嵌入式人臉識別系統(tǒng)建立在嵌入式操作系統(tǒng)和嵌入式硬件系統(tǒng)平臺之上,具有起點(diǎn)高、概念新、實(shí)用性強(qiáng)等特點(diǎn)。它涉及嵌入式硬件設(shè)計(jì)、嵌入式操作系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、人臉識別算法等領(lǐng)域的研究；嵌入式人臉識別系統(tǒng)攜帶方便、安裝快捷、機(jī)動(dòng)性強(qiáng),可廣泛應(yīng)用于各類門禁系統(tǒng)、戶外機(jī)動(dòng)布控的實(shí)時(shí)監(jiān)測等特殊場合,因此對嵌入式人臉識別的研究工作具有突出的理論意義和廣泛的應(yīng)用前景。 本文是上海市經(jīng)委創(chuàng)新研究項(xiàng)目《射頻識別RFID系統(tǒng)-自動(dòng)識別和記錄人群的身份》(編號：04-11-2)與上海市科委AM基金項(xiàng)目《基于ARM和RFID芯片的自組織安全監(jiān)控系統(tǒng)的研制》(編號：0512)的主要研究內(nèi)容之一。論文從構(gòu)建自動(dòng)人臉識別系統(tǒng)所需解決的若干關(guān)鍵問題入手,重點(diǎn)探討了基于嵌入式ARM微處理器的實(shí)時(shí)人臉檢測、關(guān)鍵特征定位、高效的人臉特征描述、魯棒的人臉識別分類器及自動(dòng)人臉識別系統(tǒng)設(shè)計(jì)等問題的研究。論文的主要工作和創(chuàng)新點(diǎn)表現(xiàn)在以下方面： 1實(shí)現(xiàn)了結(jié)合膚色校驗(yàn)的Haar特征級聯(lián)分類器嵌入式實(shí)時(shí)人臉檢測,提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯(lián)分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法。 復(fù)雜背景中的人臉檢測是自動(dòng)人臉識別系統(tǒng)首先要解決的關(guān)鍵問題,通過對基于膚色模型和基于Haar特征級聯(lián)強(qiáng)分類器的人臉檢測算法的分析研究,綜合兩個(gè)算法的優(yōu)點(diǎn),提出了基于膚色模型校驗(yàn)和Haar特征級聯(lián)強(qiáng)分類器的嵌入式實(shí)時(shí)人臉檢測算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法不僅解決了復(fù)雜背景中的類膚色和類人臉結(jié)構(gòu)問題,而且具有較高的檢測率和較快的檢測速度,同時(shí)對光照、尺度等變化條件下的人臉檢測也具有較強(qiáng)的魯棒性。 人眼檢測與瞳孔定位在人臉歸一化和有效人臉特征抽取等方面起著非常重要的作用,為了快速檢測人眼并精確定位人眼瞳孔中心,論文提出了基于人臉約束的人眼Haar特征RSVM級聯(lián)分類器人眼檢測算法和基于遮罩掩磨與橢圓擬合的瞳孔定位算法,首先利用人眼檢測分類器在人臉區(qū)域內(nèi)完成對人眼位置的檢測,然后通過對檢測到的人眼進(jìn)行遮罩掩磨、簡單圖像形態(tài)學(xué)變換及橢圓擬合實(shí)現(xiàn)瞳孔中心的精確定位。測試結(jié)果表明該算法只需幾百毫秒便能完成人眼檢測與瞳孔中心定位整個(gè)過程,在保證檢測速度較快的同時(shí),還能確保較高的定位精度。 2 針對傳統(tǒng)線性判別分析法存在的小樣本問題(sss),通過調(diào)整Fisher判別準(zhǔn)則,實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)線性判別分析算法及相應(yīng)的人臉識別方法人臉識別中的小樣本問題使線性判別分析算法的類內(nèi)散布矩陣發(fā)生嚴(yán)重退化,導(dǎo)致問題無法求解。本文在人臉識別小樣本問題的基礎(chǔ)上,通過調(diào)整Fisher判別準(zhǔn)則,利用類間散布矩陣的補(bǔ)空間巧妙地避開類內(nèi)散布矩陣的求逆運(yùn)算,通過訓(xùn)練集每類樣本的樣本數(shù)信息自適應(yīng)改變調(diào)整參數(shù),實(shí)現(xiàn)了自適應(yīng)線性判別分析算法,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該算法能有效解決人臉識別中的小樣本問題。 3 提出了基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取算法,有效地解決了Gabor特征抽取維數(shù)過高的問題。 Gabor小波對圖像的光照、尺度變化具有較強(qiáng)魯棒性,是一種良好的人臉特征表征方法。