理器的性能提升。 另外，為便于讀者理解，文中簡要介紹了ARM(SIMD)指令集，嵌入式匯編以及與硬件相關(guān)的一些概念。
上傳時間： 2013-06-16
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三相spwm信號是由高頻載波和三相調(diào) 制波比較而得的，三相svpwm信號也可理解為由高頻載波和三相調(diào)制波比較而得，區(qū)別是前者的三相調(diào)制波是三相對稱的正弦波，后者的三相調(diào)制波是三相對稱的馬鞍形波，馬鞍形波由正弦波和一定幅值的三次諧波復(fù)合而成。但令人回味的是，svpwm的最初出現(xiàn)和發(fā)展卻和以上思路大相徑庭，其完全從空間矢量的角度出發(fā)，后來人們才發(fā)現(xiàn)svpwm和spwm的以上淵源[1]。至今svpwm已在三相或多相逆變器中得以廣泛應(yīng)用，其原因有兩個，一是采用svpwm的逆變器輸出相電壓中的基波含量高于采用spwm的逆變器[2][3]，二是dsp的快速運算能力可以實時計算開關(guān)時間。但在實際應(yīng)用svpwm時，往往對以下問題感到疑惑：svpwm算法的推導(dǎo)、開關(guān)向量的選擇、dsp的實現(xiàn)、逆變器輸出相電壓有效值的大小。本文的內(nèi)容將有助這些疑惑的解決，更靈活地應(yīng)用svpwm算法。
上傳時間： 2013-06-05
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隨著全球經(jīng)濟不斷增長和信息技術(shù)持續(xù)發(fā)展，越來越多用戶提出了對數(shù)據(jù)、語音和視訊等寬帶接入業(yè)務(wù)的需求。傳統(tǒng)的接入網(wǎng)技術(shù)己成為新一代寬帶通信網(wǎng)絡(luò)建設(shè)的瓶頸，通信網(wǎng)絡(luò)的寬帶化成為一個必然的趨勢。在眾多新興的接入技術(shù)中，寬帶無線接入技術(shù)以其特有的優(yōu)勢成為近年來通信技術(shù)市場的最大亮點。基于IEEE802．16e的WiMAX技術(shù)作為一種面向無線城域網(wǎng)(WMAN)的寬帶接入方案，正以其優(yōu)異的性能和廣闊的市場前景而倍受關(guān)注。 本文是基于WiMAX技術(shù)的網(wǎng)絡(luò)終端的設(shè)計，根據(jù)IEEE802.16e協(xié)議，物理層需要對收發(fā)信息進行編解碼、調(diào)制解調(diào)等的處理，其中包含很多運算密集的算法；這些處理有些適合硬件邏輯實現(xiàn)，有些適合數(shù)字信號處理器實現(xiàn)，所以設(shè)計采用了FPGAs+DSPs的實現(xiàn)方式。考慮對接收和發(fā)送數(shù)據(jù)的不同處理，在詳細分析上行和下行鏈路的工作過程的基礎(chǔ)上，對模塊的進行了詳細劃分，并對系統(tǒng)的FPGA部分進行了詳細設(shè)計。 設(shè)計中本文充分考慮了FPGA和DSP之間處理的優(yōu)缺點，并注意避免器件之間通信的復(fù)雜化，在滿足器件之間數(shù)據(jù)流量的同時，盡量使數(shù)據(jù)流向簡單化，避免了延時增加和接口帶寬調(diào)度的復(fù)雜化。最終整個設(shè)計完成完整的802.16e網(wǎng)絡(luò)終端的物理層基帶處理功能。
標簽： WiMAX FPGA 網(wǎng)絡(luò)終端 基帶
上傳時間： 2013-06-01
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H.264作為新一代視頻編碼標準，相比上一代視頻編碼標準MPEG2，在相同畫質(zhì)下，平均節(jié)約64﹪的碼流。該標準僅設(shè)定了碼流的語法結(jié)構(gòu)和解碼器結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)靈活性極大，其規(guī)定了三個檔次，每個檔次支持一組特定的編碼功能，并支持一類特定的應(yīng)用，因此。H.264的編碼器的設(shè)計可以根據(jù)需求的不同而不同。 H.264雖然具有優(yōu)異的壓縮性能，但是其復(fù)雜度卻比一般編碼器高的多。本文對H.264進行了編碼復(fù)雜度分析，并統(tǒng)計了整個軟件編碼中計算量的分布。H.264中采用了率失真優(yōu)化算法，提高了幀內(nèi)預(yù)測編碼的效率。在該算法下進行幀內(nèi)預(yù)測時，為了得到一個宏塊的預(yù)測模式，需要進行592次率失真代價計算。