信息安全在當今的社會生產生活中已經被廣為關注,對敏感信息進行加密是提高信息安全性的一種常見的和有效的手段。 常見的加密方法有軟件加密和硬件加密。軟件加密的方法因為加密速度低、安全性差以及安裝不便,在一些高端或主流的加密處理中都采用硬件加密手段對數據進行處理。硬件加密設備如加密狗和加密卡已經廣泛地應用于信息加密領域當中。 但是加密卡和加密狗因為采用的是多芯片結構,即采用獨立的USB通信芯片和獨立的加密芯片來分別實現數據的USB傳輸和加密功能,如果在USB芯片和加密芯片之間進行數據竊聽的話,很輕易地就可以獲得未加密的明文數據。作者提出了一種新的基于單芯片實現的USB加密接口芯片的構想,采用一塊芯片實現數據的USB2.0通信和AES加密功能,命名為USB2.0加密接口芯片。 USB2.0加密接口芯片采用了USB2.0接口標準和AES加密算法。該加密芯片可以實現與主機的快速通信,具有快速的密碼處理能力,對外提供USB接口,支持基于USB密碼載體的自身安全初始化方式。 根據設計思想,課題研究并設計了USB2.0加密接口芯片的總體硬件架構,設計了USB模塊和AES加密模塊。為了解決USB通信模塊與AES加密模塊之間存在的數據處理單元匹配以及速度匹配問題,本文設計了AESUSB緩沖器,優化了AES有限域加密算法。最后,利用VerilogHDL語言在FPGA芯片上實現了USB2.0加密接口芯片的功能,并在此基礎之上對加密芯片的通信和加密性能進行了測試和驗證。
上傳時間: 2013-05-24
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隨著計算機技術的突飛猛進以及移動通訊技術在日常生活中的不斷深入,數據采集不斷地向多路、高速、智能化的方向發展。本文針對此需求,實現了一種應用FPGA的多路、高速的數據采集系統,從而為測量儀器提供良好的采集數據。 本文設計了一種基于AD+FPGA+DSP的多路數據采集處理系統,針對此系統設計了基于AD9446的模數轉換采集板,再將模數轉換采集板的數據傳送至基于FPGA的采集控制模塊進行數據的壓縮以及緩沖存儲,最后由DSP調入數據進行數據的處理。本文的設計主要分為兩部分,一部分為模數轉換采集板的設計與調試,另一部分為采集控制模塊的設計與仿真。 經設計與調試,模數轉換模塊可為系統提供穩定可靠的數據,能穩定工作在百兆的頻率下;采集控制模塊能實時地完成數據壓縮與數據緩沖,并能通過時鐘管理模塊來控制前端AD的采樣,該模塊也能穩定工作在百兆的頻率下。該系統為多路、高速的數據采集系統,并能穩定工作,從而能滿足電子測量儀器的要求。關鍵詞:數據采集;FPGA;AD9446
上傳時間: 2013-06-04
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本文研究的視頻處理系統是上海市科委技術攻關基金項目“計算機視覺及其芯片化實現”的一部分,主要完成計算機視覺系統的一些基本工作,即視頻圖像的采集、預處理和顯示等。 視頻圖像采集和預處理系統以Xilinx公司Virtex-ⅡPro系列的FPGA為核心控制器件,結合視頻模數轉換芯片和VGA顯示器,完成視頻圖像的實時采集、預處理和顯示。采集和顯示部分作為同外界交流信息的渠道,是構成計算機視覺系統必不可少的一部分;圖像預處理則是計算機視覺系統進行高層處理的基礎,優秀的預處理算法能有效改善圖像質量,提高系統分析判斷的準確性。 本文在介紹基于FPGA的視頻采集、預處理系統整體架構的基礎上,圍繞以下四個方面展開了工作: 1.研究并給出了兩種基于FPGA的設計方案用于實現YCrCb色度空間到RGB色度空間的轉換; 2.針對采集的視頻圖像,根據VGA顯示的要求,給出了一種實現圖像去隔行的方案; 3.分析了一系列圖像濾波的預處理算法,如均值濾波、中值濾波和自適應濾波等,在比較和總結各算法特點的基礎上,提出了一種新的適用于處理混合噪聲的濾波算法:混合自適應濾波法; 4.根據算法特點設計了多種采用FPGA實現的圖像濾波算法,并對硬件算法進行RTL級的功能仿真和驗證,還給出了各種濾波算法的實驗結果,在此基礎上對各種算法的效果進行直觀的比較。 文中,預處理算法的實現充分利用了FPGA的片內資源,體現了FPGA在圖像處理方面的特點及優勢。同時,視頻采集和顯示的控制模塊也由同一FPGA芯片實現,從而簡化了系統整體結構。視頻采集和預處理系統在FPGA上的成功實現為“計算機視覺及其芯片化實現”奠定了必要的基礎、提供了一定理論依據。