但維數(shù)過高的Gabor特征造成應(yīng)用系統(tǒng)的維數(shù)災(zāi)難,為解決Gabor特征的維數(shù)災(zāi)難問題,論文第四章提出了基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取算法,該算法不僅有效地降低了人臉特征向量維數(shù),縮小了人臉特征庫的規(guī)模,同時(shí)降低了核心算法的時(shí)間和空間復(fù)雜度,而且具有與傳統(tǒng)Gabor特征抽取算法同樣的魯棒性。 4 結(jié)合有效人臉區(qū)域的Gabor特征抽取、自適應(yīng)線性判別分析算法和基于支持向量機(jī)分類策略,提出并實(shí)現(xiàn)了基于支持向量機(jī)的嵌入式人臉識別和嵌入式人像比對系統(tǒng)支持向量機(jī)通過引入核技巧對訓(xùn)練樣本進(jìn)行學(xué)習(xí)構(gòu)造最小化錯(cuò)分風(fēng)險(xiǎn)的最優(yōu)分類超平面,不僅具有強(qiáng)大的非線性和高維處理能力,而且具有更強(qiáng)的泛化能力。本文研究了支持向量機(jī)的多類分類策略和訓(xùn)練方法,并結(jié)合論文中提出的基于有效人臉區(qū)域的Gabor特征提取算法、自適應(yīng)線性判別分析算法,首次在基于Windows CE操作系統(tǒng)的嵌入式ARM平臺中實(shí)現(xiàn)了具有較強(qiáng)魯棒性的嵌入式自動(dòng)人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng)。 5 提出并初步實(shí)現(xiàn)了基于客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)模型的遠(yuǎn)距離人臉識別方案為解決嵌入式人臉識別系統(tǒng)在海量人臉庫中進(jìn)行識別的難題,論文提出并初步實(shí)現(xiàn)了基于客戶機(jī)/服務(wù)器結(jié)構(gòu)無線網(wǎng)絡(luò)模型的嵌入式遠(yuǎn)距離人臉識別方案。 客戶機(jī)(嵌入式平臺)完成對人臉圖像的檢測、歸一化處理和人臉特征提取,然后通過無線網(wǎng)絡(luò)將提取后的人臉特征數(shù)據(jù)傳輸?shù)椒?wù)器端,由服務(wù)器在海量人臉庫中完成人臉識別,并將識別后的結(jié)果通過無線網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)娇蛻魴C(jī)顯示輸出,從而實(shí)現(xiàn)基于客戶機(jī)/服務(wù)器無線網(wǎng)絡(luò)模型的嵌入式遠(yuǎn)距離人臉識別方案。 6 結(jié)合我們開發(fā)的基于ARM的嵌入式自動(dòng)人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng),從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度探討了在嵌入式系統(tǒng)中進(jìn)行人臉識別應(yīng)用設(shè)計(jì)的思路及應(yīng)該注意的問題雖然嵌入式人臉識別系統(tǒng)的性能很大程度上取決于高效的人臉特征描述和魯棒的人臉識別核心算法。但是,嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想對嵌入式人臉識別系統(tǒng)的性能影響同樣值得重視。本文第六章重點(diǎn)闡述了嵌入式自動(dòng)人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思路,并結(jié)合我們自主開發(fā)的嵌入式自動(dòng)人臉識別系統(tǒng)和嵌入式人像比對系統(tǒng)從系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度探討了嵌入式人臉識別應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的關(guān)鍵技術(shù)問題。 結(jié)合本文提出的算法我們在PC上完成對人臉識別分類器的訓(xùn)練,然后在嵌入式ARM開發(fā)平臺上實(shí)現(xiàn)了嵌入式自動(dòng)人臉識別、嵌入式人像比對兩個(gè)便攜式人員身份認(rèn)證系統(tǒng),經(jīng)測試運(yùn)行效果良好。所提出的人臉識別算法不僅具有一定的理論參考價(jià)值,而且對于嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)、AFR應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)也具有一定的借鑒意義。
標(biāo)簽： ARM 架構(gòu) 嵌入式 人臉識別
