隨著微處理器技術(shù)與信息技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)的應用也進入到國防、工業(yè)、能源、交通以及日常生活中的各個領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)的軟件核心是嵌入式操作系統(tǒng)。然而，國內(nèi)在嵌入式系統(tǒng)軟件開發(fā)上有很多困難，主要有：國外成熟的RTOS大都價格昂貴并且不公開源代碼，用好這些操作系統(tǒng)需對計算機體系結(jié)構(gòu)有深刻理解。針對以上問題，免費公開源代碼的嵌入式操作系統(tǒng)就倍受矚目了，μC/OS-II就是其中之一。μC/OS-II是面向中小型應用的、基于優(yōu)先級的可剝奪嵌入式實時內(nèi)核，其特點是小巧、性能穩(wěn)定、可免費獲得源代碼。 本文在深入研究μC/OS-II內(nèi)核基礎(chǔ)上，將其運用于實際課題，完成了基于ARM架構(gòu)的μC/OS-II移植及實時同步交流采樣的誤差補償研究。本文主要工作內(nèi)容和研究成果如下： 1.剖析了μC/OS-II操作系統(tǒng)內(nèi)核，重點研究了μC/OS-II內(nèi)核的任務(wù)管理與調(diào)度算法機理，得出了μC/OS-II內(nèi)核優(yōu)點：任務(wù)調(diào)度算法簡潔、高效、實時性較好(與Linux相比)。 2.介紹了ARM9體系架構(gòu)，重點講敘了MMU(存儲管理單元)功能。為了提高交流采樣系統(tǒng)的取指令和讀數(shù)據(jù)速度，成功將MMU功能應用于本嵌入式系統(tǒng)中。 3.完成了μC/OS-II操作系統(tǒng)在目標板上的移植，主要用匯編語言編寫了啟動代碼、開關(guān)中斷、任務(wù)切換和首次任務(wù)切換等函數(shù)。 4.針對國內(nèi)外提出的同步交流采樣誤差補償算法的局限性，本文從理論上對同步交流采樣的準確誤差進行了研究，并嘗試根據(jù)被測信號周期的首尾過零點的三角形相似法，求出誤差參數(shù)并對誤差進行補償。此外，考慮到采樣周期△T不均勻，經(jīng)多次采樣后會產(chǎn)生累積誤差，本文也給出了采樣周期△T的優(yōu)化算法。 5.完成了系統(tǒng)硬件設(shè)計，并根據(jù)補償算法和△T優(yōu)化法則，編寫了相應采樣驅(qū)動和串口驅(qū)動。最后對實驗數(shù)據(jù)進行了分析和比較，得出重要結(jié)論：該補償算法實現(xiàn)簡單，計算機工作量小，精度較高。
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無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是一項融合計算機技術(shù)、半導體技術(shù)、通信技術(shù)、傳感器技術(shù)等的新興技術(shù)，它在軍事、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、醫(yī)療、交通等各個領(lǐng)域均有廣闊的應用前景。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)中包含眾多關(guān)鍵技術(shù)，因此需要一種功能強大的節(jié)點支持網(wǎng)絡(luò)的正常運行，為用戶提供多功能的服務(wù)。 目前無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的硬件平臺絕大部分是基于單片機實現(xiàn)的，它們具有有限的存儲和處理能力，只能完成簡單的傳感器數(shù)據(jù)采集、處理和轉(zhuǎn)發(fā)功能。有少部分硬件平臺采用32位的處理器，但是這些平臺的價格昂貴或者靈活性較差，不利于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)的實驗研究及應用的拓展。 基于上述研究現(xiàn)狀，本文設(shè)計并實現(xiàn)一個基于32位ARM處理器和Linux操作系統(tǒng)的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點。