電線電纜是國家經濟建設的一項重要的產業(yè)，在鐵路通信中，皮泡皮通信電纜因為其具有與其它電纜相同性能的情況下，直徑小、成本低、重量輕的特點，得到了人們的青睞。而在單線擠塑機中的溫度控制直接影響電纜的性能質量。溫度控制的可靠與否及其控制精度的高低己成為決定產品質量的關鍵，溫度控制也成為生產工藝的重要組成部分。在工藝控制當中，應盡量減小其超調量、波動、響應時間和偏差，這對產品的質量，產量和原料的節(jié)省都是及其重要的。 本文主要針對擠塑機的溫度這個參數進行控制。全文主要包括以下幾個部分：首先分析了傳統(tǒng)PID、和模糊控制的優(yōu)缺點。在此基礎上，系統(tǒng)選用了模糊自適應PID控制算法。在硬件方面，在分析了系統(tǒng)控制對象的基礎上，以LPC2131為控制核心，運用MAX6675采集溫度、LCD和鍵盤作為人機交換平臺、以PWM方式對固體繼電器進行控制。軟件方面，在ARM的集成開發(fā)環(huán)境AD1.2下，利用C語言，進行了軟件的設計與調試，實現了硬件的配置和整體控制系統(tǒng)的所有功能。同時也實現了用Modbus協(xié)議與PC機通訊的下位機部分程序，并運用串口調試助手V2.2測試了其功能性。另外論文詳細的給出了控制平臺的各個功能程序模塊軟件流程。通過在實驗室對系統(tǒng)進行了模擬實驗，該控制平臺運行穩(wěn)定，可靠，實現了預期的功能，證明了將模糊PID算法引入擠塑機溫度控制系統(tǒng)當中，改善了系統(tǒng)的控制效果，具有更好的魯棒性和自適應能力。
上傳時間： 2013-05-31
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本文主要研究采用以太網接口芯片RTL8019AS和TCP/IP協(xié)議實現嵌入式WEB服務器，此服務器可以使各種帶串口的工控設備和數據采集設備很容易地連接到Internet，這樣就能夠利用Internet實現對各種嵌入式設備的低成本遠程訪問和資源共享。 本研究實現的嵌入式WEB服務器以STC89C51系列單片機為核心，用其串口作為與嵌入式設備的接口，用RTL8019AS芯片和RJ-45作為以太網接口，并通過軟件實現RS-232與TCP/IP協(xié)議的轉換，通過以太網實現嵌入式設備與遠程計算機之間的雙向數據通信，給出了硬件設計和軟件實現方案。硬件主要研究微控制器和以太網控制芯片之間的接口設計和以太網控制芯片RTL8019AS的驅動。軟件部分研究實現了TCP/IP的各層協(xié)議，包含了ARP、IP、ICMP、UDP、TCP、HTTP等，在實際中得以應用，如對于蓄電池電壓的遠程檢測等。 研究結果表明，利用嵌入式WEB服務器將嵌入式設備連入Internet網絡是切實可行的。經實驗測試整個系統(tǒng)占用資源少，成本較低、移植性較好，能夠完成常用的相關網絡通訊功能，網絡數據傳輸可靠性較好。
上傳時間： 2013-04-24
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十多年來，隨著信息技術、電子技術和通訊技術的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經獲得了空前的應用和發(fā)展。隨著嵌入式應用系統(tǒng)功能復雜度的提高、對軟件產品的非功能約束的特別關注以及由于市場的激烈競爭導致嵌入式軟件推出周期的縮短，都使得嵌入式軟件開發(fā)人員面臨著嚴峻的危機和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的結構化開發(fā)方法已經顯得力不從心，于是嵌入式軟件開發(fā)人員在軟件開發(fā)中引入了目前較為流行的“面向對象方法(OO)”，．但是目前對該方法的應用還只是停留在傳統(tǒng)的以編程為中心的嵌入式軟件開發(fā)方法上，不能很好地保證軟件復用和代碼的重用，因此難以滿足市場對嵌入式軟件開發(fā)效率和開發(fā)質量的要求。 本課題的研究內容是應用面向對象方法的框架技術，對嵌入式系統(tǒng)領域的專有結構組件進行封裝，創(chuàng)新性地提出了面向嵌入式系統(tǒng)領域的通用實時框架ARTIC(Abstract real-time contrO1)。