指令集仿真器是目前嵌入式系統(tǒng)研究中一個極其重要的領域，一個靈活高效且準確度高的仿真器不僅可以實現(xiàn)對嵌入式系統(tǒng)硬件環(huán)境的仿真，而且是現(xiàn)代微處理器結構設計過程中性能評估的重要工具. 仿真器的性能已經(jīng)成為影響整個設計效率的重要因素，在現(xiàn)有的指令集仿真技術中，編譯型仿真技術雖然可以獲得高的仿真速度，但其對應用的假設過于嚴格，限制了其在商業(yè)領域中的應用；解釋型仿真器雖被普遍使用，但其缺點也很明顯，由于模擬過程中需要耗費大量時間用于指令譯碼，解釋型模擬器速度往往很有限，使用性能較低。由此可見，如何減少仿真過程中的指令譯碼時間，是提高仿真器的性能的關鍵。 本文旨在提出一個指令集仿真器的原型，重點解決指令解碼過程中的速度瓶頸，在其基礎可以進行擴充和改進，以適應不同硬件平臺的需要。文章首先從ARM指令集的指令功能和編碼格式入手，通過分析和比較找出了一般常用指令的編碼和實現(xiàn)規(guī)律，并在此基礎上進行了高級語言的描述，其后提出了改進版解釋型指令集仿真器的設計方案，包括為提高仿真器性能，減少譯碼時間，創(chuàng)新性的在流程設計中加入了預解碼的步驟，同時用自己設計的壓縮算法解決了因預解碼產生大量譯碼信息而帶來的內存過度消耗難題。接下來，描述了仿真器的實現(xiàn)，包括指令的取指、譯碼、執(zhí)行等基本功能，并著重描述了如何通過劃分存儲域和存儲塊的方式模擬真實存儲器的讀寫訪問實現(xiàn)。 另外，需要特別指出的是，針對仿真器中普遍存在的調試難問題，本文從一線程序開發(fā)人員的角度，在調試模塊的設計中除了斷點設置、程序暫停、恢復等基本功能外，還添加了各類監(jiān)視設備和程序跟蹤的功能，以期能提高本仿真器的實用性。 在文章的結尾，提出了仿真器的驗證方案，并按照該方案對仿真器進行了功能和性能上的驗證，最后對進一步的工作進行了展望。
上傳時間： 2013-08-02
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SoC(System On a Chip)又稱為片上系統(tǒng)，是指將微處理器、模擬IP核、數(shù)字IP核和存儲器（或片外存儲器接口）集成在單一芯片上。SoC產品不斷朝著體積小、功能強的方向發(fā)展，芯片內部整合越來越多的功能。ARM架構作為嵌入式系統(tǒng)流行的應用，其應用的擴展面臨軟件擴充的問題，而X86平臺上卻有很多軟件資源。若將已有的X86軟件移植到ARM平臺，則可以在一定程度上解決軟件擴充的問題。 本論文針對X86指令在ARM中兼容的應用，以智能手機的應用為例，提出了基于ARM嵌入式平臺，使用X86指令到ARM指令的二進制翻譯模塊，達到對X86指令的兼容。主要研究ARM公司的片上總線系統(tǒng)——AMBA AHB和AMBA APB片上總線標準。對Multi-layer總線結構進行研究，分析了Multi-layer AHB系統(tǒng)中使用的Bus Matrix模塊的結構，從Bus Matrix模塊的內部矩陣結構和系統(tǒng)架構兩方面針對系統(tǒng)的特點作出優(yōu)化。 最后介紹了論文采用的事物級模型與Verilog HDL協(xié)同仿真的方法和系統(tǒng)的控制過程，通過仿真結果的比較，驗證了利用二進制翻譯模塊實現(xiàn)X86指令執(zhí)行的可行性和優(yōu)化后的架構較適合于X86翻譯系統(tǒng)的應用。
上傳時間： 2013-06-28
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溫室技術是我國實現(xiàn)農業(yè)信息化的重要環(huán)節(jié)，溫度是溫室中的重要環(huán)境參數(shù)。實時控制是指在規(guī)定的時間內，系統(tǒng)必須做出相應的響應，是現(xiàn)代溫室控制發(fā)展的更高要求。隨著精細農業(yè)的發(fā)展，傳統(tǒng)的大棚已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代高精度、快速采集及響應的要求，由于溫度的滯后性和難調控性，溫度實時控制一直是溫室控制的一大難題。 