該節(jié)點具有強大的存儲、處理能力，而且成本和功耗較低，能夠配合不同類型的傳感器節(jié)點使用，便于二次開發(fā)，對于無線傳感器網(wǎng)絡(luò)各種理論和算法的驗證及實現(xiàn)各種應用有重大意義。論文主要分為三部分： 1、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件設(shè)計：在分析現(xiàn)有硬件平臺缺點的基礎(chǔ)上，設(shè)計本文的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)，進行硬件選型并分析各個模塊的結(jié)構(gòu)和硬件原理，搭建好硬件平臺。 2、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點軟件實現(xiàn)：根據(jù)設(shè)計的無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點硬件結(jié)構(gòu)分析軟件應包含的內(nèi)容及層次結(jié)構(gòu)。由于Linux支持多種體系結(jié)構(gòu)、開源等優(yōu)點，因此本文選擇其作為無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的操作系統(tǒng)，并分層次地實現(xiàn)基于Linux的整個軟件系統(tǒng)，包括引導程序、內(nèi)核、根文件系統(tǒng)、驅(qū)動程序。 3、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)節(jié)點的應用：在1、2部分完成的基本功能上需要擴充具體的應用程序才能將該節(jié)點應用到實際環(huán)境中。這部分首先分析本文所實現(xiàn)的節(jié)點的幾種典型應用場景，然后在該節(jié)點上實現(xiàn)幾種常用的服務(wù)程序，最后設(shè)計并實現(xiàn)質(zhì)心定位應用案例，展示了在此節(jié)點上可方便地實現(xiàn)功能擴充和特定應用開發(fā)，同時也說明了該節(jié)點強大的功能。
標簽： Linuz ARM 無線傳感器網(wǎng)絡(luò) 節(jié)點設(shè)計
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- vii - 8.1.1 實驗目的 315 8.1.2 實驗設(shè)備 315 8.1.3 實驗內(nèi)容 315 8.1.4 實驗原理 315 8.1.5 實驗操作步驟 318 8.1.6 實驗參考程序 319 8.1.7 練習題 321- vi - 6.4 USB 接口實驗 266 6.4.1 實驗目的 266 6.4.2 實驗設(shè)備 267 6.4.3 實驗內(nèi)容 267 6.4.4 實驗原理 267 6.4.5 實驗操作步驟 270 6.4.6 實驗參考程序 272 6.4.7 實驗練習題 280 6.5 SPI接口通訊實驗 281 6.5.1 實驗目的 281 6.5.2 實驗設(shè)備 281 6.5.3 實驗內(nèi)容 281 6.5.4 實驗原理 281 6.5.5 實驗操作步驟 285 6.5.6 實驗參考程序 287 6.5.7 練習題 289 6.6 紅外模塊控制實驗 289 6.6.1 實驗目的 289 6.6.2 實驗設(shè)備 289 6.6.3 實驗內(nèi)容 289 6.6.4 實驗原理 289 6.6.5 實驗操作步驟 291 6.6.6 實驗參考程序 291 6.6.7 練習題 296 第七章 基礎(chǔ)應用實驗 296 7.1 A/D 轉(zhuǎn)換實驗 296 7.1.1 實驗目的 296 7.1.2 實驗設(shè)備 296 7.1.3 實驗內(nèi)容 296 7.1.4 實驗原理 296 7.1.5 實驗設(shè)計 298 7.1.6 實驗操作步驟 299 7.1.7 實驗參考程序 300 7.1.8 練習題 301 7.2 PWM步進電機控制實驗 301 7.2.1 實驗目的 301 7.2.2 實驗設(shè)備 