隨著信息化、網(wǎng)絡(luò)化和智能化的發(fā)展,嵌入式系統(tǒng)和加密技術(shù)成為當(dāng)今熱門的技術(shù)。本文將兩方面的技術(shù)結(jié)合起來,在對ARM嵌入式系統(tǒng)和高級(jí)數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn)算法Rijndael作全面分析的基礎(chǔ)上,對其應(yīng)用做了研究。 文中首先分析了嵌入式系統(tǒng)和數(shù)據(jù)加密算法的發(fā)展?fàn)顩r,介紹了 ARM微處理器體系結(jié)構(gòu)和 Rijndael 算法原理的相關(guān)知識(shí)。然后,結(jié)合課題研究,詳細(xì)介紹了開發(fā)板 SHX-ARM7 的硬件配置和嵌入式軟件開發(fā)環(huán)境的建立,包括 ADS1.2和超級(jí)終端的設(shè)置。 文中深入研究了嵌入式操作系統(tǒng)的移植和 Rijndael 算法在開發(fā)板上的編程實(shí)現(xiàn),給出了仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果。選擇移植的μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性、可擴(kuò)展性和可移植性,為進(jìn)一步的嵌入式應(yīng)用打下基礎(chǔ)。Rijndael 算法的實(shí)現(xiàn)分為三大模塊:密鑰擴(kuò)展、加密和解密模塊,其結(jié)果可作為API函數(shù),在嵌入式加密應(yīng)用軟件編程中直接調(diào)用。 本文對基于 ARM 的 Rijndael 算法的應(yīng)用進(jìn)行了探討,給出了基于ARM微處理器與Rijndael算法的IC卡數(shù)據(jù)加密系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,并提出了三種密鑰安全管理方案,經(jīng)比較重點(diǎn)描述了“一卡一密、一次一密”的密碼管理思想。該方法能夠保證每張 IC 卡每次用來存儲(chǔ)重要數(shù)據(jù)時(shí)的初始密鑰都是隨機(jī)的,在一定程度上增加了破譯難度,提高了安全性。 在結(jié)論中闡述了尚需進(jìn)一步解決的問題以及下一步的工作內(nèi)容。
標(biāo)簽: ARM 數(shù)據(jù)加密 應(yīng)用研究 算法
上傳時(shí)間: 2013-07-06
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現(xiàn)代噴氣織機(jī)以其高速、高性能等優(yōu)勢,占據(jù)了無梭織機(jī)的大部分市場,并成為最有發(fā)展前景的一種織機(jī)。送經(jīng)、卷取機(jī)構(gòu)是織機(jī)控制系統(tǒng)的重要組成部分,其對經(jīng)紗張力的控制精度已成為評(píng)定織機(jī)質(zhì)量的重要技術(shù)指標(biāo)。因此,提高和改善噴氣織機(jī)的電子送經(jīng)和卷取控制系統(tǒng)的性能非常必要,而且,開發(fā)具有高速、高精度的獨(dú)立電子送經(jīng)和卷取控制模塊具有廣闊的應(yīng)用前景。 本課題研究開發(fā)了一款獨(dú)立的電子送經(jīng)和卷取控制模塊,通過人機(jī)界面或CAN通訊對該控制系統(tǒng)所需參數(shù)進(jìn)行設(shè)置,使其可以根據(jù)參數(shù)設(shè)置應(yīng)用于不同型號(hào)的噴氣織機(jī)。通過對系統(tǒng)的控制分析,本課題主要從硬件電路設(shè)計(jì)、軟件控制及張力控制算法三個(gè)方面進(jìn)行研究。 首先,通過對噴氣織機(jī)的性能要求及控制器結(jié)構(gòu)與性能的綜合考慮,系統(tǒng)采用以高速ARM7TDMI為內(nèi)核的低功耗微處理器LPC2294作為系統(tǒng)控制器,該控制器不僅速度快、性能穩(wěn)定,而且其豐富的外圍模塊大大簡化了硬件電路的設(shè)計(jì)。硬件電路設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法,主要功能模塊包括嵌入式最小系統(tǒng)模塊、主軸編碼器采集模塊、張力采集模塊、電機(jī)控制模塊、通訊模塊、人機(jī)界面模塊、輸入輸出信號(hào)模塊等。根據(jù)系統(tǒng)需要,對各個(gè)模塊的控制器件進(jìn)行選取,并設(shè)計(jì)出各個(gè)模塊的接口電路。最后,為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性,在硬件電路設(shè)計(jì)中采取了隔離、去耦等硬件抗干擾措施。 