嵌入式系統(tǒng)是一種將底層硬件、實(shí)時操作系統(tǒng)和應(yīng)用軟件相結(jié)合的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在經(jīng)濟(jì)社會和人們的日常生活中得到了越來越廣泛的應(yīng)用。嵌入式系統(tǒng)的研究與開發(fā)已成為現(xiàn)代電子領(lǐng)域的重要研究方向之一。嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用軟件開發(fā)的支撐平臺，網(wǎng)絡(luò)化是主要趨勢之一。 μC/OS-Ⅱ作為一種新興的嵌入式實(shí)時操作系統(tǒng)，以其免費(fèi)公開源碼、面向中小型應(yīng)用、可搶占、多任務(wù)以及較好的移植性等突出特點(diǎn)，在各類嵌入式設(shè)備中得到廣泛應(yīng)用。然而，μC/OS-Ⅱ內(nèi)核中不支持TCP/IP協(xié)議棧，因而無法適應(yīng)嵌入式設(shè)備網(wǎng)絡(luò)化的需要。本文的主要目標(biāo)是：在計(jì)算資源嚴(yán)重受限的條件下，研究使嵌入式系統(tǒng)支持TCP/IP協(xié)議的策略及其實(shí)現(xiàn)方法。 本課題以實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)有的Samsung S3C44BOX芯片為核心的ARM開發(fā)板作為硬件平臺，分析了ARM7TDM[內(nèi)核的特點(diǎn)及S3C44BOX的結(jié)構(gòu)。在詳細(xì)分析實(shí)時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ及其內(nèi)核原理的基礎(chǔ)上對其進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)并成功移植到ARM硬件平臺上。針對μC/OS-Ⅱ內(nèi)核不支持TCP/IP協(xié)議棧的問題，引進(jìn)了嵌入式TCP/IP協(xié)議uIP，將其應(yīng)用到μC/OS-Ⅱ上，成為μC/OS-Ⅱ的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)模塊，實(shí)現(xiàn)了對μC/OS-Ⅱ的網(wǎng)絡(luò)功能的擴(kuò)充，并在uIP基礎(chǔ)上編寫了相關(guān)的網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動程序。最后，本課題設(shè)計(jì)了基于HTTP協(xié)議的嵌入式Web服務(wù)器和基于TFTP協(xié)議的遠(yuǎn)程文件傳輸，從而使網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控測量和在線程序的更新下載成為現(xiàn)實(shí)。 本課題經(jīng)過數(shù)月的軟硬件的設(shè)計(jì)和調(diào)試，已實(shí)現(xiàn)了最初的設(shè)計(jì)目標(biāo)。測試結(jié)果表明：移植到ARM處理器上的μC/OS-Ⅱ內(nèi)核可以成功實(shí)現(xiàn)對任務(wù)的調(diào)度；對μC/OS-Ⅱ內(nèi)核擴(kuò)充的TCP/IP協(xié)議——uIP可正常運(yùn)行：嵌入式Web服務(wù)器和遠(yuǎn)、程文件傳輸在實(shí)驗(yàn)室局域網(wǎng)中的穩(wěn)定運(yùn)行，更加證明了本課題的成功性。
標(biāo)簽： TCPIP ARM 協(xié)議 網(wǎng)絡(luò)測控
上傳時間： 2013-05-17
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隨著人們物質(zhì)文化生活水平的提高和科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，智能家居已成為一個發(fā)展趨勢。智能家居系統(tǒng)采用傳感技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)和信息傳輸與處理技術(shù)，能給用戶提供全方位的服務(wù)，同時對住房內(nèi)的情況進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控和實(shí)時管理。安防系統(tǒng)是智能家居中的一個重要的組成部分。