進入20世紀90年代后，隨著全球信息化、智能化、網(wǎng)絡化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術獲得了前所未有的發(fā)展空間。 嵌入式系統(tǒng)的最大特點之_是其所具有的目的性或針對性，即每一套嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)設計都有其特殊的應用場合與特定功能，這也是嵌入式系統(tǒng)與通剛的計算機系統(tǒng)最主要的區(qū)別。由于嵌入式系統(tǒng)是為特定的目的而設計的，且常常受到體積、成本、功能、處理能力等各種條件的限制。因此，如果可以最大限度地提高應用系統(tǒng)硬件上和軟件上的靈活性，就可以用最低的成本，最少的時間，快速的完成功能的轉換。 本課題的目的在于提出并設計一種基于ARM(Advanced RISC Machines)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)的可擴展功能嵌入式系統(tǒng)平臺，并完成了系統(tǒng)的硬件設計和PCI(Peripheral Component Interconnect)橋的固件設計。設計過程中采用美國ALTIUM公司的ALTIUM DESIGNER 6.0 EDA軟件開發(fā)了系統(tǒng)的硬件部分。在整個硬件開發(fā)環(huán)節(jié)中，充分采用高速PCB(Printed Circuit Board)的設計原則，并進行全面的電路仿真試驗，保證了硬件系統(tǒng)的高度可靠性。本系統(tǒng)承襲了ARM7系列處理器高性能、低功耗、低成本的優(yōu)點，并充分考慮到用戶的需要，擴展了多種常用的外部設備接口以及藍牙無線接口等，為將米各種可能的應用提供了完善的硬件基礎。概括總結起來本文具體工作如下： 1．完全自主設計了具有高擴展性的基于LPC2292嵌入式處理器的嵌入式系統(tǒng)應用開發(fā)平臺。基于該硬件平臺，可以實現(xiàn)許多基于ARM架構處理器的嵌入式應剛而無需對硬什系統(tǒng)作出大的改變，如多協(xié)議轉換器、CAN(Control Area Network)總線網(wǎng)關、以太網(wǎng)關、各種工業(yè)控制應用等。并在具體的設計實踐中，總結出了嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的設計原則及設計方法。 2．完成了基于CPLD的PCI橋接芯片的同什設計，在ARM硬件平臺上成功擴展了PCI設備，成功解決了ARM處理器和PCI從設備之間通訊的問題。 3．完成了對所開發(fā)的嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的測試工作，完成了基于AT89C51的PCI測試卡軟硬件設計。基于此測試卡，可以實現(xiàn)對系統(tǒng)中的PCI通訊功能進行有效測試，以保證整個硬件系統(tǒng)正常、高效、穩(wěn)定地運行。本系統(tǒng)的設計完成，使其可以作為嵌入式應用的二次開發(fā)或實驗平臺，用于工業(yè)產品開發(fā)及高校相關專業(yè)的實踐教學。
標簽： CPLD ARM 擴展 嵌入式系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-05-22
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按照公安部規(guī)定，我國從 2004 年開始換發(fā)第二代居民身份證，預計到 2008 年基本完成第二代居民身份證的換發(fā)工作。第二代身份證與第一代身份證最大的區(qū)別在于：它的內部嵌入了一枚指甲蓋大小的非接觸式 IC 芯片，該芯片內存儲有姓名、性別等9項信息。本課題設計出一款基于 ARM 和 GPRS 技術的第二代身份證無線手持閱讀器，該閱讀器能讀出第二代身份證內 IC 卡信息，并可通過 GPRS 網(wǎng)絡將信息進行無線傳輸。 本文以該閱讀器的設計為主線，論述的主要內容如下： 1．介紹了課題背景及意義。全國 9 億第二代身份證的換發(fā)，必然帶來各行業(yè)對閱讀器的大量需求，而現(xiàn)有閱讀器的弊端促使了對閱讀器做更深入的研究。 2．介紹了相關概念及技術，包括：無線射頻識別技術、ISO/IEC14443 協(xié)議、嵌入式系統(tǒng)、ARM、GPRS技術等。 3．