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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本文對TCN中的MVB技術(shù)進(jìn)行了研究，并在深入了解MVB的通信機(jī)制的基礎(chǔ)上，提出了采用FPGA替代MVB控制器專用芯片的解決方法。根據(jù)TCN協(xié)議，連接在MVB上的設(shè)備可以分為5類，其中1類設(shè)備可以在不需要CPU的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)自動(dòng)通信，最為常用。本設(shè)計(jì)的目的就是采用FPGA替代MVB1類設(shè)備控制器。 文章采用自頂向下的模塊化設(shè)計(jì)方法，根據(jù)MVB1類設(shè)備控制器要實(shí)現(xiàn)的功能，將設(shè)計(jì)劃分為3個(gè)模塊：發(fā)送模塊、接收模塊和MVB1類模式控制模塊。其中發(fā)送模塊又劃分為位控制單元、CRC生成單元、FIFO單元和曼徹斯特編碼單元等。接收模塊又劃分為幀起始檢測單元、時(shí)鐘恢復(fù)單元、幀分界符檢測單元、數(shù)據(jù)譯碼單元、CRC校驗(yàn)單元、譯碼控制單元和長度錯(cuò)誤檢測單元等。MVB1類模式控制模塊又劃分為報(bào)文錯(cuò)誤處理單元、主幀寄存器單元、TM控制單元和主控單元等。上述各模塊的RTL級設(shè)計(jì)都是采用硬件描述語言Verilog實(shí)現(xiàn)的。
標(biāo)簽： MVB1 FPGA 設(shè)備 控制器
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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目前,以互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務(wù)為代表的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用,正快速地向包括數(shù)據(jù)、語音、圖像的綜合寬帶多媒體方向發(fā)展,構(gòu)建寬帶化、大容量、全業(yè)務(wù)、智能化的現(xiàn)代通信網(wǎng)絡(luò)已成為大勢所趨.寬帶無線接入(BWA)憑借其組網(wǎng)快速靈活、運(yùn)營維護(hù)方便及成本較低等競爭優(yōu)勢,迅速成為市場熱點(diǎn),各種微波、無線通信領(lǐng)域的先進(jìn)手段和方法不斷引入,各種寬帶無線接入技術(shù)迅速涌現(xiàn).由于BWA要用于非視距傳輸,所以必須考慮無線信道的多經(jīng)效應(yīng).而OFDM技術(shù)憑借著魯棒的對抗頻率選擇性衰落能力和極高頻譜效率引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視.其基本思想是把調(diào)制在單載波上的高速串行數(shù)據(jù)流,分成多路低速的數(shù)據(jù)流,調(diào)制到多個(gè)正交載波上并行傳輸,這樣在傳輸時(shí),雖然整個(gè)信道是頻率選擇性衰落,但是各個(gè)子信道卻是平坦衰落,有效對抗了多經(jīng)效應(yīng),同時(shí)由于各個(gè)子載波是正交的,極大提高了頻譜效率.可以預(yù)料的是,隨著通信系統(tǒng)將向基于IPv6核心網(wǎng)的全I(xiàn)P包的傳輸方向發(fā)展,越來越多的通信系統(tǒng)將具有"突發(fā)模式"的特征.本文關(guān)注的正是突發(fā)OFDM系統(tǒng)接收機(jī)設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn).由于IEEE 802.11a無線局域網(wǎng)是OFDM技術(shù)第一次真正的應(yīng)用于突發(fā)系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了面向IP的無線寬帶傳輸,所以基于IEEE 802.11a的突發(fā)OFDM系統(tǒng)有著重要的借鑒和研究價(jià)值,本文也正是圍繞著這個(gè)中心而展開.本文的各章節(jié)安排如下:在第一章中主要介紹OFDM的技術(shù)原理和在寬帶無線接入中的應(yīng)用,同時(shí)引出本文所關(guān)注的突發(fā)OFDM接收機(jī)設(shè)計(jì).在第二章中先介紹了相干接收和信道估計(jì)的概念,重點(diǎn)分析了本文所采用的WLAN信道模型和信道估計(jì)算法,然后在得到同步誤差表達(dá)式的基礎(chǔ)上,先用星座圖直觀的表現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中各種同步誤差的影響,再從信噪比損失的角度對符種同步誤差進(jìn)行分析.