傳統(tǒng)的安防系統(tǒng)都是基于單片機(jī)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的，它難以滿足現(xiàn)代家居中網(wǎng)絡(luò)家電功能，針對這些問題，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于ARM和藍(lán)牙的安防系統(tǒng)。 (1) 深入研究了安防系統(tǒng)中視頻監(jiān)控的研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢，分析了嵌入式Linux操作系統(tǒng)的優(yōu)、缺點(diǎn)以及選擇內(nèi)核版本為Linux2.6的原因，指出了選題研究的目的和意義。 (2) 從網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)和幾種重要協(xié)議這兩個方面入手，闡述了智能家居中的重要技術(shù)——藍(lán)牙。 (3) 根據(jù)智能家居的功能要求，設(shè)計(jì)了一種智能家居中的安防系統(tǒng)，論述了ARM9嵌入式微處理器S3C2410的原理以及性能，闡述了安防系統(tǒng)中的NANDFLASH模塊、SDRAM模塊、RS232串口模塊、以太網(wǎng)模塊、USB、USB藍(lán)牙、USB攝像頭的組成原理以及設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方法。 (4) 根據(jù)系統(tǒng)軟件環(huán)境的需求，構(gòu)建了嵌入式Linux系統(tǒng)軟件平臺，論述了交叉編譯環(huán)境和NFS開發(fā)調(diào)試環(huán)境的建立，移植S3C2410下啟動引導(dǎo)程序VIVI，移植嵌入式操作系統(tǒng)Linux(內(nèi)核版本為2.6.14)，闡述了系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備驅(qū)動的移植(NAND FLASH、USB、USB攝像頭、USB藍(lán)牙)、文件系統(tǒng)的使用，分析了Linux下藍(lán)牙無線通信的實(shí)現(xiàn)過程。 (5) 在搭建的嵌入式Linux系統(tǒng)軟件平臺上，論述了在Windows XP下遠(yuǎn)程登錄到Linux操作系統(tǒng)的方法，闡述了在Linux下使用V4L編程來截取攝像頭圖象，使用SOCKET編程將截取到的圖象傳送到室內(nèi)PC機(jī)上，遠(yuǎn)程監(jiān)控電腦登錄到此PC機(jī)上，利用IE瀏覽器來實(shí)現(xiàn)對現(xiàn)場環(huán)境的監(jiān)控。 (6) 結(jié)合實(shí)驗(yàn)測試環(huán)境和測試數(shù)據(jù)，進(jìn)行了視頻監(jiān)控系統(tǒng)的性能測試，分析了測試結(jié)果并針對出現(xiàn)的問題給出了改進(jìn)措施。 通過對安防系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)測試表明，系統(tǒng)能夠很好地檢測不法分子的入侵，并通過遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控方式來告知用戶，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計(jì)目標(biāo)。
標(biāo)簽： ARM 藍(lán)牙 安防系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著我國經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，各類建設(shè)工程越來越多，這導(dǎo)致了國家對工程機(jī)械的需求越來越大，要求也越來越高。在機(jī)械和液壓技術(shù)已發(fā)展成熟的今天，信息化和智能化成了工程機(jī)械進(jìn)行產(chǎn)品性能提升的新的突破口。而無線遙控技術(shù)是信息化的一個重要方面。 鑒于工程機(jī)械設(shè)備對無線遙控設(shè)備的需求，本文研制了用于工程機(jī)械的無線遙控器。因?yàn)楣こ虣C(jī)械對遙控通信的可靠性、抗干擾性和通信距離都有比較高的要求，所以本文沒有選擇紅外、藍(lán)牙等技術(shù)作為通信手段，而是選用高性能的射頻芯片ADF7020來搭建射頻模塊。在控制器方面，考慮到通信過程中需要進(jìn)行非常復(fù)雜的編解碼運(yùn)算，所以本文選用了運(yùn)算速率較快的32位ARM核微控制器LPC2119。 