因此為了降低幀內(nèi)預(yù)測模式選擇的計算復(fù)雜度，本文改進了幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法。實踐證明，在PSNR值的損失可以忽略不計的情況下，該算法相比原算法，幀內(nèi)編碼時間平均節(jié)約60﹪以上，對編碼的實時性有較大幫助。 為了實現(xiàn)實時編碼，考慮到FPGA的高效運算速度和使用靈活性，本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實現(xiàn)。首先研究了H.264編碼器硬件實現(xiàn)架構(gòu)，并對影響編碼速度，且具有硬件實現(xiàn)優(yōu)越性的幾個重要部分進行了算法研究和FPGA.實現(xiàn)。本文主要研究了H.264編碼器中整數(shù)DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數(shù)DCT變換等部分。分別對這些模塊進行了綜合和時序仿真，并將驗證后通過的系統(tǒng)模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中，進行了在線測試，驗證了該系統(tǒng)對輸入的殘差數(shù)據(jù)實時壓縮編碼的功能。 本文對H.264編碼器幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法的改進，算法實現(xiàn)簡單，對軟件編碼的實時性有很大幫助。本文對在單片F(xiàn)PGA上實現(xiàn)H.264編碼器做出了探索性嘗試，這對H.264編碼器芯片的設(shè)計有著積極的借鑒性。
標簽： FPGA 264 幀內(nèi)預(yù)測 算法優(yōu)化
上傳時間： 2013-05-25
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隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯器件取得了迅速的發(fā)展，其功能日益強大，F(xiàn)PGA內(nèi)部可用邏輯資源飛速增長，近來推出的FPGA都針對數(shù)字信號處理的特點做了特定設(shè)計，集成了存儲器、鎖相環(huán)（PLL）、硬件乘法器、DSP模塊等，通過使用各個公司提供的FPGA開發(fā)軟件使用硬件描述語言，可以實現(xiàn)特定的信號處理算法，如FFT、FIR等算法，為電子設(shè)計工程師提供了新的選擇。實時圖像處理系統(tǒng)采用FPGA+DSP的結(jié)構(gòu)來完成整個復(fù)雜的圖像處理算法。將圖像處理算法進行分類，F(xiàn)PGA和DSP份協(xié)作發(fā)揮各自的長處，對于算法實現(xiàn)簡單、運算量大、實時性高的這類處理過程由大容量高性能的FPGA實現(xiàn)，DSP則用來處理經(jīng)過預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)，來運行算法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，乘加運算多的算法。整個系統(tǒng)主要包括FPGA處理單元、DSP處理單元以及PCI接口通訊三個部分。主要取得的了以下的研究成果：（1）研究了FPGA的工作原理及應(yīng)用，完成了Stratix芯片的選型。設(shè)計了數(shù)字圖像處理板的電路原理圖和PCB設(shè)計圖。并對電路板進行調(diào)試，工作正常。（2）完成了FPGA程序下載電纜的PCB電路設(shè)計，并調(diào)試成功，應(yīng)用到FPGA的調(diào)試下載配置中，取得了良好的實驗與經(jīng)濟效果。（3）充分利用FPGA的設(shè)計開發(fā)軟件與工具，完成了中值濾波、形態(tài)學(xué)濾波和自適應(yīng)閾值的FPGA實現(xiàn)，并給出了詳細的實現(xiàn)過程。將算法下載到FPGA芯片，經(jīng)過試驗調(diào)試，達到要求。（4）研究了PCI接口通訊的實現(xiàn)方式，選用PCI9054芯片實現(xiàn)通訊，完成PCI接口電路設(shè)計，經(jīng)過調(diào)試，實現(xiàn)了中斷、DMA等方式，滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆＃?）學(xué)習(xí)了C6701DSP芯片的工作特性以及內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)，完成了DSP外圍存儲器的擴展、時鐘信號發(fā)生以及電源模塊等外圍電路的設(shè)計。