詳細介紹了該閱讀器的硬件設計方法，并給出主要硬件模塊電路原理圖及其 PCB 板設計方法，同時也簡單介紹了硬件的焊接和調試過程。 4．詳細介紹了該閱讀器的軟件設計方法，包括：讀卡模塊驅動程序、GPRS 模塊驅動程序、人機對話模塊驅動程序、I/O 口驅動程序的流程圖和部分代碼。 5．為使該閱讀器安全可靠地運行，對閱讀器進行了各種功能測試，包括：讀卡功能、GPRS 數(shù)據(jù)傳輸功能、人機接口功能。 通過功能測試，該閱讀器能準確讀取第二代身份證內信息并通過GPRS 網(wǎng)絡成功將信息發(fā)送出去。該閱讀器與市面上現(xiàn)有的閱讀器相比，具有可脫機操作、無線傳輸、小巧靈便的優(yōu)點。由于該閱讀器軟件采用模塊化的設計方法，可以方便移植到其他非接觸卡閱讀器中，因此本閱讀器具有非常廣泛的應用前景。
上傳時間： 2013-06-10
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近幾年來，旅游業(yè)在國內迅速發(fā)展，已成為規(guī)模最大的產業(yè)之一，在拉動內需，刺激消費，發(fā)展經(jīng)濟，推動城市化進程中正發(fā)揮著極其重要的作用。然而旅游服務和旅游咨詢跟不上社會的發(fā)展需求，游客在旅途中存在各種不便。把嵌入式技術和嵌入式GIS技術結合的電子導游系統(tǒng)，能給游客提供各種旅途服務，方便游客出門旅游。 本文依托浙江省科技計劃重點項目開展研究，在開源軟件基礎上開發(fā)電子導游系統(tǒng)，以有效降低產品價格，適應社會需要。以廣州斯道S3C2410 ARM開發(fā)板為底層硬件，采用Linux嵌入操作系統(tǒng)為軟件平臺，利用QT/Embedded GUI為圖形界面，對MapInfo文件格式進行轉換，使之適應嵌入式系統(tǒng)。通過C/C++編程開發(fā)嵌入式GIS模塊和電子導游應用軟件模塊；把硬件、軟件相結合，使電子地圖顯示在觸摸屏上；最終實現(xiàn)了景點查詢和介紹、景區(qū)路徑規(guī)劃、距離測量、GIS操作等功能。 本文的主要研究工作有：第一在ARM S3C2410開發(fā)板上移植Linux內核及驅動程序。第二在自由軟件Linux平臺下研究和開發(fā)嵌入式GIS模塊。第三在QT/Embedded GUI圖形界面下開發(fā)電子導游應用軟件。第四研究和設計基于模擬退火算法的景區(qū)路徑規(guī)劃算法。 最后，將本文的研究成果在西湖景區(qū)電子導游原型系統(tǒng)中實現(xiàn)，并取得良好效果。
上傳時間： 2013-08-02
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波前處理機是自適應光學系統(tǒng)中實時信號處理和運算的核心，隨著自適應光學系統(tǒng)得發(fā)展，波前傳感器的采樣頻率越來越高，這就要求波前處理機必須有更強的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實時性。在整個波前處理機的工作流程中，對CCD傳來的實時圖像數(shù)據(jù)進行實時處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實時性，那么后續(xù)的處理過程都無從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺，對波前處理機性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國內外圖像處理技術的應用和發(fā)展狀況，接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結構、特點和模型，并通過分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點，提出了基于DSP和FPGA芯片的實時圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機模式的圖像處理系統(tǒng)，發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢，能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實時性能，同時也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設計目的、應用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