論文首先在對上述兩塊主芯片進(jìn)行深入研究的基礎(chǔ)上介紹了它們的功能特點(diǎn)和參數(shù)性能，與此同時還介紹了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的相關(guān)知識。接著基于這兩塊芯片對遙控器的實(shí)施方案進(jìn)行了設(shè)計(jì)，包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)兩方面的內(nèi)容，這構(gòu)成了論文的主體內(nèi)容之一。然后論文詳細(xì)深入的研究和討論了對遙控器通信性能起關(guān)鍵作用的差錯控制系統(tǒng)。研究內(nèi)容包括循環(huán)碼、CRC碼、RS碼和交織技術(shù)等一系列的信道編碼理論，并且給出了各種編解碼的實(shí)現(xiàn)方法。基于這些理論，論文設(shè)計(jì)了一種CRC碼、RS碼以及交織技術(shù)相結(jié)合的差錯控制方法并將其應(yīng)用在遙控器中，實(shí)際測試證明該方法從很大程度上提升了遙控器的通信性能。此外，還實(shí)現(xiàn)了遙控器的跳頻功能，可以有效的抵抗同頻干擾。論文的最后簡要介紹了系統(tǒng)開發(fā)調(diào)試環(huán)境以及仿真工具，并總結(jié)了軟件實(shí)現(xiàn)過程中對一些關(guān)鍵問題的處理辦法。
標(biāo)簽： ARM 射頻技術(shù) 工程機(jī)械 遙控器
上傳時間： 2013-05-18
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大圓機(jī)是一種涉及到計(jì)算機(jī)、機(jī)械、電子、控制等諸多領(lǐng)域，比較復(fù)雜的典型機(jī)電一體化產(chǎn)品。近幾年來，伴隨著我國針織行業(yè)的快速發(fā)展，大圓機(jī)的需求日益加大，傳統(tǒng)的基于MCU面板控制和采用薄膜按鍵方式的大圓機(jī)控制系統(tǒng)已經(jīng)無法滿足需求。隨著微處理器技術(shù)的發(fā)展，嵌入式技術(shù)以其高集成度和高穩(wěn)定性、高性價比在工控領(lǐng)域有著廣闊的應(yīng)用前景。 近幾年，隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，對人機(jī)界面的要求越來越高，友好的圖形人機(jī)界面為嵌入式系統(tǒng)的人機(jī)交互提供了豐富的圖形圖像信息。uC/GUI是一款不僅可以實(shí)現(xiàn)快速開發(fā)，而且能夠提供低功耗型GUI支持的嵌入式GUI軟件。用戶可以使用它方便地定制出自己的圖形用戶界面，完成各種應(yīng)用程序的開發(fā)。因此已經(jīng)被越來越多的領(lǐng)域所采用。 本文在對大圓機(jī)系統(tǒng)的功能和控制要求進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，提出了一個以ARM微處理器和CPLD器件為中心構(gòu)建硬件平臺、基于uC/OS-Ⅱ和uC/GUI的嵌入式大圓機(jī)控制系統(tǒng)解決方案。 此方案中的硬件平臺由主CPU核心應(yīng)用系統(tǒng)電路、人機(jī)交互接口電路、協(xié)處理器CPLD模塊電路等部分組成。主CPU采用Samsung公司的基于ARM7內(nèi)核的S3C44BOX處理器，人機(jī)交互接口電路采用觸摸屏和LCD液晶顯示器，為了解決閉環(huán)控制的問題，采用了CPLD作為協(xié)處理器，進(jìn)行外圍擴(kuò)展構(gòu)成控制電路，軟件部分包括uC/OS-Ⅱ、Boot Loader、設(shè)備驅(qū)動程序、人機(jī)界面和主控制應(yīng)用程序等。其中Boot Loader支持系統(tǒng)啟動,程序下載到RAM執(zhí)行和燒寫到Flash存儲器等功能,而人機(jī)界面和主控制應(yīng)用程序則基于設(shè)備驅(qū)動程序?qū)崿F(xiàn)了對于大圓機(jī)系統(tǒng)的控制。 與傳統(tǒng)的基于MCU或工控機(jī)的大圓機(jī)控制系統(tǒng)相比，基于此設(shè)計(jì)方案實(shí)現(xiàn)的控制系統(tǒng)具有低成本、高集成度和高性能等特點(diǎn)，具有較大的實(shí)用價值和廣闊的應(yīng)用前景。
標(biāo)簽： CPLD ARM 控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-13