上傳時間: 2013-07-26
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頻率特性測試儀(簡稱掃頻儀)是一種測試電路頻率特性的儀器,它廣泛應用于無線電、電視、雷達及通信等領域,為分析和改善電路的性能提供了便利的手段。而傳統的掃頻儀由多個模塊構成,電路復雜,體積龐大,而且在高頻測量中,大量的分立元件易受溫度變化和電磁干擾的影響。為此,本文提出了集成化設計的方法,針對可編程邏輯器件的特點,對硬件實現方法進行了探索。 本文對三大關鍵技術進行了深入研究: 第一,由掃頻信號發生器的設計出發,對直接數字頻率合成技術(DDS)進行了系統的理論研究,并改進了ROM壓縮方法,在提高壓縮比的同時,改進了DDS系統的雜散度,并且利用該方法實現了幅度和相位可調制的DDS系統-掃頻信號發生器。 第二,為了提高系統時鐘的工作頻率,對流水線算法進行了深入的研究,并針對累加器的特點,進行了一系列的改進,使系統能在100MHz的頻率下正常工作。 第三,從系統頻率特性測試的理論出發,研究如何在FPGA中提高多位數學運算的速度,從而提出了一種實現多位BCD碼除法運算的方法—高速串行BCD碼除法;隨后,又將流水線技術應用于該算法,對該方法進行改進,完成了基于流水線技術的BCD碼除法運算的設計,并用此方法實現了頻率特性的測試。 在研究以上理論方法的基礎上,以大規模可編程邏輯器件EP1K100QC208和微處理器89C52為實現載體,提出了基于單片機和FPGA體系結構的集成化設計方案;以VerilogHDL為設計語言,實現了頻率特性測試儀主要部分的設計。該頻率特性測試儀完成掃頻信號的輸出和頻率特性的測試兩大主要任務,而掃頻信號源和頻率特性測試這兩大主要模塊可集成在一片可編程邏輯器件中,充分體現了可編程邏輯器件的優勢。 本文首先對相關的概念理論進行了介紹,包括DDS原理、流水線技術等,進而提出了系統的總體設計方案,包括設計工具、語言和實現載體的選擇,而后,簡要介紹了微處理器電路和外圍電路,最后,較為詳細地闡述了兩個主要模塊的設計,并給出了實現方式。
上傳時間: 2013-06-08
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作者研究了當前流行的縮放算法,對圖像紋理相關性大小和邊緣方向的判斷上提出了一種新的方法,并在此基礎上發展了一套適用于數字視頻芯片的圖像縮放算法。仿真結果表明此算法由優于目前流行的圖像縮放算法。 介紹了FPGA的開發工作大致可以分為設計和驗證兩大部分,在具體開發流程上可以根據要求靈活控制。縮放芯片的開發可以分為:芯片結構設計、時鐘系統設計、存儲器讀寫控制、IP核復用設計、計算精度控制等方面的電路設計。在設計完成各級子模塊以后拼接各子模快完成整個縮放模塊的設計。通過測試發現設計中存在的缺陷,修改再測試,最終完成整個模塊的設計。
上傳時間: 2013-05-31
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ARM嵌入式技術在工業和生活中正得到越來越廣泛的應用,為了適應技術的發展和社會的需求,滿足為社會培養創新型人才的需要,高校通信類和電子類專業開設ARM嵌入式技術相關課程及其實驗課程將成為趨勢。在課程中設置合理實驗,可以有效提高學生的動手能力和培養創新性思維,幫助學生更快、更好地掌握理論和應用技術。 論文設計的ARM嵌入式教學實驗系統包括一塊適合普通高校嵌入式技術實驗課程教學的實驗開發板及其配套的實驗。該實驗系統針對一般高校所開設的ARM嵌入式技術相關課程的要求而設計,配套實驗符合教學大綱及實驗課時的要求。 論文設計的實驗開發板主要組成模塊有:最小系統,包括控制器模塊、電源模塊、復位模塊、Flash ROM模塊、SDRAM模塊、JTAG接口等;擴展接口,包括LED、鍵盤、RS232串口、I2C接口、液晶模塊、以太網模塊等。實驗開發板采用S3C4510B網絡控制芯片用作控制和信號處理,使用網絡接口芯片DM9161和隔離變壓器H1102完成網絡接入,使用AM29LV160和HY57V641620HG構建16位存儲單元,使用AT24C01和PCF8583來構建I2C接口,使用MAX232完成TTL電平轉換以擴展RS232串口,并擴展鍵盤和LCD實現人機交互。