上傳時間： 2013-07-22
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AES是美國于2000年10月份確立的高級加密標準，該標準的反饋鏈路模式AESCBC加密算法，用于在IPSec中替代DESCBC和3DESCBC。 加密是安全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，要保證在公眾網(wǎng)上傳輸?shù)男畔⒉槐桓`取和偷聽，必須對數(shù)據(jù)進行加密。在不影響網(wǎng)絡(luò)性能的前提下，快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密/解密，對于開發(fā)高性能的安全路由器、安全網(wǎng)關(guān)等對數(shù)據(jù)處理速度要求高的通信設(shè)備具有重要的意義。 在目前可查詢的基于FPGA技術(shù)實現(xiàn)AESCBC的設(shè)計中，最快的加/解密速度達到700Mbps/400MHZ。商用CPU奔騰4主頻3.06，用匯編語言編寫程序，全部資源用于加密解密，最快的加密解密速度可以達到1.4Gbps。但根據(jù)國外測試結(jié)果表明，即使開發(fā)的路由器本身就基于高性能的雙64位MIPS網(wǎng)絡(luò)處理器，軟件加密解決方案僅能達到路由器所要求的最低吞吐速率600Mbps。 本文首先研究分析了目前幾種實現(xiàn)AESCBC的方法有缺點的情況下，在深入研究影響硬件快速實現(xiàn)AESCBC難點基礎(chǔ)上，設(shè)計出一種適應(yīng)于報文加密解密的硬件快速實現(xiàn)AESCBC的方案，在設(shè)計中采用加密解密和密鑰展開并行工作，實現(xiàn)了在線提供子密鑰。在解密中采用了雙隊列技術(shù)，實現(xiàn)了報文解密和子密鑰展開協(xié)調(diào)工作，提高了解密速度。 本文在quartus全面仿真設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，全面驗證了硬件實現(xiàn)AESCBC方案的正確性，全面分析了本設(shè)計加密解密的性能。并且針對設(shè)計中的流水線效率低的問題，提出改善流水線性能的方案，設(shè)計出報文級并行加密解密方案，并且給出了硬件實現(xiàn)VPN的初步方案。實現(xiàn)了單一模塊加密速度達到1.16Gbps，單一模塊解密速度達到900Mbps，多個模塊并行工作加密解密速度達到6.4Gbps。 論文最后給出了總結(jié)與展望。目前實現(xiàn)的AESCBC算法，只能通過仿真驗證其功能的正確性，還需要下載到芯片上做進一步的驗證。要用硬件實現(xiàn)整個IPSec，還要進一步開發(fā)基于FPGA的技術(shù)。總之，為了適應(yīng)路由器發(fā)展的需求，還有很多技術(shù)需要研究。
標簽： AES_CBC FPGA 性能 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-05-29
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作為一項正在興起的無線應(yīng)用服務(wù),無線局域網(wǎng)已在機場、校園、會議室、甚至在家庭都有所應(yīng)用.它正叩開高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)市場的大門.目前,無線局域網(wǎng)仍處于眾多標準共存時期.每一標準的背后都有大公司或者大集團的支持.在眾多無線局域網(wǎng)協(xié)議中IEEE802.11a協(xié)議是很有特色的一個,它的優(yōu)勢在于采用了正交頻分復(fù)用(OFDM)方式來傳輸數(shù)據(jù),該技術(shù)可幫助提高速度和改進信號質(zhì)量,并可克服干擾,因此得到眾多關(guān)注.為了讓這種高速的局域網(wǎng)真正應(yīng)用到實際中,我們的項目就是要在硬件上實現(xiàn)基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)的發(fā)射機和接收機,而本文的主要工作就是用FPGA實現(xiàn)這個系統(tǒng)的內(nèi)接收機.內(nèi)接收機主要包括同步估計和信道估計.但是目前OFDM系統(tǒng)中包括同步、信道編碼、信道估計、用戶檢測、降低峰均比等一些關(guān)鍵技術(shù)在具體實現(xiàn)上還存在著一些困難.許多文獻對這些關(guān)鍵技術(shù)基本停留在理論上的討論,與具體的實現(xiàn)還存在很大的差距.