301 7.2.3 實驗內(nèi)容 301 7.2.4 實驗原理 301 7.2.5 實驗操作步驟 309 7.2.6 實驗參考程序 311 7.2.7 練習題 313 第八章 高級應用實驗 315 8.1 GPRS模塊控制實驗 315 - v - 5.2 5x4鍵盤控制實驗 219 5.2.1 實驗目的 219 5.2.2 實驗設(shè)備 219 5.2.3 實驗內(nèi)容 219 5.2.4 實驗原理 219 5.2.5 實驗設(shè)計 221 5.2.6 實驗操作步驟 222 5.2.7 實驗參考程序 223 5.2.8 練習題 224 5.3 觸摸屏控制實驗 224 5.3.1 實驗目的 224 5.3.2 實驗設(shè)備 224 5.3.3 實驗內(nèi)容 224 5.3.4 實驗原理 224 5.3.5 實驗設(shè)計 231 5.3.6 實驗操作步驟 231 5.3.7 實驗參考程序 232 5.3.8 練習題 233 第六章 通信與接口實驗 234 6.1 IIC 串行通信實驗 234 6.1.1 實驗目的 234 6.1.2 實驗設(shè)備 234 6.1.3 實驗內(nèi)容 234 6.1.4 實驗原理 234 6.1.5 實驗設(shè)計 238 6.1.6 實驗操作步驟 241 6.1.7 實驗參考程序 243 6.1.8 練習題 245 6.2 以太網(wǎng)通訊實驗 246 6.2.1 實驗目的 246 6.2.2 實驗設(shè)備 246 6.2.3 實驗內(nèi)容 246 6.2.4 實驗原理 246 6.2.5 實驗操作步驟 254 6.2.6 實驗參考程序 257 6.2.7 練習題 259 6.3 音頻接口 IIS 實驗 260 6.3.1 實驗目的 260 6.3.2 實驗設(shè)備 260 6.3.3 實驗內(nèi)容 260 6.3.4 實驗原理 260 6.3.5 實驗步驟 263 6.3.6實驗參考程序 264 6.3.7 練習題 266 - iv - 4.4 串口通信實驗 170 4.4.1 實驗目的 170 4.4.2 實驗設(shè)備 170 4.4.3 實驗內(nèi)容 170 4.4.4 實驗原理 170 4.4.5 實驗操作步驟 176 4.4.6 實驗參考程序 177 4.4.7 練習題 178 4.5 實時時鐘實驗 179 4.5.1 實驗目的 179 4.5.2 實驗設(shè)備 179 4.5.3 實驗內(nèi)容 179 4.5.4 實驗原理 179 4.5.5 實驗設(shè)計 181 4.5.6 實驗操作步驟 182 4.5.7 實驗參考程序 183 4.6.8 練習題 185 4.6 數(shù)碼管顯示實驗 186 4.6.1 實驗目的 186 4.6.2 實驗設(shè)備 186 4.6.3 實驗內(nèi)容 186 4.6.4 實驗原理 186 4.6.5 實驗方法與操作步驟 188 4.6.6 實驗參考程序 189 4.6.7 練習題 192 4.7 看門狗實驗 193 4.7.1 實驗目的 193 4.7.2 實驗設(shè)備 193 4.7.3 實驗內(nèi)容 193 4.7.4 實驗原理 193 4.7.5 實驗設(shè)計 195 4.7.6 實驗操作步驟 196 4.7.7 實驗參考程序 197 4.7.8 實驗練習題 199 第五章 人機接口實驗 200 5.1 液晶顯示實驗 200 5.1.1 實驗目的 200 5.1.2 實驗設(shè)備 200 5.1.3 實驗內(nèi)容 200 5.1.4 實驗原理 200 5.1.5 實驗設(shè)計 211 5.1.6 實驗操作步驟 213 5.1.7 實驗參考程序 214 5.1.8 練習題 219 - ii - 3.1.1 實驗目的 81 3.1.2 實驗設(shè)備 81 3.1.3 實驗內(nèi)容 81 3.1.4 實驗原理 81 3.1.5 實驗操作步驟 83 3.1.6 實驗參考程序 87 3.1.7 練習題 88 3.2 ARM匯編指令實驗二 89 3.2.1 實驗目的 89 3.2.2 實驗設(shè)備 89 3.2.3 實驗內(nèi)容 89 3.2.4 實驗原理 89 3.2.5 實驗操作步驟 90 3.2.6 