ARTIC框架除了具有框架的共有優(yōu)點一最大限度實現軟件重用外，最突出的是具備以下兩個特點： 1、功能和非功能的分離 在應用面向對象的技術時，傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)方法關注的重點是軟件結構和功能分解，、忽略了嵌入式環(huán)境下特殊的非功能性要求。為了在實現系統(tǒng)功能需求的同時，保證軟件系統(tǒng)的非功能性需求的實現，ARTIC框架引入了面向方面的思想，、把系統(tǒng)的非功能性需求從功能模塊中分離出來，為它們單獨設計組件。開發(fā)人員在應用該框架進行嵌入式軟件設計時，只需要關注功能需求的實現，對于實時性、調度等非功能需求的實現可以通過調用ARTIC提供的時間管理模型和任務調度模型直接實現。 2、基于狀態(tài)機的主動對象設計模式 根據嵌入式系統(tǒng)通常由多個控制線程組成的特點，應用基于狀態(tài)機的主動對象設計模式，把嵌入式軟件系統(tǒng)構建成多個主動對象的緝合。相對于傳統(tǒng)的面向對象方法，本文提出的主動對象的最大特點在于：它提供對事件隊列、控制線程和表示主動對象動態(tài)行為狀態(tài)機等的封裝，并且該模式可以直接支持嵌入式系統(tǒng)的并行性。 ARTIC框架的應用能夠幫助嵌入式軟件的開發(fā)人員快速地開發(fā)出高質量的嵌入式軟件，除此之外，因為它包含了一個微小的實時操作系統(tǒng)(RTOS) 報包裝，在某些場合可以作為一個簡易的RTOS使用。為了驗證ARTIC的性能，本文將該框架應用于硬幣搬送實時控制系統(tǒng)的開發(fā)設計，從該系統(tǒng)的應用中充分體現了ARTIC框架的優(yōu)點。
標簽： 面向對象的 嵌入式系統(tǒng) 軟件開發(fā)
上傳時間： 2013-06-21
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任意波形發(fā)生器已成為現代測試領域應用最為廣泛的通用儀器之一，代表了信號源的發(fā)展方向。直接數字頻率合成(DDS)是二十世紀七十年代初提出的一種全數字的頻率合成技術，其查表合成波形的方法可以滿足產生任意波形的要求。由于現場可編程門陣列(FPGA)具有高集成度、高速度、可實現大容量存儲器功能的特性，能有效地實現DDS技術，極大的提高函數發(fā)生器的性能，降低生產成本。 本文首先介紹了函數波形發(fā)生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地敘述了用FPGA完成DDS模塊的設計過程，接著分析了整個設計中應處理的問題，根據設計原理就功能上進行了劃分，將整個儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個部分來實現。最后就這三個部分分別詳細地進行了闡述。 在實現過程中，本設計選用了Altera公司的EP2C35F672C6芯片作為產生波形數據的主芯片，充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用了三星公司的上S3C2440作為控制芯片。本設計中，FPGA芯片的設計和與控制芯片的接口設計是一個難點，本文利用Altera的設計工具QuartusⅡ并結合Verilog—HDL語言，采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。論文最后給出了系統(tǒng)的測量結果，并對誤差進行了一定分析，結果表明，可輸出步進為0.01Hz，頻率范圍0.01Hz～20MHz的正弦波、三角波、鋸齒波、方波，或0.01Hz～20KHz的任意波。通過實驗結果表明，本設計達到了預定的要求，并證明了采用軟硬件結合，利用FPGA技術實現任意波形發(fā)生器的方法是可行的。
標簽： FPGA 函數信號發(fā)生器
上傳時間： 2013-08-03