在軟件設(shè)計(jì)方面,系統(tǒng)采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC/OS-II,便于系統(tǒng)升級(jí)和維護(hù)。在系統(tǒng)硬件平臺(tái)的基礎(chǔ)上,根據(jù)設(shè)計(jì)要求對操作系統(tǒng)內(nèi)核進(jìn)行剪裁和移植,并對系統(tǒng)時(shí)鐘節(jié)拍進(jìn)行修改。結(jié)合硬件電路及系統(tǒng)控制要求,對系統(tǒng)啟動(dòng)代碼進(jìn)行修改;并根據(jù)系統(tǒng)對各個(gè)功能模塊控制的時(shí)效性要求,對系統(tǒng)任務(wù)進(jìn)行合理規(guī)劃。為了說明系統(tǒng)采用該RTOS的可行性,對實(shí)時(shí)性要求最高的張力采集任務(wù)進(jìn)行了實(shí)時(shí)性分析。對CAN通訊協(xié)議進(jìn)行制定和編程實(shí)現(xiàn),并對I2C、CAN和LCD驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行開發(fā),另外,對每個(gè)任務(wù)的功能及控制流程和任務(wù)間及任務(wù)與中斷間的信息通訊進(jìn)行了說明。系統(tǒng)在軟件方面也采用了一定的抗干擾技術(shù),對硬件抗干擾進(jìn)行補(bǔ)充。 最后,針對經(jīng)紗張力的非線性和滯后性等復(fù)雜特性,對張力調(diào)節(jié)采用模糊參數(shù)自整定PID控制算法,設(shè)計(jì)出張力模糊參數(shù)自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下,對PID控制器下的張力算法及模糊參數(shù)自整定PID控制器下的張力算法進(jìn)行仿真研究。而且對張力模糊PID控制算法在LPC2294中的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了說明。關(guān)鍵詞:ARM; μC/OS-II;噴氣織機(jī);送經(jīng)卷取;模糊PID
標(biāo)簽: ARM 噴氣織機(jī) 電子送經(jīng) 控制
上傳時(shí)間: 2013-06-11
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三相spwm信號(hào)是由高頻載波和三相調(diào) 制波比較而得的,三相svpwm信號(hào)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(gè),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(yùn)算能力可以實(shí)時(shí)計(jì)算開關(guān)時(shí)間。但在實(shí)際應(yīng)用svpwm時(shí),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(shí)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(shí)間: 2013-06-05
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較高性能的永磁同步電機(jī)矢量控制系統(tǒng)需要實(shí)時(shí)更新電機(jī)參數(shù),文章中采用一種在線辨識(shí)永磁同步電機(jī)參數(shù)的方法。這種基于最小二乘法參數(shù)辨識(shí)方法是在轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)坐標(biāo)系下進(jìn)行的,通過MATLAB/SIMULINK對基于最小二乘法的永磁同步電機(jī)參數(shù)辨識(shí)進(jìn)行了仿真,仿真結(jié)果表明這種電機(jī)參數(shù)辨識(shí)方法能夠?qū)崟r(shí)、準(zhǔn)確地更新電機(jī)控制參數(shù)。 關(guān)鍵詞:永磁同步電機(jī);參數(shù)辨識(shí);最小二乘法
標(biāo)簽: 最小二乘法 參數(shù)辨識(shí) 仿真研究
上傳時(shí)間: 2013-06-06