實驗參考程序 91 3.2.7 練習題 94 3.3 Thumb 匯編指令實驗 94 3.3.1 實驗目的 94 3.3.2 實驗設(shè)備 94 3.3.3 實驗內(nèi)容 94 3.3.4 實驗原理 94 3.3.5 實驗操作步驟 96 3.3.6 實驗參考程序 96 3.3.7 練習題 99 3.4 ARM處理器工作模式實驗 99 3.4.1 實驗目的 99 3.4.2實驗設(shè)備 99 3.4.3實驗內(nèi)容 99 3.4.4實驗原理 99 3.4.5實驗操作步驟 101 3.4.6實驗參考程序 102 3.4.7練習題 104 3.5 C 語言程序?qū)嶒炓?104 3.5.1 實驗目的 104 3.5.2 實驗設(shè)備 104 3.5.3 實驗內(nèi)容 104 3.5.4 實驗原理 104 3.5.5 實驗操作步驟 106 3.5.6 實驗參考程序 106 3.5.7 練習題 109 3.6 C 語言程序?qū)嶒灦?109 3.6.1 實驗目的 109 3.6.2 實驗設(shè)備 109 3.6.3 實驗內(nèi)容 109 3.6.4 實驗原理 109 - iii - 3.6.5 實驗操作步驟 111 3.6.6 實驗參考程序 113 3.6.7 練習題 117 3.7 匯編與 C 語言的相互調(diào)用 117 3.7.1 實驗目的 117 3.7.2 實驗設(shè)備 117 3.7.3 實驗內(nèi)容 117 3.7.4 實驗原理 117 3.7.5 實驗操作步驟 118 3.7.6 實驗參考程序 119 3.7.7 練習題 123 3.8 綜合實驗 123 3.8.1 實驗目的 123 3.8.2 實驗設(shè)備 123 3.8.3 實驗內(nèi)容 123 3.8.4 實驗原理 123 3.8.5 實驗操作步驟 124 3.8.6 參考程序 127 3.8.7 練習題 134 第四章 基本接口實驗 135 4.1 存儲器實驗 135 4.1.1 實驗目的 135 4.1.2 實驗設(shè)備 135 4.1.3 實驗內(nèi)容 135 4.1.4 實驗原理 135 4.1.5 實驗操作步驟 149 4.1.6 實驗參考程序 149 4.1.7 練習題 151 4.2 IO 口實驗 151 4.2.1 實驗目的 151 4.2.2 實驗設(shè)備 152 4.2.3 實驗內(nèi)容 152 4.2.4 實驗原理 152 4.2.5 實驗操作步驟 159 4.2.6 實驗參考程序 160 4.2.7 實驗練習題 161 4.3 中斷實驗 161 4.3.1 實驗目的 161 4.3.2 實驗設(shè)備 161 4.3.3 實驗內(nèi)容 161 4.3.4 實驗原理 162 4.3.5 實驗操作步驟 165 4.3.6 實驗參考程序 167 4.3.7 練習題 170 目 錄 I 第一章 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用概述 1 1.1 嵌入式系統(tǒng)開發(fā)與應用 1 1.2 基于 ARM的嵌入式開發(fā)環(huán)境概述 3 1.2.1 交叉開發(fā)環(huán)境 3 1.2.2 模擬開發(fā)環(huán)境 4 1.2.3 評估電路板 5 1.2.4 嵌入式操作系統(tǒng) 5 1.3 各種 ARM開發(fā)工具簡介 5 1.3.1 ARM的 SDT 6 1.3.2 ARM的ADS 7 1.3.3 Multi 2000 8 1.3.4 Embest IDE for ARM 11 1.3.5 OPENice32-A900仿真器 12 1.3.6 Multi-ICE 仿真器 12 1.4 如何學習基于 ARM嵌入式系統(tǒng)開發(fā) 13 1.5 本教程相關(guān)內(nèi)容介紹 14 第二章 EMBEST ARM實驗教學系統(tǒng) 17 2.1 教學系統(tǒng)介紹 17 2.1.1 Embest IDE 集成開發(fā)環(huán)境 17 2.1.2 Embest JTAG 仿真器 19 2.1.3 Flash 編程器 20 2.1.4 Embest EduKit-III開發(fā)板 21 2.1.5 各種連接線與電源適配器 