本課題整合了CPID與ARM的優(yōu)點，提出運用CPID硬件來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集，移植實時操作系統(tǒng)到ARM來實現(xiàn)復雜算法控制，采用高精度數(shù)字傳感器DS18820，并設計出混合PID模糊控制器來實現(xiàn)溫室的變溫管理，這對于現(xiàn)代溫室的智能化控制有著十分重要的實際意義。較傳統(tǒng)溫室，優(yōu)點在于(1)它改變以往依靠單片機軟件來實現(xiàn)傳感器周期性采集，改用CPID硬件產生數(shù)字傳感器所需的讀寫時序，這種“以硬代軟”的方案實時性好，且大大避免了軟件運行時的不穩(wěn)定性、系統(tǒng)冗余等先天缺陷。(2)操作系統(tǒng)能實現(xiàn)多任務、多線程以及友好的人機界面。 試驗以華中農業(yè)大學的華北型機械通風式連棟塑料溫室為試驗模型，選擇了ALTERA公司的EPM7128SLC84-15芯片和SAMSUNG公司的S3C44BOX芯片為目標板，以PC機為宿主機，設計了實時溫度控制平臺。 主要工作： (1)概述了溫度實時測控的必要性并介紹了CPLD、ARM技術及嵌入式實時操作系統(tǒng)的發(fā)展。 (2)介紹了溫度采集模塊及CPLD與ARM通訊接口模塊的設計。 (3)通過ARM存儲模塊、LCD顯示模塊、串口模塊、Rt18019AS網(wǎng)口模塊、uClinux操作系統(tǒng)模塊等系統(tǒng)完成了本試驗平臺。 (4)介紹混合PID模糊控制算法并通過Simulink工具箱進行了仿真，得出混合PID模糊控制器較經(jīng)典PID控制具有更快的動態(tài)響應、更小超調、抗干擾強的結論。 (5)最后，通過試驗數(shù)據(jù)驗證了整套系統(tǒng)實時采集的穩(wěn)定性及可靠性，指出了本課題的不足之處和待改善的問題。
標簽： ARMCPLD 農業(yè) 溫度 實時控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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心血管系統(tǒng)疾病是現(xiàn)今世界上發(fā)病率和死亡率最高的疾病之一。T波交替(T-wavealtemans,TWA)作為一種非穩(wěn)態(tài)的心電變異性現(xiàn)象，是指心電T波段振幅、形態(tài)甚至極性逐拍交替變化。大量研究表明，TWA與室性心律失常、心臟性猝死等有直接密切的關系，已成為一種無創(chuàng)獨立性預測指標。隨著數(shù)字信號處理技術和計算機技術的迅速發(fā)展，微伏級的TWA已經(jīng)可以被檢出，并且精度越來越高。本文以T波交替檢測為中心，基于ARM給出了T波交替檢測技術原理性樣機的硬件及軟件，實現(xiàn)實時監(jiān)護的目的。 在TWA檢測研究中，需要對心電信號進行預處理，即信號去噪和特征點檢測。小波分析以其多分辨率的特性和表征時頻兩域信號局部特征的能力成為我們選取的心電信號自動分析手段。文中采用小波變換將原始心電信號分解為不同頻段的細節(jié)信號，根據(jù)三種主要噪聲的不同能量分布，采用自適應閾值和軟硬閾值折衷處理策略用閾值濾波方法對原始信號進行去噪處理：同時基于心電信號的特征點R峰對應于Mexican-hat小波變換的極值點，因此我們使用Mexican-hat小波檢測R峰，通過附加檢測方案確保了位置的準確性，并根據(jù)需要提出了T波矩陣提取方法。 隨后文章介紹了T波交替的產生機理及研究進展，分別從臨床應用和檢測方法上展現(xiàn)了目前TWA的發(fā)展進程，并利用了譜分析法、相關分析法和移動平均修正算法分別從時域和頻域對一些樣本數(shù)據(jù)進行T波交替檢測。在檢測中譜分析法抗噪能力較強，但作為一種頻域檢測方法，無法檢測非穩(wěn)態(tài)TWA信號，而相關分析法受呼吸、噪聲影響較大，數(shù)據(jù)要求較高，因此可以在譜分析檢測為陽性TWA基礎上，再對信號進行相關分析，從而克服自身算法缺陷，確定交替幅度和時間段。最后對影響檢測結果的因素進行討論研究，從而降低檢測誤差。 文章還設計了T波交替檢測技術原理性樣機的關鍵部分電路和軟件框架。