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本文內(nèi)容來源于實(shí)際工程項(xiàng)目，屬于FPGA技術(shù)在航空電子系統(tǒng)中的應(yīng)用范疇。該項(xiàng)目的主要任務(wù)是通過設(shè)計(jì)—總線適配器將嵌入式航路控制器接入航電總線，使之成為航空電子系統(tǒng)的一部分。本文主要介紹航電總線適配器的設(shè)計(jì)，包括總線適配器接口協(xié)議分析、系統(tǒng)總體規(guī)劃、主控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)、硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì)等內(nèi)容。 首先，本立在對項(xiàng)目背景、項(xiàng)目需求和總線適配器接口協(xié)議進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，規(guī)劃了系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。并且根據(jù)此系統(tǒng)結(jié)構(gòu)制定了相應(yīng)的轉(zhuǎn)換協(xié)議，以規(guī)范數(shù)據(jù)傳輸。其次，根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求選擇主控制器和外圍器件，并以此搭建硬件平臺，完成系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)。本部分內(nèi)容包括主控制器的FPGA實(shí)現(xiàn)分析以及系統(tǒng)硬件各功能模塊如MIL-STD-1553B協(xié)議控制器模塊、RS-422電平轉(zhuǎn)換模塊、FPGA配置模塊和電源模塊等的設(shè)計(jì)。最后介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)，此部分主要完成了軟件的總體設(shè)計(jì)、功能模塊的劃分以及各功能模塊的軟件實(shí)現(xiàn)，包括BU-61580接口模塊、異步串口模塊和協(xié)議控制模塊等的具體設(shè)計(jì)。
上傳時間： 2013-05-22
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在圖像處理及檢測系統(tǒng)中，實(shí)時性要求往往影響著系統(tǒng)處理速度的性能。本文在分析研究視頻檢測技術(shù)及方法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)和圖像處理技術(shù)，以交通信息視頻檢測系統(tǒng)為研究背景，展開了基于FPGA視頻圖像檢測技術(shù)的研究與應(yīng)用，通過系統(tǒng)仿真驗(yàn)證了基于FPGA架構(gòu)的圖像并行處理和檢測系統(tǒng)具有較高的實(shí)時處理能力，能夠準(zhǔn)確并穩(wěn)定地檢測出運(yùn)動目標(biāo)的信息。可見FPGA對提高視頻檢測及處理的實(shí)時性是一個較好的選擇。 本文主要研究的內(nèi)容有： 1．分析研究了視頻圖像檢測技術(shù)，針對傳統(tǒng)基于PC構(gòu)架和DSP處理器的視頻檢測系統(tǒng)的弊端，并從可靠性、穩(wěn)定性、實(shí)時性和開發(fā)成本等因素考慮，提出了以FPGA芯片作為中央處理器的嵌入式并行數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。 2．應(yīng)用模塊化的硬件設(shè)計(jì)方法，構(gòu)建了新一代嵌入式視頻檢測系統(tǒng)的硬件平臺。該系統(tǒng)由異步FIFO模塊、圖像空間轉(zhuǎn)換模塊、SRAM幀存控制模塊、圖像預(yù)處理模塊和圖像檢測模塊等組成，較好地解決了圖像采樣存儲、處理和傳輸?shù)膯栴}，并為以后系統(tǒng)功能的擴(kuò)展奠定了良好的基礎(chǔ)。 3．在深入研究了線性與非線性濾波幾種圖像處理算法，分析比較了各自的優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文提出一種適合于FPGA的快速圖像中值濾波算法，并給出該算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)圖，應(yīng)用VHDL硬件描述語言編程、實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果表明，快速中值濾波算法的處理速度較傳統(tǒng)算法提高了50％，更有效地降低了系統(tǒng)資源占用率和提高了系統(tǒng)運(yùn)算速度，增強(qiáng)了檢測系統(tǒng)的實(shí)時性能。 