23 2.2 教學系統(tǒng)安裝 23 2.3 教學系統(tǒng)的硬件電路 27 2.3.1 概述 27 2.3.2 功能特點 27 2.3.3 原理說明 28 2.3.4 硬件結(jié)構(gòu) 41 2.3.5 硬件資源分配 44 2.4 集成開發(fā)環(huán)境使用說明 51 2.4.1 Embest IDE 主框架窗口 51 2.4.2 工程管理 52 2.4.3 工程基本配置 55 2.4.4 工程的編譯鏈接 71 2.4.5 加載調(diào)試 72 2.4.6 Flash編程工具 80 第三章 嵌入式軟件開發(fā)基礎(chǔ)實驗 81 3.1 ARM匯編指令實驗一 81
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嵌入式操作系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)應用的核心。完成簡單功能的嵌入式系統(tǒng)一般不需要操作系統(tǒng)，但是隨著所謂后PC時代的來臨，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計日趨復雜，嵌入式操作系統(tǒng)就必不可少了。一般而言，嵌入式操作系統(tǒng)不同于一般意義的計算機操作系統(tǒng)，它有占用空間小、執(zhí)行效率高、方便進行個性化定制和軟件要求固化存儲等特點。 本文在討論了嵌入式操作系統(tǒng)的基本理論之后，論述了MINIX 3操作系統(tǒng)的特點，指出了MINIX 3向嵌入式操作系統(tǒng)方面發(fā)展的意義和可行性。建立可移植代碼是操作系統(tǒng)移植的首要步驟和重要途徑，本文又論述了建立可移植代碼的一般方法和過程。而后深入分析了MINIX 3操作系統(tǒng)的內(nèi)核結(jié)構(gòu)及組成部分，重組了內(nèi)核目錄樹，列出了移植MINIX 3內(nèi)核需要重新編寫的內(nèi)核接口。在MINIX 3已有代碼的基礎(chǔ)上，分離了一部分機器相關(guān)代碼和體系結(jié)構(gòu)不相關(guān)代碼，建立了相應的可移植代碼。 提到嵌入式，就不能不提ARM，ARM體系結(jié)構(gòu)是目前最流行的嵌入式微處理器體系結(jié)構(gòu)。本文就是針對ARM處理器體系結(jié)構(gòu)來展開的，文中簡單介紹了ARM處理器的情況，并且對應ARM體系結(jié)構(gòu)修改了MINIX 3內(nèi)核的部分代碼。最后在深入分析了MINIX3操作系統(tǒng)進程調(diào)度算法和代碼之后，結(jié)合軟實時操作系統(tǒng)進程調(diào)度特點和要求，改進了MINIX 3進程調(diào)度策略，使之適合軟實時操作系統(tǒng)的要求，并給出了修改后的相關(guān)源代碼。
標簽： MINIX3 ARM 嵌入式 操作系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-24
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本文所研究的是基于微處理器ARM和操作系統(tǒng)Linux的嵌入式繼電保護應用的設(shè)計與實現(xiàn)。 主要內(nèi)容包括以下幾個方面： 1.介紹了研究的背景、意義及國內(nèi)外研究的現(xiàn)狀等內(nèi)容。 2.介紹了嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢。 3.介紹了嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)的硬件核心一嵌入式處理器以及軟件環(huán)境。本系統(tǒng)的硬件核心是Samsung公司推出的基于ARM的嵌入式處理器S3C2410X，軟件平臺則采用嵌入式操作系統(tǒng)Linux。 4.詳細分析了裝置的功能需求，并在此基礎(chǔ)上提出了裝置的總體設(shè)計方案及設(shè)計原則。 5.敘述了系統(tǒng)的硬件模塊及功能配置。 6.敘述了裝置軟件的設(shè)計以及具體實現(xiàn)過程。 通過硬件模塊的配置和軟件的設(shè)計，提高了裝置的精度和動作的可靠性以及軟件的可擴展性，不僅可以完成傳統(tǒng)繼電器的所有保護功能，還具有對電網(wǎng)參數(shù)的實時測量、事件記錄功能，各種信號的測量值和保護動作值都可通過LCD顯示，并且同時通過RS—485通訊接口可進行遠方通訊。