硬件部分圍繞ARM核的Samsung S3C44BOX為核心，設計了該樣機的關鍵電路，包括采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊(外部存儲電路、通信接口電路等)。其中在采集模塊中針對心電信號是微弱信號并且干擾大的特點，采用了具有高共模抑制比和高輸入阻抗的分級放大電路，有效的提取了信號分量：A/D轉換電路保證了信號量化的高精度。利用USB接口芯片和刪內部異步串行通訊實現(xiàn)系統(tǒng)與外界聯(lián)系。系統(tǒng)軟件中首先介紹了系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境，然后給出了心電信號分析及處理程序設計流程圖及實現(xiàn)，使它們共同完成系統(tǒng)的軟件監(jiān)護功能。
上傳時間： 2013-07-27
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地鐵信號設備中輸入輸出設備是信號邏輯和現(xiàn)場設備之間的接口，有著四高（高安全，高可靠，高可維護，高可用）要求，目前信號系統(tǒng)廠家的傳統(tǒng)做法是整個信號系統(tǒng)產品由一家公司來完成，可是隨著技算機技術的快速發(fā)展，邏輯部份目前已可以采用通用COTS產品，而輸入輸出部分還是需要各個信號廠家自己設計和生產，因此設計出一款通用型的輸入輸出控制器已成地鐵行業(yè)的發(fā)展方向。 為了滿足以上要求，本文從實際應用角度出發(fā)，使信號系統(tǒng)的產品更加的開放透明，設計出基于ARM的地鐵用安全型的智能I/O，從而使信號系統(tǒng)設計可以方便地和現(xiàn)場信號設備接口。 在硬件上采用冗余設計，以ARM為主處理器，整個系統(tǒng)無單點硬件故障，采集部分采用動態(tài)異或輸入設計，驅動部分采用安全驅動設計。 基于ARM的地鐵用安全智能I/O嚴格遵循歐洲鐵路信號產品的標準，使系統(tǒng)的安全性，可靠性，可用性和可維護性有了充分的保障。 本文主要介紹了地鐵用安全型智能I/O控制器的設計和實現(xiàn)，包括設計思想，具體實施，硬件和軟件的設計等。
上傳時間： 2013-06-12
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視頻監(jiān)控以其直觀方便、準確、信息內容豐富而廣泛應用于許多場合，已經(jīng)滲透到交通、城市治安、國防等多種領域，甚至家庭安防，在人們的日常生活中扮演著越來越重要的作用。 由于傳統(tǒng)的視頻監(jiān)控系統(tǒng)存在著結構復雜、穩(wěn)定性可靠性不高、價格昂貴而且傳輸距離明顯受限的缺點。近年來，隨著計算機、網(wǎng)絡、電子與通信、圖像處理等技術的飛速發(fā)展，嵌入式網(wǎng)絡視頻監(jiān)控技術應用而生。 本文針對視頻監(jiān)控系統(tǒng)的實際需求，結合嵌入式技術、圖像處理技術和網(wǎng)絡技術，設計并實現(xiàn)了一種實時性好、可靠性高、成本低的嵌入式網(wǎng)絡視頻監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)以ARM9微處理器作為硬件平臺，以具有開發(fā)資源豐富、免費等優(yōu)勢的Linux操作系統(tǒng)作為軟件開發(fā)平臺。該系統(tǒng)采用以太網(wǎng)作為網(wǎng)絡傳輸介質，并使用TCP/IP網(wǎng)絡協(xié)議。視頻數(shù)據(jù)的傳輸協(xié)議選擇了支持組播技術的RTP/RTCP傳輸協(xié)議，客戶端在Linux下實現(xiàn)了基于SDL庫視頻顯示。 論文首先描述了嵌入式系統(tǒng)與視頻監(jiān)控技術的發(fā)展及相關技術，分析了國內外視頻監(jiān)控系統(tǒng)的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，對視頻監(jiān)控系統(tǒng)研究的背景和意義進行了闡述，并討論了幾種常見的視頻監(jiān)控解決方案，對幾種目前流行的視頻壓縮算法進行了對比；然后，提出了嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)的軟、硬件總體架構，并逐步對硬件平臺和軟件模塊設計進行了選擇和細化。