第三章是本文的重點(diǎn)之一,在本章中對基于IEEE 802.11a的各種同步算法包括幀檢測和符號定時(shí)、載波同步和采樣時(shí)鐘同步進(jìn)行仿真和比較,并針對適合FPGA實(shí)現(xiàn)的同步算法進(jìn)行了重點(diǎn)的分析.第四章也是本文的重點(diǎn)之一,提出了整個(gè)OFDM系統(tǒng)平臺的硬件結(jié)構(gòu)和基于IEEE 802.11a的接收機(jī)FPGA設(shè)計(jì)方案,然后從整體上介紹了接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu),并給出了接收機(jī)各個(gè)模塊的具體設(shè)計(jì),最后對整個(gè)系統(tǒng)調(diào)試過程和測試結(jié)果進(jìn)行了分析.
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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十種精密全波整流電路 圖中精密全波整流電路的名稱,純屬本人命的名,只是為了區(qū)分;除非特殊說明,增益均按1設(shè)計(jì). 圖1是最經(jīng)典的電路,優(yōu)
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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進(jìn)入20世紀(jì)90年代后，隨著全球信息化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)技術(shù)獲得了前所未有的發(fā)展空間。 嵌入式系統(tǒng)的最大特點(diǎn)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(shè)計(jì)都有其特殊的應(yīng)用場合與特定功能，這也是嵌入式系統(tǒng)與通剛的計(jì)算機(jī)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(shè)計(jì)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(yīng)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(shí)間，快速的完成功能的轉(zhuǎn)換。 本課題的目的在于提出并設(shè)計(jì)一種基于ARM(Advanced RISC Machines)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)的可擴(kuò)展功能嵌入式系統(tǒng)平臺，并完成了系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)和PCI(Peripheral Component Interconnect)橋的固件設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)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(gè)硬件開發(fā)環(huán)節(jié)中，充分采用高速PCB(Printed Circuit Board)的設(shè)計(jì)原則，并進(jìn)行全面的電路仿真試驗(yàn)，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(diǎn)，并充分考慮到用戶的需要，擴(kuò)展了多種常用的外部設(shè)備接口以及藍(lán)牙無線接口等，為將米各種可能的應(yīng)用提供了完善的硬件基礎(chǔ)。概括總結(jié)起來本文具體工作如下： 1．完全自主設(shè)計(jì)了具有高擴(kuò)展性的基于LPC2292嵌入式處理器的嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用開發(fā)平臺。基于該硬件平臺，可以實(shí)現(xiàn)許多基于ARM架構(gòu)處理器的嵌入式應(yīng)剛而無需對硬什系統(tǒng)作出大的改變，如多協(xié)議轉(zhuǎn)換器、CAN(Control Area Network)總線網(wǎng)關(guān)、以太網(wǎng)關(guān)、各種工業(yè)控制應(yīng)用等。并在具體的設(shè)計(jì)實(shí)踐中，總結(jié)出了嵌入式系統(tǒng)硬件平臺的設(shè)計(jì)原則及設(shè)計(jì)方法。 2．