統(tǒng)架構、邏輯結構、硬件各功能模塊組成等方面詳細介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設計，并分析了包括各種參數(shù)指標選擇、連接方式在內的具體設計方法以及應該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎上，在制作PCB電路板的過程中，針對高速電路設計中易出現(xiàn)的問題，詳細分析了高速PCB設計中的信號完整性問題，包括反射、串擾等，說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法，進行了一定的理論和技術探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設計，包括了圖像采集模塊的工作原理、設計方案和SDRAM控制器的設計，介紹了SDRAM的基本操作和工作時序，重點闡述系統(tǒng)中可編程器件內部模塊化SDRAM控制器的設計及仿真結果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測試及調試流程，并給出了部分的調試結果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點有：實時性、高速性。硬件設計的執(zhí)行速度，在高速DSP和FPGA中實現(xiàn)信號處理算法程序，保證了系統(tǒng)實時性的實現(xiàn)；性價比高。自行研究設計的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實時圖像處理的需求。
上傳時間： 2013-04-24
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本論文設計了一種基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器,濾波器實現(xiàn)低通濾波,截止頻率為1MHz,通帶波紋小于1 dB,阻帶最大衰減為-40 dB,輸入輸出數(shù)據(jù)為8位二進制,采樣頻率為10MHz。 論文首先簡要介紹了數(shù)字濾波器的基本原理和線性FIR數(shù)字濾波器的性質、結構,根據(jù)濾波器的性能要求選擇窗函數(shù)、確定系數(shù),在算法上為了滿足數(shù)字濾波器的要求,對系數(shù)放大512倍并取整,并用Matlab對數(shù)字濾波器原理進行了證明。同時簡述了EDA技術和FPGA設計流程。 其次,論文說明了FIR數(shù)字濾波器模塊的劃分,并用Verilog語言在Modelsim環(huán)境下進行了功能測試。對于數(shù)字濾波器系數(shù)中的-1,-2,4這些簡單的系數(shù)乘法直接進行移位和取反,可以極大的節(jié)省資源和優(yōu)化設計。而對普通系數(shù)乘法采用4-BANT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速實現(xiàn)了乘積的運算；另外,在本設計進行部分積累加時,采用舍取冗余位,主要是根據(jù)設計時已對系數(shù)進行了放大,而輸出時又要將結果相應的縮小,所以在累加時,提前對部分積縮小,從而減少了運算量,從時間和資源上都得到了優(yōu)化。 論文的最后分別用Modelsim和Quartus II進行了FIR數(shù)字濾波器的前仿真和后仿真,將仿真的結果和Matlab中原理驗證時得到的理想值進行了比較,并對所產生的誤差進行了分析。仿真結果表明：本16階FIR數(shù)字濾波器設計能夠實現(xiàn)截止頻率為1MHz的低通濾波,并且工作頻率可達150MHz以上。
上傳時間： 2013-07-15
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激光測距是隨著激光技術的出現(xiàn)而發(fā)展起來的一種精密測量技術，因其良好的精確度特性廣泛地應用在軍事和民用領域。但傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)大多采用分立的單元電路搭建而成，不僅造成了開發(fā)成本較高，電路較復雜，調試困難等諸多問題，而且這種系統(tǒng)體積和重量較大，嚴重阻礙了激光測距系統(tǒng)的普及應用，因此近年來激光測距技術向著小型化和集成化的方向發(fā)展。