其中，硬件平臺根據(jù)視頻數(shù)據(jù)采集以及處理需要選擇了攝像頭和存儲器；軟件設計中，首先完成了嵌入式系統(tǒng)的交叉開發(fā)環(huán)境搭建，針對ARM-Linux特性，完成了在開發(fā)板上操作系統(tǒng)和文件系統(tǒng)等移植，最后完成了Linux下V4L視頻采集、JPEG圖像壓縮、RTP/RTCP網(wǎng)絡傳輸、SDL庫視頻顯示以及avi格式視頻文件保存等。 此外，對系統(tǒng)構建過程中所用到的某些關鍵技木進行了較為詳盡的探討和研究，這對于從事相關科研工作的同仁們具有一定的參考價值。
標簽： ARM 嵌入式 網(wǎng)絡視頻監(jiān)控 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-04-24
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無線數(shù)據(jù)傳輸是指終端和監(jiān)控中心通過無線網(wǎng)絡的方式進行數(shù)據(jù)通信。本文以ARM處理器S3C2440A為核心搭建硬件平臺，選用Linux作為嵌入式操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了基于CDMA網(wǎng)絡的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)。 系統(tǒng)以ARM920T微處理器芯片S3C2440A和CDMA模塊Q2438F為實現(xiàn)核心。論文首先研究了基于S3C2440A微處理器的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的架構，詳細分析了ARM最小系統(tǒng)中各個功能組成模塊；然后建立了嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的arm-linux-gcc交叉編譯環(huán)境，重點研究了Bootloader和Linux內核的配置與編譯，并且在硬件平臺上移植了Linux操作系統(tǒng)。在ARM嵌入式Linux開發(fā)平臺上，研究了基于Video4Linux的USB攝像頭采集圖像的解決方案，即在Linux內核中加載Video4Linux模塊，通過V4L模塊提供的編程接口，操作USB攝像頭設備文件/dev/video0，并且采用內存映射方式截取視頻，完成了圖像采集的軟件設計。此外，論文還研究了在Linux環(huán)境下PPP協(xié)議撥號上網(wǎng)的實現(xiàn)方法，即通過AT指令初始化CDMA模塊，使之附在CDMA網(wǎng)絡上，通過編寫腳本程序的方法建立PPP連接，獲得網(wǎng)絡運營商ISP動態(tài)分配給數(shù)據(jù)傳輸終端的IP地址，從而實現(xiàn)了無線模塊撥號上網(wǎng)功能。在無線終端通過PPP撥號上網(wǎng)后，采用了客戶端/服務器端模式，運行套接字(Socket)應用程序，將設備采集到的圖像數(shù)據(jù)通過CDMA網(wǎng)絡后再經(jīng)過Internet傳送到監(jiān)控中心，實現(xiàn)了傳輸終端和監(jiān)控中心之間的數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。 論文研究和實現(xiàn)的基于ARM嵌入式Linux和CDMA網(wǎng)絡的無線數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)滿足設計要求，達到了預期目標。終端內嵌TCP/IP協(xié)議，可以通過CDMA網(wǎng)絡連接到互聯(lián)網(wǎng)，數(shù)據(jù)傳輸實時性強，為用戶提供透明的數(shù)據(jù)傳輸通道。相比于傳統(tǒng)的傳輸系統(tǒng)，它具有高可靠性、組網(wǎng)方便、可遠程控制等特點，因此在電力自動化、環(huán)保、交通監(jiān)控等領域有著廣泛的應用，特別適用于移動環(huán)境、難于布線的場所和邊遠地區(qū)。