標簽： ARM 嵌入式 繼電保護 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-06-10
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汽車儀表總成是汽車和駕駛員進行信息交互的窗口。傳統(tǒng)的汽車儀表總成采用了大量機械器件、模擬電路和少量簡單數(shù)字電路的方式設(shè)計。它體積大，精確和穩(wěn)定性低，顯示信息少，控制按鈕繁復。本項目以當前主流的嵌入式技術(shù)為基礎(chǔ)，設(shè)計了一種以大尺寸LCD觸摸屏為主要顯示控制界面，以CAN總線和其他接口為信息采集渠道，以高速嵌入式ARM9微控制器為處理單元的車載信息顯控終端。 作者在該項目中負責車載信息顯控終端的樣機設(shè)計，用Prote199完成原理圖和PCB圖的設(shè)計，編寫測試程序?qū)χ饕布M行測試。軟件上移植Linux操作系統(tǒng)并編寫LCD驅(qū)動程序。 論文設(shè)計的車載信息顯控終端以SAMSUNG公司S3C2410ARM9微控制器為核心，以Microchip公司的MCP2515芯片為CAN總線控制器，以Sharp公司LQ080V3DG01型號的8英寸LCD屏為顯控接口。存儲器方面外擴了NOR FLASH、NAND FLASH、SDRAM。接口方面設(shè)計了CAN、USB、RS232、以太網(wǎng)等標準接口，和GPIO、AD等接口。軟件上本車載信息顯控終端采用自行剪裁移植的Linux操作系統(tǒng)，并移植了相應的LCD驅(qū)動程序。 論文主要闡述了車載信息顯控終端的硬件設(shè)計，詳細分析了Linux在S3C2410微控制器系統(tǒng)上的移植，并將在軟硬件調(diào)試過程中總結(jié)的經(jīng)驗與大家分享。 本車載信息顯控終端是對汽車儀表總成數(shù)字化和虛擬化顯示控制的一個有益嘗試，離最后的實用化和產(chǎn)品化還待進一步研究。
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C/C+語言struct 深層探索 C++中 extern "C"含義深層探索 C 語言高效編程的幾招 想成為嵌入式程序員應知道的 0x10 個基本問題 C 語言嵌入式系統(tǒng)編程修煉 C 語言嵌入式系統(tǒng)編程修煉之一:背景篇 C 語言嵌入式系統(tǒng)編程修煉之二:軟件架構(gòu)篇 C 語言嵌入式系統(tǒng)編程修煉之三:內(nèi)存操作 C 語言嵌入式系統(tǒng)編程修煉之四:屏幕操作 C 語言嵌入式系統(tǒng)編程修煉之五:鍵盤操作 C 語言嵌入式系統(tǒng)編程修煉之六:性能優(yōu)化 C/C++語言 void及 void 指針深層探索 C/C++語言可變參數(shù)表深層探索 C/C++數(shù)組名與指針區(qū)別深層探索 C/C++程序員應聘常見面試題深入剖析(1) C/C++程序員應聘常見面試題深入剖析(2) 一道著名外企面試題的抽絲剝繭 C/C++結(jié)構(gòu)體的一個高級特性――指定成員的位數(shù) C/C++中的近指令、遠指針和巨指針 從兩道經(jīng)典試題談 C/C++中聯(lián)合體（union）的使用 基于 ARM 的嵌入式 Linux 移植真實體驗 基于 ARM 的嵌入式 Linux 移植真實體驗（1）――基本概 基于 ARM 的嵌入式 Linux 移植真實體驗（2）――BootLoa 基于 ARM 的嵌入式 Linux 移植真實體驗（3）――操作系 基于 ARM 的嵌入式 Linux 移植真實體驗（4）――設(shè)備驅(qū) 基于 ARM 的嵌入式 Linux 移植真實體驗（5）――應用實 深入淺出 Linux 設(shè)備驅(qū)動編程 1.Linux 內(nèi)核模塊 2.字符設(shè)備驅(qū)動程序 3.設(shè)備驅(qū)動中的并發(fā)控制 4.設(shè)備的阻塞與非阻塞操作