本文就旨在找出一種激光測距的集成化方案，將激光接收電路部分集成為一個專用集成電路，使傳統(tǒng)的激光測距系統(tǒng)簡化成三個部分，激光器LD、接收PD和一片集成電路芯片。 本文設計的激光測距系統(tǒng)基于相位差式激光測距原理，綜合當前所有的測相技術，提出了一種基于FPGA的芯片運用DCM的動態(tài)移相功能實現(xiàn)相位差測量的方法。該方法實現(xiàn)起來方便快捷，無需復雜的過程計算，不僅能夠達到較高的測距精度，同時可以大大簡化外圍電路的設計，使測距系統(tǒng)達到最大程度的集成化，滿足了近年來激光測距系統(tǒng)向小型化和集成化方向發(fā)展的要求，除此，該方法還可以減少環(huán)境因素對測距誤差的影響，降低測距系統(tǒng)對測試環(huán)境的要求。本論文的創(chuàng)新點有： 1.基于方波實現(xiàn)激光的調制和發(fā)射，簡化了復雜的外圍電路設計； 2.激光測距的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在一片F(xiàn)PGA芯片上實現(xiàn)，便于系統(tǒng)的集成。 在基于DCM的激光測距方案中，本文詳細的敘述了利用DCM測相的基本原理，并給出了由相位信息得到距離信息的計算過程，然后將利用不同測尺測得的結果進行合成，并最終將距離的二進制信息轉換成十進制顯示出來。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro開發(fā)板做為開發(fā)平臺，通過編程和仿真驗證了該測距方案的可行性。在采用多次測量求平均值的情況下，該測距方案的測距精度可以達到3mm，測距量程可達100m。該方案設計新穎，可將整個的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在FPGA芯片中實現(xiàn)，為最終的專用集成芯片的設計打下了基礎，有利于測距系統(tǒng)的集成單片化。
標簽： FPGA 激光測距 數(shù)據(jù)處理
上傳時間： 2013-06-20
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在視頻傳輸系統(tǒng)中，最大障礙是視頻數(shù)據(jù)的大數(shù)據(jù)量傳輸。故壓縮就顯得尤為必要。MJPEG是以25幀每秒傳輸?shù)腏PEG圖像。本文根據(jù)JPEG基本壓縮模式，通過前端圖像采集芯片輸出標準的4：2：2格式的圖像流，在XILINX公司的SPARTAN IIE芯片下壓縮，獲得了良好效果，壓縮比達到10：1。中間的各個環(huán)節(jié)同MATLAB下同等壓縮相比，除了精度上有點差別外，基本一致。同專用芯片相比，比專用芯片靈活得多，F(xiàn)PGA內部全部是可編程，燒寫不同的程序便可實現(xiàn)不同的壓縮。同DSP相比，壓縮時間極大的提高，同周霖的“基于DSP技術的靜態(tài)圖像壓縮編碼”一文中編碼所需的時間進行比較(DCT變換消耗4224個指令，量化Z排序耗960指令，huffman編碼至少耗1400指令)，假設令其采用6000系列DSP，指令周期為6ns，運算速度為1336MIPS。壓縮一個8*8DCT塊，采用高檔的DSP，消耗39tJs，而采用27M的FPGA只需6us，若采用FPGA內部自帶的DLL將時鐘倍頻到54M，則只需要3us．本設計同傳統(tǒng)的壓縮實現(xiàn)方式相比，在速度和靈活性上有了極大的提高。
上傳時間： 2013-04-24
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正交頻分復用(OFDM)技術是一種多載波數(shù)字調制技術，具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強、成本低等特點，適合無線通信的高速化、寬帶化及移動化的需求，將成為下一代無線通信系統(tǒng)(4G)的核心調制傳輸技術。 本文首先描述了OFDM技術的基本原理。對OFDM的調制解調以及其中涉及的特性和關鍵技術等做了理論上的分析，指出了OFDM區(qū)別于其他調制技術的巨大優(yōu)勢；然后針對OFDM中的信道估計技術，深入分析了基于FFT級聯(lián)的信道估計理論和基于聯(lián)合最大似然函數(shù)的半盲分組估計理論，在此基礎上詳細研究描述了用于OFDM系統(tǒng)的迭代的最大似然估計算法，并利用Matlab做了相應的仿真比較，驗證了它們的有效性。 