完成了基于CPLD的PCI橋接芯片的同什設(shè)計(jì)，在ARM硬件平臺上成功擴(kuò)展了PCI設(shè)備，成功解決了ARM處理器和PCI從設(shè)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(shè)計(jì)。基于此測試卡，可以實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)中的PCI通訊功能進(jìn)行有效測試，以保證整個(gè)硬件系統(tǒng)正常、高效、穩(wěn)定地運(yùn)行。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)完成，使其可以作為嵌入式應(yīng)用的二次開發(fā)或?qū)嶒?yàn)平臺，用于工業(yè)產(chǎn)品開發(fā)及高校相關(guān)專業(yè)的實(shí)踐教學(xué)。
標(biāo)簽： CPLD ARM 擴(kuò)展 嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-22
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該課題通過對開放式數(shù)控技術(shù)的全面調(diào)研和對運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的深入研究,并針對國內(nèi)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的研究起步較晚的現(xiàn)狀,結(jié)合激光雕刻領(lǐng)域的具體需要,緊跟當(dāng)前運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)研究的發(fā)展趨勢,吸收了世界開放式數(shù)控技術(shù)和相關(guān)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)的最新成果,采納了基于DSP和FPGA的方案,研制了一款比較新穎的、功能強(qiáng)大的、具有很大柔性的四軸多功能運(yùn)動(dòng)控制卡.該論文主要內(nèi)容如下:首先,通過對制造業(yè)、開放式數(shù)控系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制卡等行業(yè)現(xiàn)狀的全面調(diào)研,基于對運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)控制技術(shù)的深入學(xué)習(xí),在比較了幾種常用的運(yùn)動(dòng)控制方案的基礎(chǔ)上,確定了基于DSP和FPGA的運(yùn)動(dòng)控制設(shè)計(jì)方案,并規(guī)劃了板卡的總體結(jié)構(gòu).其次,針對運(yùn)動(dòng)控制中的一些具體問題,如高速、高精度、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性、實(shí)時(shí)控制以及多軸聯(lián)動(dòng)等,在FPGA上設(shè)計(jì)了功能相互獨(dú)立的四軸運(yùn)動(dòng)控制電路,仔細(xì)規(guī)劃并定義了各個(gè)寄存器的具體功能,設(shè)計(jì)了功能完善的加/減速控制電路、變頻分配電路、倍頻分頻電路和三個(gè)功能各異的計(jì)數(shù)器電路等,完全實(shí)現(xiàn)了S-曲線升降速運(yùn)動(dòng)、自動(dòng)降速點(diǎn)運(yùn)動(dòng)、A/B相編碼器倍頻計(jì)數(shù)電路等特殊功能.再次,介紹了DSP在運(yùn)動(dòng)控制中的作用,合理規(guī)劃了DSP指令的形成過程,并對DSP軟件的具體實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了框架性的設(shè)計(jì).然后,根據(jù)光電隔離原理設(shè)計(jì)了數(shù)字輸入/輸出電路;結(jié)合DAC原理設(shè)計(jì)了四路模擬輸出電路;實(shí)現(xiàn)了PCI接口電路的設(shè)計(jì);并針對常見的干擾現(xiàn)象,提出了有效的抗干擾措施.最后,利用運(yùn)動(dòng)控制卡強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制功能,并針對激光雕刻行業(yè)進(jìn)行大幅圖形掃描時(shí)需要實(shí)時(shí)處理大量的圖形數(shù)據(jù)的特別需要,在板卡第四軸完全實(shí)現(xiàn)了激光控制功能,并基于FPGA內(nèi)部的16KBit塊RAM,開辟了大量數(shù)據(jù)區(qū)以便進(jìn)行大幅圖形的實(shí)時(shí)處理.