因此本文通過研究同步和信道估計的多種算法的性能和其實現(xiàn)的復(fù)雜度,提出一種適合在IEEE802.11a協(xié)議環(huán)境下的同步算法和信道估計,用FPGA加以實現(xiàn).首先本文總結(jié)了目前OFDM系統(tǒng)信道估計的算法.在此基礎(chǔ)上詳細的討論了基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)可以采用的信道估計方法:(1)提出了借助訓(xùn)練序列的LS估計法和LS-average估計法,分別在AWGN信道和多徑信道對這兩種方法進行了比較,證明無論在哪種信道環(huán)境下后者性能都要好于前者.為了能夠進一步提高信道估計器的性能,在LS-average算法的基礎(chǔ)上提出了消噪算法(NRA).(2)提出了借助導(dǎo)頻的DFT插值算法.其次本文總結(jié)了目前OFDM系統(tǒng)同步的算法.OFDM系統(tǒng)同步包括定時同步和載波同步,其中定時同步又分為符號同步和抽樣同步.本文主要是研究定時同步,而載波同步只是簡單的討論,因為在這項目中這是另有負責(zé)人.本文針對基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)把定時同步分為粗定時同步和細定時同步.然后分別對粗定時同步和細定時同步進行了詳細的討論.其中對粗定時同步的方法有:利用短訓(xùn)練序列和利用循環(huán)前綴,并對這兩種方法進行了比較.對細定時同步是利用導(dǎo)頻來跟蹤.最后根據(jù)前面兩章提出的算法所分析的結(jié)果,以及突發(fā)OFDM系統(tǒng)的信號和信道特征,選取了其中一種信道估計算法和定時同步算法,結(jié)合合作伙伴所提出的載波同步算法一起用FPGA實現(xiàn)整個基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)的內(nèi)接收機,并分別測試了各個模塊的性能以及綜合模塊的性能.
上傳時間： 2013-05-26
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加密算法一直在信息安全領(lǐng)域起著無可替代的作用,它直接影響著國家的未來和發(fā)展.隨著密碼分析水平、芯片處理能力和計算技術(shù)的不斷進步,原有的數(shù)據(jù)加密標準(DES)算法及其變形的安全強度已經(jīng)難以適應(yīng)新的安全需要,其實現(xiàn)速度、代碼大小和跨平臺性均難以繼續(xù)滿足新的應(yīng)用需求.在未來的20年內(nèi),高級加密標準(AES)將替代DES成為新的數(shù)據(jù)加密標準.高級加密標準算法是采用對稱密鑰密碼實現(xiàn)的分組密碼,支持128比特分組長度及128比特、192比特與256比特可變密鑰長度.無論在反饋模式還是在非反饋模式中使用AES算法,其軟件和硬件對計算環(huán)境的適應(yīng)性強,性能穩(wěn)定,密鑰建立時間優(yōu)良,密鑰靈活性強.存儲需求量低,即使在空間有限的環(huán)境使用也具備良好的性能.在分析高級加密標準算法原理的基礎(chǔ)上,描述了圈變換及密鑰擴展的詳細編制原理,用硬件描述語言(VHDL)描述了該算法的整體結(jié)構(gòu)和算法流程.詳細論述了分組密碼的兩種運算模式(反饋模式和非反饋模式)下算法多種體系結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)原理,重點論述了基本體系結(jié)構(gòu)、循環(huán)展開結(jié)構(gòu)、內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu)、外部流水線結(jié)構(gòu)、混合流水線結(jié)構(gòu)及資源共享結(jié)構(gòu)等.最后在XILINX公司XC2S300E芯片的基礎(chǔ)上,采用自頂向下設(shè)計思想,論述了高級加密標準算法的FPGA設(shè)計方法,提出了具體模塊劃分方法并對各個模塊的實現(xiàn)進行了詳細論述.圈變換采用內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu),多個圈變換采用資源共享結(jié)構(gòu),密鑰調(diào)度與加密運算并行執(zhí)行.占用芯片面積及引腳資源較少,在芯片選型方面具有很好的適應(yīng)性.
上傳時間： 2013-06-20
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