上傳時間： 2013-04-24
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本論文討論的是如何對符合DVB-T標準的數(shù)字圖像無線監(jiān)控系統(tǒng)中的MPEG2圖像實現(xiàn)底層硬件的實時加/解密.數(shù)字圖像無線監(jiān)控系統(tǒng)是某公司研發(fā)的符合DVB-T標準的實時圖像語音無線傳輸系統(tǒng),通過對實時采集的圖像等信息的發(fā)射與接收實現(xiàn)對遠程現(xiàn)場的無線監(jiān)控.為了保證圖像數(shù)據(jù)在傳輸中的保密性,設(shè)計了基于FPGA的實時MPEG2圖像加/解密系統(tǒng).該系統(tǒng)由加/解密算法模塊和密鑰管理模塊組成.加/解密算法模塊完成發(fā)射機及接收機中的實時數(shù)據(jù)流的加/解密,該模塊是基于FPGA的,采用美國國家標準DES(Dara Encryption Standard)算法,實現(xiàn)了對MPEG2 TS流的硬件加/解密.密鑰管理模塊完成加/解密模塊的密鑰產(chǎn)生、管理、控制、輸入等功能.本論文首先介紹了密碼學的基本知識及幾種典型的加密體制和算法.接著介紹了DVB-T數(shù)字廣播標準和數(shù)字圖像無線監(jiān)控系統(tǒng)的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu).然后對圖像加解密器的系統(tǒng)設(shè)計原理及實現(xiàn)做了詳細介紹.在此基礎(chǔ)上,介紹了FPGA中的加密算法的仿真及實現(xiàn)和密鑰管理模塊的實現(xiàn).最后介紹了系統(tǒng)的硬件電路和整個系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試.本人的工作主要包括:1.查閱資料,了解密碼學及DVB系統(tǒng)相關(guān)領(lǐng)域知識.2.根據(jù)項目要求設(shè)計基于FPGA的實時MPEG2圖像加/解密系統(tǒng)方案.3.基于FPGA完成MPEG2圖像的底層硬件加密及解密邏輯程序設(shè)計,并設(shè)計各個控制程序和驅(qū)動.4.設(shè)計系統(tǒng)原理圖及電路板,完成系統(tǒng)的軟硬件調(diào)試和與全系統(tǒng)的聯(lián)調(diào).
上傳時間： 2013-06-30
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傳統(tǒng)PLC使用時會出現(xiàn)一些問題，如程序死循環(huán)、程序跑飛、需要龐大的編譯系統(tǒng)作支持和不能實現(xiàn)精確位置控制等等；而發(fā)展到OPENPLC后，這些問題依然存在。為了更好地解決這些問題，本文提出一種全新的可編程控制器現(xiàn)場集成技術(shù)，用FPGA來實現(xiàn)PLC的功能，拋棄傳統(tǒng)PLC“程序”的概念，以“硬件線路”來實現(xiàn)控制功能，不論在經(jīng)濟上還是在性能上都具有更大的優(yōu)勢。 本課題在對國內(nèi)外可編程控制器，重點是HardPLC的開發(fā)和應用的進展進行概述和分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)開展了HardPLC組成模塊原理及其仿真模擬的研究。本研究的主要貢獻為： 1.對比分析了CPLD和FPGA的性能特點，闡明了Xilinx公司FPGA芯片結(jié)構(gòu)的兩個創(chuàng)新概念，指出了其優(yōu)越性能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)； 2.系統(tǒng)分析了用HardPLC實現(xiàn)控制系統(tǒng)時的一些通用模塊，對每個模塊的工作原理進行了深入的探討，用VHDL語言建立了每個模塊的模型，在此基礎(chǔ)上進行了仿真、綜合，為進一步研究可編程控制器的現(xiàn)場集成奠定了基礎(chǔ)； 3.在仿真綜合的基礎(chǔ)上，用所建立的模型完成了特定邏輯控制系統(tǒng)的控制要求，充分展示了其實際應用的可行性； 4.