標(biāo)簽： FPGA DSP 運(yùn)動(dòng)控制
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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AutoCAD 是一款優(yōu)秀的微機(jī)輔助繪圖軟件，由于它的通用性限制它在具體領(lǐng)域中特殊情況的應(yīng)用。所以，廣大專業(yè)技術(shù)人員學(xué)習(xí)一點(diǎn)二次開發(fā)知識，會(huì)大大提高繪圖效率。文中介紹了在AutoCAD 中實(shí)現(xiàn)機(jī)械制圖
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著全控型變流技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓寬，具有高功率因數(shù)的PWM整流器在工業(yè)領(lǐng)域中逐漸得到普遍重視。在目前的PWM調(diào)制方法中，自然采樣SPWM具有控制靈活、輸出脈沖波形好、諧波含量低等優(yōu)點(diǎn)，是一種性能優(yōu)良的調(diào)制方法。傳統(tǒng)的基于DSP的SPWM實(shí)現(xiàn)方法受DSP本身串行程序流工作模式的限制，是很難實(shí)時(shí)完成自然采樣SPWM的計(jì)算的，這在一些特殊的應(yīng)用領(lǐng)域限制了PWM整流器性能的提高。為此，論文提出了一種基于FPGA的自然采樣SPWM實(shí)現(xiàn)方法，并在三相電流型整流器樣機(jī)上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。由于FPGA具有豐富的可編程邏輯資源和I/O口，并且可以采用并行工作方式，因此控制系統(tǒng)具有更快的處理速度、更小的控制延時(shí)和更好的實(shí)時(shí)性，有利于PWM整流器性能的提高。仿真和實(shí)驗(yàn)研究都表明本文的設(shè)計(jì)是正確有效的。
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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傳統(tǒng)的數(shù)控系統(tǒng)采用的大多是專用的封閉式結(jié)構(gòu)，它能提供給用戶的選擇有限，用戶無法對現(xiàn)有數(shù)控設(shè)備的功能進(jìn)行修改以滿足自己的特殊要求；各種廠商提供給用戶的操作方式各不相同，用戶在培訓(xùn)人員、設(shè)備維護(hù)等方面要投入大量的時(shí)間和資金。這些問題嚴(yán)重阻礙了CNC制造商、系統(tǒng)集成者和用戶采用快速而有創(chuàng)造性的方法解決當(dāng)今制造環(huán)境中數(shù)控加工和系統(tǒng)集成中的問題。隨著電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)正朝向柔性化、智能化和網(wǎng)絡(luò)化的方向發(fā)展。針對數(shù)控系統(tǒng)已存在的問題和未來發(fā)展的趨勢，本文致力于建立一個(gè)適合現(xiàn)場加工特征的開放結(jié)構(gòu)數(shù)控平臺，使系統(tǒng)具備軟硬件可重構(gòu)的柔性特征，同時(shí)把監(jiān)控診斷和網(wǎng)絡(luò)模塊融入數(shù)控系統(tǒng)的框架體系之內(nèi)，滿足智能化和網(wǎng)絡(luò)化的要求。 本文在深入研究嵌入式系統(tǒng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，引入可重構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，選擇具體的硬件平臺和軟件平臺進(jìn)行嵌入式可重構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)平臺的研發(fā)。硬件結(jié)構(gòu)以MOTOROLA的高性能32位嵌入式處理器MC68F375和ALTERA的現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)芯片為核心，配以系統(tǒng)所需的外圍模塊；軟件系統(tǒng)以性能卓越的VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)為核心，開發(fā)所需要的應(yīng)用軟件，將VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)擴(kuò)展為一個(gè)完整、實(shí)用的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)不僅具有可靠性高、穩(wěn)定性好、功能強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，而且具有良好的可移植性和軟硬件可裁減性，便于根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行功能的擴(kuò)展和重構(gòu)。 