標簽： ARM 嵌入式系統(tǒng) 儀的研制 渦流
上傳時間： 2013-06-11
上傳用戶：gaojiao1999
無線傳感器網(wǎng)絡仿真受到學術界和工業(yè)界越來越廣泛的重視。分析了基于無線傳感器網(wǎng)絡嵌入式操作系統(tǒng)的仿真環(huán)境TOSSIM 的系統(tǒng)結構；并與基于通用網(wǎng)絡仿真環(huán)境ns-2 的無線傳感器網(wǎng)絡仿真方法進行了對比；指
標簽： TOSSIM 無線傳感器網(wǎng)絡 仿真環(huán)境
上傳時間： 2013-05-29
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大氣激光通信是指以激光光波作為載體，大氣作為傳輸介質的光通信系統(tǒng)。在空間大氣激光通信中，由于大氣的散射、吸收，大氣湍流等作用，在激光接收端就會出現(xiàn)光斑抖動、相位起伏等現(xiàn)象，因此研究一種適合在高速率、弱信號條件下處理技術，保證激光信號的誤碼率是有著十分重要的意義。 本文研究了一種基于嵌入式微處理器系統(tǒng)的大氣激光信號處理方法。文章從空間激光發(fā)展現(xiàn)狀及信道環(huán)境出發(fā)，提出了一種采用ARM微處理控制器并在控制器上移植實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，運用浮動閾值算法來減小大氣信道對激光探測的影響的方法。在測試中，取得了比較好的實驗效果。
上傳時間： 2013-04-24
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作為嵌入式系統(tǒng)核心的微處理器，是SOC不可或缺的“心臟”，微處理器的性能直接影響著整個SOC的性能。 與國際先進技術相比，我國在這一領域的研究和開發(fā)工作還相當落后，這直接影響到我國信息產業(yè)的發(fā)展。本著趕超國外先進技術，填補我國在該領域的空白以擺脫受制于國外的目的，我國很多科研單位和公司進行了自己的努力和嘗試。經(jīng)過幾年的探索，已經(jīng)有多種自主知識產權的處理器芯片完成了設計驗證并逐漸進入市場化階段。我國已結束無“芯”的歷史，并向設計出更高性能處理器的目標邁進。 艾科創(chuàng)新微電子公司的VEGA處理器，是公司憑借自己的技術力量和科研水平設計出的一款64位高性能RSIC微處理器。該處理器基于MIPSISA構架，采用五級流水線的設計，并且使用了高性能處理器所廣泛采用的虛擬內存管理技術。設計過程中采用自上而下的方法，根據(jù)其功能將其劃分為取指、譯碼、算術邏輯運算、內存管理、流水線控制和cache控制等幾個功能塊，使得我們在設計中能夠按照其功能和時序要求進行。 本文的首先介紹了MIPS微處理器的特點，通過對MIPS指令集和其五級流水線結構的介紹使得對VEGA的設計有了一個直觀的認識。在此基礎上提出了VEGA的結構劃分以及主要模塊的功能。作為采用虛擬內存管理技術的處理器，文章的主要部分介紹了VEGA的虛擬內存管理技術，將VEGA的內存管理單元(MMU)尤其是內部兩個翻譯后援緩沖(TLB)的設計作為重點給出了流水線處理器設計的方法。結束總體設計并完成仿真后，并不能代表設計的正確性，它還需要我們在實際的硬件平臺上進行驗證。作為論文的又一重點內容，介紹了我們在VEGA驗證過程中使用到的FPGA的主要配置單元，F(xiàn)PGA的設計流程。VEGA的FPGA平臺是一完整的計算機系統(tǒng)，我們利用在線調試軟件XilinxChipscope對其進行了在線調試，修正其錯誤。 經(jīng)過模塊設計到最后的FPGA驗證，VEGA完成了其邏輯設計，經(jīng)過綜合和布局布線等后端流程，VEGA采用0.18工藝流片后達到120MHz的工作頻率，可在其平臺上運行Windows-CE和Linux嵌入式操作系統(tǒng)，達到了預計的設計要求。
上傳時間： 2013-07-07
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