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遙感圖像是深空探測和近地觀測所得數(shù)據(jù)的重要載體,在軍事和社會(huì)經(jīng)濟(jì)生活領(lǐng)域發(fā)揮著重要作用。由于遙感圖像數(shù)據(jù)量巨大,它的存儲(chǔ)和傳輸已成為遙感信息應(yīng)用中的關(guān)鍵問題。圖像壓縮編碼技術(shù)能降低圖像冗余度,從而減小圖像的存儲(chǔ)容量和傳輸帶寬,它的研究對于遙感圖像應(yīng)用具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。CCSDS圖像壓縮算法是空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì)(CCSDS)提出的圖像數(shù)據(jù)壓縮算法。該算法復(fù)雜度較低,并行性好,適合于硬件實(shí)現(xiàn),能實(shí)現(xiàn)對空間數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)處理,從而廣泛應(yīng)用于深空探測和近地觀測。對于直接關(guān)系到軍事戰(zhàn)略、經(jīng)濟(jì)建設(shè)等方面的遙感圖像的傳輸,必須對它進(jìn)行加密處理。AES加密算法是由美國國家標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)研究所(NIST)于2000年發(fā)布的數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn),它不但能抵抗各種攻擊,保證加密數(shù)據(jù)的安全性,而且易于軟件和硬件實(shí)現(xiàn)。本論文對CCSDS圖像壓縮算法和AES加密算法進(jìn)行了研究,完成的主要工作包括: (1)研究了CCSDS圖像壓縮算法的原理和結(jié)構(gòu),用C語言實(shí)現(xiàn)了算法的編解碼器,并與SPIHT算法和JPEG2000算法的性能進(jìn)行了比較。 (2)研究了AES加密算法的原理和結(jié)構(gòu),用C語言實(shí)現(xiàn)了算法的加解密器。 (3)介紹了實(shí)現(xiàn)CCSDS圖像壓縮算法和AES加密算法的FPGA設(shè)計(jì)所選擇的軟件開發(fā)工具、開發(fā)語言和硬件開發(fā)平臺(tái)。 (4)給出了CCSDS編碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)方法和實(shí)現(xiàn)性能。 (5)給出了AES加密器的FPGA實(shí)現(xiàn)方法和實(shí)現(xiàn)性能。 本文設(shè)計(jì)的CCSDS圖像壓縮和AES加密FPGA系統(tǒng)運(yùn)用了流水線設(shè)計(jì)、高速內(nèi)存設(shè)計(jì)、模塊并行化設(shè)計(jì)和模塊串行化設(shè)計(jì)等技術(shù),在系統(tǒng)速度和資源面積上取得了較好的平衡,達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目的。
上傳時(shí)間: 2013-07-15
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本文以星載圖像數(shù)據(jù)的壓縮與加密為背景,對CCSDS圖像壓縮算法和AES數(shù)據(jù)加密算法做了深入研究。文章的主要工作包括: (1)實(shí)現(xiàn)了CCSDS圖像壓縮算法的C程序,并且與SPIHT算法和JPEG2000算法在星載圖像壓縮領(lǐng)域做了簡單的對比; (2)對原始CCSDS圖像壓縮算法進(jìn)行了改進(jìn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,改進(jìn)后的算法在提升算法性能的同時(shí),降低了算法的復(fù)雜度; (3)研究了AES數(shù)據(jù)加密標(biāo)準(zhǔn),并實(shí)現(xiàn)了該算法的C程序; (4)用VerilogHDL語言實(shí)現(xiàn)了CCSDS圖像壓縮算法和AES數(shù)據(jù)加密算法的編碼器; (5)在FPGA硬件平臺(tái)上,驗(yàn)證了這兩種算法編碼器的正確性和有效性。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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變頻技術(shù)作為現(xiàn)代電力電子的核心技術(shù),集現(xiàn)代電子、信息和智能技術(shù)于一體。而SPWM(正弦波脈寬調(diào)制)波的產(chǎn)生和控制則是變頻技術(shù)的核心之一。本文對SPWM 波形生成的三種算法--對稱規(guī)則采樣法、不對稱規(guī)則