本論文的主要研究工作如下： (1)深入研究了以高性能微處理器MC68F375為核心的主控制板的硬件電路設(shè)計(jì)，以及存儲、采集、通訊和網(wǎng)絡(luò)等模塊的設(shè)計(jì)。 (2)深入研究了基于FPGA的串行配置方法和可重構(gòu)設(shè)計(jì)方法，設(shè)計(jì)出基于FPGA的電機(jī)運(yùn)動(dòng)控制、機(jī)床IO控制、鍵盤陣列和液晶顯示控制等接口模塊電路。 (3)深入研究了VxWorks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在硬件平臺上的移植和任務(wù)調(diào)度原理，合理分配控制系統(tǒng)的管理任務(wù)，開發(fā)系統(tǒng)的底層驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序。 最后，本文總結(jié)了系統(tǒng)的開發(fā)工作，并對嵌入式可重構(gòu)數(shù)控系統(tǒng)的進(jìn)一步研究提出了自己的一些想法，以指引后續(xù)研究工作。
標(biāo)簽： 嵌入式 可重構(gòu) 數(shù)控系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：gcs333
8051系列是至今為止最成功的單片機(jī)之一，在FPGA平臺上研究帶硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器的8051是對其在SoC及專用化的方向上的一次邁進(jìn)。文章首先介紹了8051的基本架構(gòu)，包括硬件模塊、指令系統(tǒng)、內(nèi)存分配以及基本外設(shè)。然后講解了在設(shè)計(jì)8051時(shí)如何劃分模塊，每個(gè)模塊的功能與設(shè)計(jì)，同時(shí)也介紹了如何設(shè)計(jì)流水線來加速8051的處理速度。對于浮點(diǎn)運(yùn)算器，文章介紹了IEEE浮點(diǎn)數(shù)的表示方法，包括各種特殊值的表示方法以及作用。在探討浮點(diǎn)運(yùn)算器設(shè)計(jì)的時(shí)候首先是給出了模塊的劃分及其實(shí)現(xiàn)的功能，然后以生動(dòng)的實(shí)例介紹了加減乘除四種浮點(diǎn)運(yùn)算的算法。在介紹完8051與浮點(diǎn)運(yùn)算器設(shè)計(jì)以后，文章介紹了如何將浮點(diǎn)運(yùn)算器集成到8051上，包括硬件上的數(shù)據(jù)線接口和控制線接口，以及軟件中如何運(yùn)用硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器。最后文章給出了此設(shè)計(jì)在ModelSim上的仿真結(jié)果以及在CyclonelIFPGA芯片上的驗(yàn)證過程，可以清楚地看到，與KeilC51軟件庫的浮點(diǎn)運(yùn)算相比，加法運(yùn)算從186個(gè)時(shí)鐘周期減少到4個(gè)時(shí)鐘周期，減法運(yùn)算從200個(gè)時(shí)鐘周期減少到4個(gè)時(shí)鐘周期，乘法運(yùn)算從241個(gè)時(shí)鐘周期減少到4個(gè)時(shí)鐘周期，而除法則由原來的¨lO個(gè)時(shí)鐘周期減少到4個(gè)時(shí)鐘周期，可見硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器使8051在運(yùn)算能力上有了質(zhì)的提高。 筆者也在“Google”和“百度”搜索引擎上，以及“維普數(shù)據(jù)論文網(wǎng)’’上搜索過，都沒有發(fā)現(xiàn)有類似的設(shè)計(jì)，帶硬件浮點(diǎn)運(yùn)算器的8051可謂是一次創(chuàng)新，希望在實(shí)際應(yīng)用中能有用武之地。
標(biāo)簽： FPGA 8051 硬件 浮點(diǎn)運(yùn)算器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：13081287919
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