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通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)是一種能同時支持短距離和長距離數據傳輸的串行通信接口，被廣泛應用于微機和外設之間的數據交換。像8251、NS8250、NS16550等都是常用的UART芯片，但是這些專用的串行接口芯片的缺點是數據傳輸速率比較慢，難以滿足高速率數據傳輸的場合，而更重要的就是它們都具有不可移植性，因此要利用這些芯片來實現PC機和FPGA芯片之間的通信，勢必會增加接口連線的復雜程度以及降低整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性。 本課題就是針對UART的特點以及FPGA設計具有可移植性的優(yōu)勢，提出了一種基于FPGA芯片的嵌入式UART設計方法，其中主要包括狀態(tài)機的描述形式以及自頂向下的設計方法，利用硬件描述語言來編制UART的各個子功能模塊以及頂層模塊，之后將其集成到FPGA芯片的內部，這樣不僅能解決傳統(tǒng)UART芯片的缺點而且同時也使整個系統(tǒng)變得更加具有緊湊性以及可靠性。 本課題所設計的LIART支持標準的RS-232C傳輸協(xié)議，主要設計有發(fā)送模塊、接收模塊、線路控制與中斷仲裁模塊、Modem控制模塊以及兩個獨立的數據緩沖區(qū)FIFO模塊。該模塊具有可變的波特率、數據幀長度以及奇偶校驗方式，還有多種中斷源、中斷優(yōu)先級、較強的抗干擾數據接收能力以及芯片內部自診斷的能力，模塊內分開的接收和發(fā)送數據緩沖寄存器能實現全雙工通信。除此之外最重要的是利用IP模塊復用技術設計數據緩沖區(qū)FIFO，采用兩種可選擇的數據緩沖模式。這樣既可以應用于高速的數據傳輸環(huán)境，也能適合低速的數據傳輸場合，因此可以達到資源利用的最大化。 在具體的設計過程中，利用Synplify Pro綜合工具、ModelSim仿真工具、ISE集成的軟件開發(fā)環(huán)境中對各個功能模塊進行綜合優(yōu)化、仿真驗證以及下載實現。各項數據結果表明，本課題中所設計的UART滿足預期設計目標。
上傳時間： 2013-08-02
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在圖像處理、數據傳輸、雷達接收等現代信號處理領域，對信號處理的穩(wěn)定性、實時性和靈活性都有很高的要求。FIR數字濾波器因其線性相位特性滿足了現代信號處理領域對濾波器的高性能要求，成為應用最廣泛的數字濾波器之一。高密度的FPGA兼顧實時性和靈活性，為FIR數字濾波器的實現提供了強大的硬件支持。 現今FIR數字濾波器的FPGA實現方法中最常用的是基于DA的實現方法和基于CSD編碼的實現方法，本文對這兩種實現方法進行了深入的探討，并進行了一定的改進。本論文所做的主要工作和創(chuàng)新如下： 1、對FIR數字濾波器的硬件實現方法進行了理論研究，其中著重對并行FIR數字濾波器的實現方法進行了深入探討并提出了一個改進的實現方法：基于CSD-DA的改進實現方法。這個實現方法在一定情況下比單純的基于CSD編碼的實現方法和基于DA的實現方法都要節(jié)約芯片面積。 2、經過電路建模和數學推導提出了“CSD-DA擇優(yōu)比較法”。該比較法可以從基于CSD編碼的實現方法、基于DA的實現方法以及基于CSD-DA的改進實現方法中較精確的選擇出最佳實現方法。 3、用Cyclone EPEC6Q240C8芯片和音頻編解碼芯片TLV320AIC23B實現了一個可以濾除音頻信號中高頻噪聲的音頻FIR數字低通濾波器。
上傳時間： 2013-06-07
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調整視頻圖像的分辨率需要視頻縮放技術。如果圖像縮放技術的處理速度達到實時性要求就可以應用于視頻縮放。 傳統(tǒng)圖像縮放技術利用插值核函數對已有像素點進行插值重建還原圖像。本文介紹了圖像插值的理論基礎一采樣定理，并對理想重建函數Sinc函數進行了討論。本文介紹了常用的線性圖像插值技術及像素填充、自適應插值和小波域圖像縮放等技術。然后，本文討論了分級線性插值算法的思想，設計并實現了FPGA上的分級雙三次算法。最后本文對各種算法的縮放效果進行了分析和討論。 本文在分析現有視頻縮放算法基礎之上，提出了分級線性插值算法，并應用在簡化線性插值算法中。分級線性插值算法以犧牲一定的計算精度為代價，用查找表代替乘法計算，降低了算法復雜度。本文設計并實現了分級雙三次插值算法，詳細說明了板上系統(tǒng)的模塊結構。最后本文將分級線性插值算法與原線性插值算法效果圖進行比較，比較結果顯示分級插值算法與原算法誤差較小，在放大比例較小時可以取代原算法。結果證明分級雙三次線性插值算法的FPGA實現能夠滿足額定幀頻，可以進行實時視頻縮放。