4．研究了基于視頻的交通車流量檢測算法，重點(diǎn)討論背景差分法，圖像二值化以及利用直方圖分析方法確定二值化的閾值，并對圖像進(jìn)行了直方圖均衡處理，提高圖像檢測精度。并結(jié)合嵌入式系統(tǒng)處理技術(shù)，在FPGA系統(tǒng)上研究設(shè)計(jì)了這些算法的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，用VHDL語言實(shí)現(xiàn)，并對各個模塊及相應(yīng)算法做出了功能仿真和性能分析。 5．系統(tǒng)仿真與驗(yàn)證是整個FPGA設(shè)計(jì)流程中最重要的步驟，針對現(xiàn)有仿真工具用手動設(shè)置輸入波形工作量大等弊病，本文提出了一種VHDL測試基準(zhǔn)(TestBench)方法解決系統(tǒng)輸入源仿真問題，用TEXTIO程序包設(shè)計(jì)了MATLAB與FPGA仿真軟件的接口，很好地解決了仿真測試中因測試向量龐大而難以手動輸入的問題。并將系統(tǒng)的仿真結(jié)果數(shù)據(jù)在MATLAB上還原為圖像，方便了系統(tǒng)測試結(jié)果的分析與調(diào)試。系統(tǒng)測試的結(jié)果表明，運(yùn)動目標(biāo)的檢測基本符合要求，可以排除行走路人等移動物體(除車輛外)的噪聲干擾，有效地檢測出正確的目標(biāo)。 本文主要研究了基于FPGA片上系統(tǒng)的圖像處理及檢測技術(shù)，針對FPGA技術(shù)的特點(diǎn)對某些算法提出了改進(jìn)，并在MATLAB、QuartusⅡ和ModelSim軟件開發(fā)平臺上仿真實(shí)現(xiàn)，仿真結(jié)果達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。本文的研究對智能化交通監(jiān)控系統(tǒng)的車流量檢測做了有益探索，對其他場合的圖像高速處理及檢測也具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-07-13
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嵌入式圖像采集、處理與傳輸系統(tǒng)具有體積小、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)，在智能交通、電力、通訊、計(jì)算機(jī)視覺等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。隨著DSP技術(shù)的發(fā)展，在DSP上用軟件實(shí)現(xiàn)實(shí)時視頻壓縮成為數(shù)字視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用的亮點(diǎn)，這種應(yīng)用比起專門的壓縮芯片更具有靈活性和升級潛力。 本文主要研究一種基于DSP TMS320VC5402脫機(jī)視頻采集、壓縮編碼和視頻數(shù)據(jù)通信的方法和DSP外圍硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)。 在本設(shè)計(jì)中，圖像采集部分利用SAA7111視頻采集芯片完成視頻信號的精確采集；利用FPGA完成復(fù)雜且高速的邏輯控制及時序設(shè)計(jì)，完成DSP外擴(kuò)RAM，F(xiàn)lash等高速硬件電路設(shè)計(jì)，同時完成DSP的地址譯碼電路，將采集的數(shù)字視頻信號存儲在DSP外擴(kuò)存儲空間中；用FPGA基于N1OSⅡ來虛擬設(shè)計(jì)了I
標(biāo)簽： 圖像采集 遠(yuǎn)程傳輸
上傳時間： 2013-07-02