實驗開發板的硬件設計充分考慮了一般高校實驗室的條件和需求,能夠較好地將成本控制在150元左右,有利于在有限的條件下為每個學生盡可能的創造動手制作PCB的實驗條件。實驗板的接口設計能夠讓學生較為方便地開展實驗,并考慮了實驗板擴展和二次開發的需要。 論文設計的實驗系統配套實驗主要有基礎實驗、擴展實驗和設計實驗。基礎實驗主要幫助學生熟悉嵌入式系統的片內資源和特殊功能寄存器的配置方法,對整個嵌入式系統的架構有一定的理解,能編程完成一些簡單的控制功能;擴展實驗主要幫助學生建立嵌入式系統開發和設計的基本理念,能夠設計和實現常見的外設驅動程序,能夠進行操作系統的配置和移植,能夠自行對實驗板進行一定程度的擴展;設計實驗能夠幫助學生提高嵌入式系統的設計開發能力,使學生能根據需要設計出實現一定功能的擴展模塊,從而使實驗板擴展成實現具體功能的工業產品。基礎實驗包括ADS集成環境實驗、鍵盤實驗(GPIO輸入)、LED實驗(GPIO輸出)、定時器實驗、外部中斷實驗、UART串口通信實驗、I2C接口實驗、液晶顯示實驗;擴展實驗包括建立交叉編譯環境實驗、操作系統編譯實驗、操作系統移植實驗、以太網通信實驗、TFTP實驗、WEB訪問實驗;設計實驗包括TCP/IP協議棧實驗、Web服務器實驗。學生通過完成基礎實驗、擴展實驗和設計實驗來達到教學大綱的要求,并可以在此基礎上進行更深入的創新性開發實驗,可以滿足一般高校嵌入式技術實驗課程教學的需要。 論文介紹了嵌入式交叉編譯環境的建立以及實驗開發板設計完成后進行的調試。實驗開發板移植的嵌入式操作系統為uClinux,采用的Bootloader為U-boot。論文還簡單介紹了實驗系統的擴展方案和二次開發方案,并對嵌入式新技術的發展做了粗淺的探討。 論文所做的工作以科學發展觀為指導,是對普通高校ARM嵌入式技術實驗課程設計的一次有益探索。
上傳時間: 2013-04-24
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本文針對國家煙草局關于以信息化帶動煙草行業現代化建設的要求,密切結合“煙草銷售業務管理系統”科研項目進行研究開發,設計了一個基于ARM-Linux的煙草零售信息終端。零售商戶可以在此終端上完成商品零售的整個過程,并可通過終端完成訂貨預測和訂貨確認的操作,同時可以下載和瀏覽各種煙草商品信息、訂貨、查看歷史營銷記錄、瀏覽各種通知廣告,并與煙草公司互動操作。 本文首先分析了課題的研究背景及煙草零售信息終端的國內外現狀,給出了一個基于ARM-Linux、GPRS無線網絡的煙草銷售業務管理系統的總體結構;然后根據煙草零售信息終端的功能需求構建了基于ARM9的硬件平臺的整體設計方案;介紹了基于ARM9內核的微處理器S3C2440A及關鍵外圍模塊,設計了各模塊的硬件接口電路;并在硬件平臺上成功移植實現了一個基本的嵌入式Linux系統的軟件平臺;隨后深入研究了Linux2.6引入的platform driver機制下的字符設備驅動程序的開發方法,在全面分析了漢王手寫芯片HW006的通信協議的基礎上,開發了漢王手寫芯片的觸摸屏驅動程序,實現了在觸摸屏上的點擊與漢字手寫識別;最后研究了Linux中的串口操作編程,完成了基于華為GTM900B GPRS模塊的數據通信程序設計和條形碼掃描程序模塊的開發,并研究了多線程編程技術在網絡數據收發中的應用方法,設計了煙草零售信息終端所需的數據庫和圖形界面。 所研制的煙草零售信息終端已成功應用于山西省某市的各個煙草零售點,運行結果表明,該終端運行穩定可靠,與用戶的交互方便快捷,采集到的各類數據能夠及時、有效、準確地傳輸到應用管理系統,各方面性能都達到了課題的要求,為煙草銷售市場預測、貨物配送和營銷推廣提供了一種有效的手段。
上傳時間: 2013-05-23
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隨著嵌入式的廣泛應用,對傳統的數據采集系統的改造,開發新型的嵌入式采集系統,目前已成為研制的熱點。起重機采集系統類似于飛機上的“黑匣子”,能自動記錄起重機運行數據,并能以文件的形式存儲起重機的運行數據,而且可以通過USB通信接口實現數據的轉移。與傳統的采集數據相比,此系統有采集速度快,性能穩,功耗低,讀取數據方便的優點。只需插入U盤,幾分鐘內就可以將數據取走,避免了傳統將電腦帶入現場采集數據的缺點。在起重機采集系統的項目開發過程中,本人的主要工作是實現數據采集模塊的設計,通過構建基于ARM微處理器和開源Linux操作系統的平臺,實現起重機運行數據的U盤存儲。 