上傳時間： 2013-04-24
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現場可編程門陣列(FPGA)的發(fā)展已經有二十多年，從最初的1200門發(fā)展到了目前數百萬門至上千萬門的單片FPGA芯片。現在，FPGA已廣泛地應用于通信、消費類電子和車用電子類等領域，但國內市場基本上是國外品牌的天下。 在高密度FPGA中，芯片上時鐘分布質量變的越來越重要，時鐘延遲和時鐘偏差已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。目前，為了消除FPGA芯片內的時鐘延遲，減小時鐘偏差，主要有利用延時鎖相環(huán)(DLL)和鎖相環(huán)(PLL)兩種方法，而其各自又分為數字設計和模擬設計。雖然用模擬的方法實現的DLL所占用的芯片面積更小，輸出時鐘的精度更高，但從功耗、鎖定時間、設計難易程度以及可復用性等多方面考慮，我們更愿意采用數字的方法來實現。 本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎，對全數字延時鎖相環(huán)(DLL)電路進行分析研究和設計，在此基礎上設計出具有自主知識產權的模塊電路。 本文作者在一年多的時間里，從對電路整體功能分析、邏輯電路設計、晶體管級電路設計和仿真以及最后對設計好的電路仿真分析、電路的優(yōu)化等做了大量的工作，通過比較DLL與PLL、數字DLL與模擬DLL，深入的分析了全數字DLL模塊電路組成結構和工作原理，設計出了符合指標要求的全數字DLL模塊電路，為開發(fā)自我知識產權的FPGA奠定了堅實的基礎。 本文先簡要介紹FPGA及其時鐘管理技術的發(fā)展，然后深入分析對比了DLL和PLL兩種時鐘管理方法的優(yōu)劣。接著詳細論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設計考慮，給出了全數字DLL整體架構設計。最后對DLL整體電路進行整體仿真分析，驗證電路功能，得出應用參數。在設計中，用Verilog-XL對部分電路進行數字仿真，Spectre對進行部分電路的模擬仿真，而電路的整體仿真工具是HSIM。 本設計采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫建模，設計出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz，工作電壓為1.8V，工作溫度為-55℃～125℃，最大抖動時間為28ps，在輸入100MHz時鐘時的功耗為200MW，達到了國外同類產品的相應指標。最后完成了輸出電路設計，可以實現時鐘占空比調節(jié)，2倍頻，以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時鐘分頻等時鐘頻率合成功能。
上傳時間： 2013-06-10
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自20世紀80年代以來，正交頻分復用技術不但在廣播式數字音頻和視頻領域得到廣泛的應用，而且已經成為無線局域網標準(例如IEEE802.11a和HiperLAN/2等)的一部分。OFDM由于其頻譜利用率高，成本低等原因越來越受到人們的關注。隨著人們對通信數據化、寬帶化、個人化和移動化需求的增強，OFDM技術在綜合無線接入領域將會獲得越來越廣泛的應用。人們開始集中越來越多的精力開發(fā)OFDM技術在移動通信領域的應用，本文也是基于無線通信平臺上的OFDM技術的運用。 本文的所有內容都是建立在空地數據無線通信系統(tǒng)下行鏈路FPGA實現基礎上的。本文作者的主要工作集中在鏈路接收端的FPGA實現和調試上。主要包括幀同步(時間同步)算法的研究與設計、OFDM頻率同步算法的研究與設計以及同步模塊、OFDM解調模塊、QAM解調模塊的FPGA實現。最終實現高速數字圖像傳輸系統(tǒng)下行鏈路在無線環(huán)境中連通。 