在分析Xilinx公司SPARTANII系列FPGA芯片配置模式的基礎(chǔ)上，確定了應用于實際的基于CPLD控制的FPGA芯片SlaveParallel配置模式。 本課題研究建立的模型對于開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權(quán)的HardPLC組成IP庫具有一定的理論意義；對特定系統(tǒng)的控制實現(xiàn)，充分展示了基于FPGA的可編程控制器現(xiàn)場集成技術(shù)可以廣泛應用于工控領(lǐng)域，加大推廣力度和建立更多的IP庫，在許多應用場合可以取代傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)，為工控領(lǐng)域提供高可靠、低價格、簡單易操作的解決方案，這將帶來巨大的社會經(jīng)濟效益；所確定的FPGA芯片配置模式可廣泛應用于對FPGA芯片配置數(shù)據(jù)的加載，在實踐生產(chǎn)中具有重要的實用價值。
標簽： FPGA 可編程控制器 集成技術(shù) 應用研究
上傳時間： 2013-05-30
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AES是美國于2000年10月份確立的高級加密標準，該標準的反饋鏈路模式AESCBC加密算法，用于在IPSec中替代DESCBC和3DESCBC。 加密是安全數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵，要保證在公眾網(wǎng)上傳輸?shù)男畔⒉槐桓`取和偷聽，必須對數(shù)據(jù)進行加密。在不影響網(wǎng)絡(luò)性能的前提下，快速實現(xiàn)數(shù)據(jù)加密/解密，對于開發(fā)高性能的安全路由器、安全網(wǎng)關(guān)等對數(shù)據(jù)處理速度要求高的通信設(shè)備具有重要的意義。 在目前可查詢的基于FPGA技術(shù)實現(xiàn)AESCBC的設(shè)計中，最快的加/解密速度達到700Mbps/400MHZ。商用CPU奔騰4主頻3.06，用匯編語言編寫程序，全部資源用于加密解密，最快的加密解密速度可以達到1.4Gbps。但根據(jù)國外測試結(jié)果表明，即使開發(fā)的路由器本身就基于高性能的雙64位MIPS網(wǎng)絡(luò)處理器，軟件加密解決方案僅能達到路由器所要求的最低吞吐速率600Mbps。 本文首先研究分析了目前幾種實現(xiàn)AESCBC的方法有缺點的情況下，在深入研究影響硬件快速實現(xiàn)AESCBC難點基礎(chǔ)上，設(shè)計出一種適應于報文加密解密的硬件快速實現(xiàn)AESCBC的方案，在設(shè)計中采用加密解密和密鑰展開并行工作，實現(xiàn)了在線提供子密鑰。在解密中采用了雙隊列技術(shù)，實現(xiàn)了報文解密和子密鑰展開協(xié)調(diào)工作，提高了解密速度。 本文在quartus全面仿真設(shè)計方案的基礎(chǔ)上，全面驗證了硬件實現(xiàn)AESCBC方案的正確性，全面分析了本設(shè)計加密解密的性能。并且針對設(shè)計中的流水線效率低的問題，提出改善流水線性能的方案，設(shè)計出報文級并行加密解密方案，并且給出了硬件實現(xiàn)VPN的初步方案。實現(xiàn)了單一模塊加密速度達到1.16Gbps，單一模塊解密速度達到900Mbps，多個模塊并行工作加密解密速度達到6.4Gbps。 論文最后給出了總結(jié)與展望。目前實現(xiàn)的AESCBC算法，只能通過仿真驗證其功能的正確性，還需要下載到芯片上做進一步的驗證。要用硬件實現(xiàn)整個IPSec，還要進一步開發(fā)基于FPGA的技術(shù)。總之，為了適應路由器發(fā)展的需求，還有很多技術(shù)需要研究。
標簽： AES_CBC FPGA 性能 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-05-29
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