本研究首先對課題研究的背景和整個系統做了概述;其次詳述了系統的硬件設計和Linux移植到AT91RM9200平臺的方法;然后詳細討論了系統的軟件設計即基于Linux的U盤驅動的實現以及Mass Storage類協議及其子類UFI命令集,并采用單批量傳輸協議實現了部分UFI子類命令以實現對U盤邏輯扇區讀、寫等操作的驅動程序;在U盤上采用目前主流操作系統(Windows,Linux等)所支持的FAT32文件格式,實現了文件的讀寫等API函數,并在此基礎上按文件系統的實現層次對其進行設計與優化,實現了起重機運行數據的可靠存儲;最后對課題研究做了總結。
上傳時間: 2013-07-09
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玻璃是一種重要的建筑和裝飾材料,被廣泛應用于樓房搭建、汽車生產、家具制造等各個領域,而玻璃切割是形成玻璃成品的一個重要工序.目前,國產的切割系統在精度、速度、可靠性方面與國外同類產品相比都還要有一定的差距,因此國內玻璃切割廠家的切割設備大多依賴于進口.同時,隨著以計算機技術為代表的信息技術的發展,計算機集成制造(CIM)被逐漸應用于制造行業,企業的生產模式從生產過程的單一自動化到產品設計、加工制造、經營管理等全過程的綜合自動化.參考國外切割系統的一些先進技術并遵循CIM中信息自動化的基本思想,該文針對開發一套基于PC管理和CNC控制的自動玻璃切割系統展開論述.論文首先簡述了數控技術的發展趨勢和CIM的思想,在此基礎上分析了系統的上位機管理軟件的功能以及下位機硬件配置,并形成系統總體框架.接著就軟件實現的幾個主要部分——系統數據庫管理、任意形狀產品圖形信息的導入、產品排樣優化以及上位機與下位機通信接口的實現分別作了詳細的論述.而對下位機部分則主要介紹其電控系統設備的組成、強弱電控制系統的設計、控制過程中數據的相互傳遞等,并就系統運行時PC機、CNC及PLC三者如何相互配合實現回原點動作、手動操作、自動切割等關鍵過程作了完整的解釋.同時,該文就玻璃切割系統的核心技術——型材的優化問題作了專門的研究,分別提出了一種基于直觀啟發式思維的實用算法和基于降維數學模型的近似算法,并對幾種典型的現代化算法在本優化問題中的應用前景作了簡要介紹.最后,該文簡要介紹了系統調試過程,以及投入運行的主要操作界面及操作流程,并提出了一些針對系統改進和擴展的建議和方案.
上傳時間: 2013-06-17
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自1887年美國奧梯斯公司制造出世界上第一臺電梯以來,電梯作為一種垂直運動的升降設備,已日益成為人們生活中一項不可缺少的生活工具。隨著經濟的發展,高層建筑的不斷涌現,電梯的功能與種類也隨之而多樣化,同時也對電梯的穩定性、安全性、舒適性、運行效率提出了更高的要求。 電梯控制系統是電梯技術的核心,它將電梯的各機械部件有機的組合起來,實現了電梯復雜的功能與穩定有效的運行。隨著電子技術日新月異的發展,電梯控制系統經歷了繼電器控制、可編程邏輯控制(PLC)、智能微機控制的發展歷程。本文在總結了當前電梯控制系統的基礎上,設計了一套基于ARM技術與工業現場總線CAN(控制器局域網)的嵌入式集選型電梯控制系統。該控制系統采用變頻變壓調速方式,可與多款變頻器相結合,并可匹配有齒輪曳引機和無齒輪永磁同步曳引機,適用于最高樓層為64層、4m/s以下電梯控制。該控制系統目前已成功應用在某電梯生廠家的國內、南非等電梯項目中。 論文闡述了本電梯控制系統的控制策略,詳細介紹了以ARM7芯片LPC2378為核心的電梯主控制器的硬件結構及其軟件設計。曳引機的速度控制是電梯控制技術的關鍵,因此為提高電梯運行時的舒適感與運行效率,文中建立了電梯運行速度曲線的數學模型,提出了根據設定時間參數與樓層間距自動生成速度曲線的計算方法。為優化電梯起動時的舒適感,論文還討論了模糊控制技術在負載補償中的應用。此外,本文在深入闡述CANOPEN協議原理的基礎上,完成了基于CANOPEN的應用層協議設計,實現了電梯控制系統各控制器(主控制器、樓層控制器、轎廂控制器)之間實時、可靠的通信。
上傳時間: 2013-07-20
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