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8051處理器自誕生起近30年來，一直都是嵌入式應(yīng)用的主流處理器，不同規(guī)模的805l處理器涵蓋了從低成本到高性能、從低密度到高密度的產(chǎn)品。該處理器極具靈活性，可讓開發(fā)者自行定義部分指令，量身訂制所需的功能模塊和外設(shè)接口，而且有標(biāo)準(zhǔn)版和經(jīng)濟(jì)版等多種版本可供選擇，可讓設(shè)計(jì)人員各取所需，實(shí)現(xiàn)更高性價比的結(jié)構(gòu)。如此多的優(yōu)越性使得8051處理器牢固地占據(jù)著龐大的應(yīng)用市場，因此研究和發(fā)展8051及與其兼容的接口具有極大的應(yīng)用前景。在眾多8051的外設(shè)接口中，I2C總線接口扮演著重要的角色。通用的12C接口器件，如帶12C總線的RAM，ROM，AD／DA，LCD驅(qū)動器等，越來越多地應(yīng)用于計(jì)算機(jī)及自動控制系統(tǒng)中。因此，本論文的根本目的就是針對如何在8051內(nèi)核上擴(kuò)展I2C外設(shè)接口進(jìn)行較深入的研究。 本課題項(xiàng)目采用可編程技術(shù)來開發(fā)805l核以及12C接口。由于8051內(nèi)核指令集相容，我們能借助在現(xiàn)有架構(gòu)方面的經(jīng)驗(yàn)，發(fā)揮現(xiàn)有的大量代碼和工具的優(yōu)勢，較快地完成設(shè)計(jì)。在8051核模塊里，我們主要實(shí)現(xiàn)中央處理器、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時／計(jì)數(shù)器、并行接口、串行接口和中斷系統(tǒng)等七大單元及數(shù)據(jù)總線、地址總線和控制總線等三大總線，這些都是標(biāo)準(zhǔn)8051核所具有的模塊。在其之上我們再嵌入12C的串行通信模塊，采用自下而上的方法，逐次實(shí)現(xiàn)一位的收發(fā)、一個字節(jié)的收發(fā)、一個命令的收發(fā)，直至實(shí)現(xiàn)I2C的整個通信協(xié)議。 8051核及I2C總線的研究通過可編程邏輯器件和一塊外圍I2C從設(shè)備TMPl01來驗(yàn)證。本課題的最終目的是可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)的8051核成功并高效地控制擴(kuò)展的12C接口與從設(shè)備TMPl01通信。 用EP2C35F672C6芯片開發(fā)的12C接口，數(shù)據(jù)的傳輸速率由該芯片嵌入8051微處理的時鐘頻率決定。經(jīng)測試其傳輸速率可達(dá)普通速率和快速速率。 目前集成了該12C接口的8051核已經(jīng)在工作中投入使用，主要用于POS設(shè)備的用戶數(shù)據(jù)加密及對設(shè)備溫度的實(shí)時控制。雖然該設(shè)備尚未大批量投產(chǎn)，但它已成功通過PCI(PaymentCardIndustry)協(xié)會認(rèn)證。
標(biāo)簽： FPGA 8051 I2C 內(nèi)核
上傳時間： 2013-06-18
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回波抵消器在免提電話、無線產(chǎn)品、IP電話、ATM語音服務(wù)和電話會議等系統(tǒng)中，都有著重要的應(yīng)用。在不同應(yīng)用場合對回波抵消器的要求并不完全相同，本文主要研究應(yīng)用于電話系統(tǒng)中的電回波抵消器。電回波是由于語音信號在電話網(wǎng)中傳輸時由于阻抗不匹配而產(chǎn)生的。 傳統(tǒng)回波抵消器主要是基于通用DSP處理器實(shí)現(xiàn)的，這種回波抵消器在系統(tǒng)實(shí)時性要求不高的場合能很好的滿足回波抵消的性能要求，但是在實(shí)時性要求較高的場合，其處理速度等性能方面已經(jīng)不能滿足系統(tǒng)高速、實(shí)時的需要。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA的出現(xiàn)，克服了上訴方案的諸多不足。用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題，且其靈活的可配置特性使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試和硬件升級。 本文研究目標(biāo)是如何在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)回波抵消器，完成的主要工作有： (1)深入研究了回波抵消器各模塊算法，包括自適應(yīng)濾波算法、遠(yuǎn)端檢測算法、雙講檢測算法、NLP算法、舒適噪聲產(chǎn)生算法，并實(shí)現(xiàn)了這些算法的C程序。 (2)深入研究了回波抵消器基于FPGA的設(shè)計(jì)流程與實(shí)現(xiàn)方法，并利用硬件描述語言Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了各部分算法。 (3)在OuartusⅡ和ModelSim仿真環(huán)境下對該系統(tǒng)進(jìn)行模塊級和系統(tǒng)級的功能仿真、時序仿真和驗(yàn)證。并在FPGA硬件平臺上實(shí)現(xiàn)了該系統(tǒng)。 (4)根據(jù)ITU-T G．168的標(biāo)準(zhǔn)和建議，對設(shè)計(jì)進(jìn)行了大量的主、客測試，各項(xiàng)測試結(jié)果均達(dá)到或優(yōu)于G．168的要求。
上傳時間： 2013-06-23
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在工業(yè)控制領(lǐng)域，多種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)共存的局面從客觀上促進(jìn)了工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)的迅速發(fā)展，國際上已經(jīng)出現(xiàn)了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。將傳統(tǒng)的商用以太網(wǎng)應(yīng)用于工業(yè)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場設(shè)備層的最大障礙是以太網(wǎng)的非實(shí)時性，而實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場設(shè)備間的高精度時鐘同步是保證以太網(wǎng)高實(shí)時性的前提和基礎(chǔ)。 IEEE 1588定義了一個能夠在測量和控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)高精度時鐘同步的協(xié)議——精確時間協(xié)議(Precision Time Protocol)。PTP協(xié)議集成了網(wǎng)絡(luò)通訊、局部計(jì)算和分布式對象等多項(xiàng)技術(shù)，適用于所有通過支持多播的局域網(wǎng)進(jìn)行通訊的分布式系統(tǒng)，特別適合于以太網(wǎng)，但不局限于以太網(wǎng)。PTP協(xié)議能夠使異質(zhì)系統(tǒng)中各類不同精確度、分辨率和穩(wěn)定性的時鐘同步起來，占用最少的網(wǎng)絡(luò)和局部計(jì)算資源，在最好情況下能達(dá)到系統(tǒng)級的亞微級的同步精度。 基于PC機(jī)軟件的時鐘同步方法，如NTP協(xié)議，由于其實(shí)現(xiàn)機(jī)理的限制，其同步精度最好只能達(dá)到毫秒級；基于嵌入式軟件的時鐘同步方法，將時鐘同步模塊放在操作系統(tǒng)的驅(qū)動層，其同步精度能夠達(dá)到微秒級。現(xiàn)場設(shè)備間微秒級的同步精度雖然已經(jīng)能滿足大多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)對設(shè)備時鐘同步的要求，但是對于運(yùn)動控制等需求高精度定時的系統(tǒng)來說，這仍然不夠。基于嵌入式軟件的時鐘同步方法受限于操作系統(tǒng)中斷響應(yīng)延遲時間不一致、晶振頻率漂移等因素，很難達(dá)到亞微秒級的同步精度。 本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種基于FPGA的時鐘同步方法，以IEEE 1588作為時鐘同步協(xié)議，以Ethernet作為底層通訊網(wǎng)絡(luò)，以嵌入式軟件形式實(shí)現(xiàn)TCP/IP通訊，以數(shù)字電路形式實(shí)現(xiàn)時鐘同步模塊。這種方法充分利用了FPGA的特點(diǎn)，通過準(zhǔn)確捕獲報文時間戳和動態(tài)補(bǔ)償晶振頻率漂移等手段，相對于嵌入式軟件時鐘同步方法實(shí)現(xiàn)了更高精度的時鐘同步，并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了在以集線器互連的10Mbps以太網(wǎng)上能夠達(dá)到亞微秒級的同步精度。
上傳時間： 2013-07-28
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