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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數(shù)字通信系統(tǒng)中,在實(shí)際信道上傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí),由于信道傳輸特性不理想及噪聲的影響,接收端所收到的數(shù)字信號(hào)不可避免地會(huì)發(fā)生錯(cuò)誤。為了減小誤碼率,提高接收質(zhì)量,必須采用差錯(cuò)控制編碼。對于數(shù)字視頻通信系統(tǒng)這類高碼率,高要求的系統(tǒng),為了提供優(yōu)良的圖象質(zhì)量,采用差錯(cuò)控制編碼尤為重要。 本文采用的DVB-T系統(tǒng)差錯(cuò)控制技術(shù)是針對于數(shù)字視頻通信而設(shè)計(jì)的,提出了糾錯(cuò)編碼結(jié)合交織技術(shù)的實(shí)現(xiàn)方案,即RS(204,188,8)截短碼、卷積交織、卷積碼三種技術(shù)的級(jí)聯(lián)。各技術(shù)中的參數(shù)設(shè)計(jì)為輸入的MPEG-2傳輸流(TS流)提供了便利,在編碼后可以保持傳輸流的幀結(jié)構(gòu)和同步字節(jié)不改變,使接收端的同步捕獲和同步跟蹤成為可能。 本文首先簡要介紹了差錯(cuò)控制技術(shù),DVB-T系統(tǒng),以及硬件實(shí)現(xiàn)所用到的FPGA實(shí)現(xiàn)方法。然后分別研究RS碼、卷積交織、卷積碼的編解碼原理,并提出了三類技術(shù)的硬件實(shí)現(xiàn)方案。其中,重點(diǎn)論述了RS碼解碼的硬件實(shí)現(xiàn)。將RS碼解碼分為四個(gè)模塊:伴隨式計(jì)算,BM迭代,錢搜索和錯(cuò)誤值計(jì)算,分別講述每個(gè)模塊的電路設(shè)計(jì)方案并給出仿真結(jié)果。最后,將該差錯(cuò)控制系統(tǒng)應(yīng)用于一個(gè)輸出速率恒定的實(shí)際數(shù)字視頻通信系統(tǒng)中,按系統(tǒng)需要,加入了接口電路和速率控制的設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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高精度電網(wǎng)功率因數(shù)測量加權(quán)插值FFT優(yōu)化算法
標(biāo)簽: FFT 高精度 電網(wǎng) 功率因數(shù)
上傳時(shí)間: 2013-05-22
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本文實(shí)現(xiàn)了GPS中頻信號(hào)處理的整體設(shè)計(jì)方案。該方案使用Zarlink公司的GP2015射頻芯片和FPGA共同搭建硬件系統(tǒng),用于實(shí)現(xiàn)GPS定位功能。其中GP2015芯片作為GPS信號(hào)接收前端,F(xiàn)PGA作為系統(tǒng)搭建和算法實(shí)現(xiàn)的平臺(tái)。 首先,針對建立GPS中頻數(shù)據(jù)處理平臺(tái)的需要,設(shè)計(jì)了GPS信號(hào)接收的射頻前端以及LVDS數(shù)據(jù)傳輸電路,編寫了FPGA傳輸大量高頻數(shù)據(jù)的VHDL程序,實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的傳輸及存儲(chǔ)。其次,設(shè)計(jì)PC機(jī)的用戶界面接口程序,為控制和測試提供了可靠的保障。在此基礎(chǔ)上開發(fā)了GPS中頻數(shù)據(jù)處理的平臺(tái),為研究GPS定位算法提供了硬件基礎(chǔ)。 數(shù)據(jù)捕獲和追蹤是GPS算法中最耗時(shí)的兩部分,因此,本設(shè)計(jì)提出快速精確的數(shù)據(jù)捕獲方法。在分析頻域捕獲算法的基礎(chǔ)上,提出相位差分精確定頻的方法,分析其可行性,給出實(shí)施方案并與普通串行精確定頻算法比較,經(jīng)過實(shí)驗(yàn),得到了很好的結(jié)果。 在研究捕獲算法的基礎(chǔ)上,本文在FPGA上實(shí)現(xiàn)了GPS中頻信號(hào)的捕獲算法。既保證了軟件算法的靈活性又利用了硬件工作的實(shí)時(shí)性,達(dá)到了快速捕獲的目的。
標(biāo)簽: FPGA GPS 中頻 信號(hào)處理
上傳時(shí)間: 2013-04-24
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