而后，在Matlab中應用Simulink工具構建OFDM系統(tǒng)仿真平臺。在此平臺上，對OFDM系統(tǒng)在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數(shù)下進行了仿真，并給出了數(shù)據(jù)曲線，通過分析結果可正確評價OFDM系統(tǒng)在多個方面的性能。 在綜合了OFDM的系統(tǒng)架構和仿真分析之后，設計并實現(xiàn)了基于FPGA的OFDM調制解調系統(tǒng)。首先根據(jù)802.16協(xié)議和OFDM系統(tǒng)的具體要求，設定了合理的參數(shù)；然后從調制器和解調器的具體組成模塊入手，對串/并轉換，QPSK映射，過采樣處理，插入導頻，添加循環(huán)前綴，IFFT/FFT，幀同步檢測等各個模塊進行硬件設計，詳細介紹了各個模塊的設計和實現(xiàn)過程，并給出了相應的仿真波形和參數(shù)說明。其中，針對定點運算的局限性，為系統(tǒng)設計并自定義了24位的浮點運算格式，參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運算，在系統(tǒng)參數(shù)允許的范圍內，充分利用了有限資源，提高了系統(tǒng)運算精度；然后重點描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進、優(yōu)化和設計實現(xiàn)，針對原始快速傅立葉變換FPGA實現(xiàn)算法運算空閑時間過多，資源占用較大的問題，提出了帶有流水作業(yè)功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優(yōu)化算法設計方案，使之運用于OFDM基帶處理系統(tǒng)當中并加以實現(xiàn)，結果滿足系統(tǒng)參數(shù)的需求。最后以理論分析為依據(jù)，對整個OFDM的基帶處理系統(tǒng)進行了系統(tǒng)調試與性能分析，證明了設計的可行性。 綜上所述，本文完成了一個基于FPGA的OFDM基帶處理系統(tǒng)的設計、仿真和實現(xiàn)。本設計為OFDM通信系統(tǒng)的進一步改進提供了大量有用的數(shù)據(jù)。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著紅外焦平面陣列的不斷發(fā)展，紅外技術的應用范圍將越來越廣泛。焦平面面陣探測器的一個最大的缺點是固有的非均勻性。本文首先介紹了紅外熱成像技術的發(fā)展，討論了紅外焦平面陣列的基本原理和工作方式，分析了紅外非均勻性產生的原因。其次研究了幾種主要的非均勻校正方法以及焦平面陣列元的盲元檢測和補償?shù)姆椒ǎ瑢t外圖像處理技術做了研究。 本文研究的探測器是法國ULIS公司的320×240非制冷微測輻射熱計焦平面陣列探測器。主要研究對其輸出信號進行非均勻性校正和圖像增強。最后針對這一課題編寫了基于FPGA的兩點校正、兩點加一點校正、全局非均勻校正算法和紅外圖像直方圖均衡化增強程序，并對三種校正方法做了比較。
上傳時間： 2013-08-03
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在傳統(tǒng)的數(shù)字傳輸系統(tǒng)中，糾錯編碼與調制是各自獨立設計并實現(xiàn)的，譯碼與解調也是如此。80年代初，Ungerboeck根據(jù)調制解調與糾錯編碼的特點，提出了一種新的思想，稱作網(wǎng)格編碼調制，記為TCM。它是將調制解調與糾錯編碼當成一個整體來設計。它的中心思想是：采用編碼方法將信號空間做最佳分割，使已調信號矢量端點間有最大的距離。這樣就可以在相同發(fā)射功率、相同有效性的條件下提高信息傳輸?shù)目煽啃裕貏e適用于頻帶受限和功率受限信道。它在衛(wèi)星通信和移動通信中的應用又使它成為研究熱點。 本文介紹了TCM編碼調制的基本原理，在此基礎上提出了一種新的TCM編碼的方法；介紹了卷積碼Viterbi譯碼的基本原理和步驟，在此基礎上分析了TCM的Viterbi譯碼的特點；研究了TCM在高斯白噪聲條件下的誤碼性能及其編碼增益，并在MATLAB上仿真來進行驗證；介紹了數(shù)字邏輯設計的基本方法和流程，在此基礎上介紹了基于FPGA的TCM系統(tǒng)的各個模塊。
標簽： FPGA 網(wǎng)格編碼 調制技術
上傳時間： 2013-07-26
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