對于無線移動通信系統(tǒng)而言，多普勒頻移、收發(fā)設備的本地載頻偏差均可能破壞OFDM系統(tǒng)子載波之間的正交性，從而導致ICI，影響系統(tǒng)性能。另外，由于OFDM系統(tǒng)大多采用IFFT/FFT實現調制解調，因此在接收方確定FFT的起點對數據的正確解調也至關重要。同步技術即是針對系統(tǒng)中存在的定時偏差、頻率偏差進行定時、頻偏的估計與補償，來減少各種同步偏差對系統(tǒng)性能的影響。在OFDM實現的關鍵技術中，同步技術是十分重要的一部分。本文花費了三個章節(jié)闡述了同步技術的原理、算法和實現方法。 目前OFDM系統(tǒng)的載波同步方案，可以歸納為三大類：輔助數據類，盲估計類和基于循環(huán)前綴的半盲估計類。本文首先分析了各種載波同步方案的優(yōu)缺點，并舉例說明了各個載波同步方式的實現方法。然后具體闡述了本文在FPGA平臺上實現的OFDM接收端同步的同步方式，包括其具體算法和FPGA實現結構。本文所采用的幀同步和頻率同步方案都是采用輔助數據類的，在闡述其具體算法的同時對算法在不同參數和不同形式下的性能做出了仿真對比分析。 OFDM的解調采用FFT算法，在FPGA上的實現是十分方便的。本文主要闡述其實現結構，重點放在提取有效數據部分有效數據位置的推導過程。最后介紹了本文實現QAM軟解調的解調方法。 本文闡述算法采用先提出原理，然后給出具體公式，再根據公式中的系數和變量分析算法性能的方式。在闡述實現方式時首先給出實現框圖，然后對框圖中比較重要或者復雜的部分進行詳細闡述。在介紹完每個模塊實現方式之后給出了仿真或者上板結果，最后再給出整體測試結果。
上傳時間： 2013-06-26
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隨著我國國民經濟的高速發(fā)展，國內高速公路、城市道路、停車場建設越來越多，對交通控制、安全管理的要求也日益提高，智能交通系統(tǒng)( IntelligentTransportation Systems，簡稱ITS)已成為當前交通管理發(fā)展的主要方向，而車牌識別系統(tǒng)(License Plate Recognition System，簡稱LPRS)技術作為智能交通系統(tǒng)的核心，起著舉足輕重的作用，可以被廣泛地應用于高速公路自動收費(ElectronicToll Collection，簡稱ETC)、停車場安全管理、被盜車輛的追蹤、車流統(tǒng)計等。 目前，車牌識別系統(tǒng)大多都是基于PC平臺的，其優(yōu)勢是實現容易，但是成本高、實時性不強、穩(wěn)定性不高等缺點使其不能廣泛推廣。為了克服以上的缺點，且滿足識別速度和識別率的要求，本文在原有車牌識別硬件系統(tǒng)設計的基礎上做了一定的改進(原系統(tǒng)在圖像采集、接口通信、系統(tǒng)穩(wěn)定、脫機工作等方面存在一定問題)，與團隊成員一起設計出了新的車牌識別硬件系統(tǒng)，采用單DSP+FPGA和雙DSP+FPGA雙板子的方式來共同實現(本人負責單DSP+FPGA的原理圖和PCB繪制，另一成員負責雙DSP+FPGA的原理圖和PCB繪制)。 本文所涉及的該車牌硬件系統(tǒng)，主要工作由以下幾個部分組成： 1.團隊共同完成了新車牌識別系統(tǒng)的硬件設計，采用兩個板子實現。其中，本人負責單DSP+FPGA板子繪制。 2.團隊一起完成了整個系統(tǒng)的硬件電路調試。主要分為如下模塊進行調試：電源，DSP，FPGA，SAA7113H視頻解碼器，LCD液晶顯示和UART接口等。 3.負責完成了整個系統(tǒng)的DSP應用程序設計。采用DSP/BIOS操作系統(tǒng)來構建系統(tǒng)的框架，添加了多個任務對象進行管理系統(tǒng)的調度；用CSL編寫了DSP上的底層驅動：完成了車牌識別算法在DSP上的移植與優(yōu)化。 4.參與完成了部分FPGA程序的開發(fā)，主要包括圖像采集、存儲、傳輸幾個模塊等。 最終，本系統(tǒng)實現了高效、快速的車牌識別，各模塊工作穩(wěn)定，能脫機實現圖像采集、傳輸、識別、結果輸出和顯示為一體化的功能；為以后進行高性能的車牌識別算法開發(fā)提供了一個很好的硬件平臺。
上傳時間： 2013-04-24
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