本文設計的井下網絡分站作為“煤礦安全自動檢測、監控及管理系統”的一個重要的組成部分，以ARM微控制器為核心，以操作系統μC/OS-Ⅱ為操作平臺，采用TCP/IP協議棧實現了分站的網絡通信功能，很好的解決了當前煤礦企業安全監控系統通信協議不一致的問題。 在硬件方面，嚴格按照《煤礦安全監控系統通用技術要求》完成了監控分站的總體硬件設計，并通過驅動網卡芯片RTL8019AS實現了以太網連接。選用PHILIPS的32位ARM芯片LPC2214作為分站的控制芯片，它帶有16KB的靜態RAM和256KB的高速FLASH，包含8路10位A/D，還有多個串行接口，可使用的GPIO高達76個(使用了外部存儲器)，很好了滿足了分站外接傳感器的多樣化要求。在人機對話方面，系統擴展了128×64的液晶和1×4的鍵盤。在通信方面，采用TCP/IP協議與地面主機進行通信，將各種參數傳送到地面主機進行復雜的運算處理。 在軟件方面，介紹了嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ的移植過程，并在此基礎上分析了TCP/IP協議棧的實現；制定了統一的數據交換格式；通信過程中采用了標準的TCP/IP協議；詳細介紹了幾個主要程序模塊的編程思路，如LCD顯示、外部輸入頻率信號的計數及數據存儲，并給出了在實際編程過程中遇到的問題及解決方法。 本監控分站根據《本質安全型“i”》標準將外部接入設備和分站作了電氣隔離，該分站具有2路A/D數據采集；6路光電隔離數字量輸入；2路光電隔離數字量輸出對外部設備進行遠程管理和控制；人機接口提供人機交互界面，提供按鍵操作和數據顯示；RS485通信接口負責與外界設備進行通信；網絡通信接口負責為各種監測監控系統提供兼容的接入接口；非易失性鐵電存儲器作為數據存儲區以保證掉電后存儲數據不丟失。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著計算機技術、半導體技術、微電子技術技術的不斷融合，嵌入式系統的應用得到了迅猛發展。本文以嵌入式系統開發為背景，研究基于ARM和μC/OS-II的嵌入式系統及其在加密解密模塊中的應用。 本文在介紹了嵌入式系統和硬件實現Rijndael算法的研究現狀之后，簡要概述了Rijndael加密算法的結構、輪變換、密鑰擴展和該加密模塊選用Rijndael算法的原因以及ARM系列微處理器選型和S3C44BOX芯片體系結構、開發板平臺的選擇和板上主體硬件電路等相關內容。 在深入地研究了Rijndael加密算法之后以及根據嵌入式系統的一般要求，本文設計了一個基于ARM和μC/OS-II的嵌入式加密模塊。該加密模塊采用了32位高性能ARM微處理器S3C44BOX為硬件核心，并以嵌入式實時操作系統μC/OS-II為軟件平臺，在ARM ADS1.2環境下進行系統軟件開發。該加密模塊充分地利用了ARM微處理器性能高、功耗低和成本低的優勢以及發揮了μC/OS-II可移植性好、穩定性和可靠性高的優點。 本文重點論述了嵌入式加密模塊BootLoader文件的裝載、I/O端口初始化、基于S3C44BOX微處理器的μC/OS-II移植及應用軟件部分中任務和模塊的流程設計。在該加密模塊應用軟件設計部分中，對各個任務的創建、定義、優先級設置和事件的定義、對文件的操作進行了設計，并且按照系統軟件設計的流程描述了模塊所有任務和部分子模塊的功能。
上傳時間： 2013-05-24
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嵌入式系統產品開發現已成為IT產業的主流發展方向之一，在不同應用領域的嵌入式系統產品開發中，都涉及到的一個共性關鍵技術是：嵌入式系統開發平臺的研究與設計。 本文密切結合實際科研項目，采用軟、硬件協同設計的研究方法，設計了一套基于ARM微處理器架構的嵌入式系統開發平臺，為應用系統的開發者完成了大部分共性的底層設計工作，并針對現代酒店客房管理與控制系統的功能要求，以此平臺為基礎，開發了一個樓層機控制系統，并成功運用于深圳某國際大酒店的客房控制系統中，驗證了本文研發成果的有效性和推廣應用價值。 論文首先分析了當前國內外嵌入式系統的研究現狀，然后研究了基于S3C44BOX開發板的硬件設計和實現過程，分別給出了電源模塊、MCU核心模塊、存儲器模塊、I/O接口模塊、通信接口模塊、調試以及系統擴展接口等主要模塊的設計方法和電氣原理圖；使用CPLD實現了多功能JTAG調試器，在SDT環境下完成了硬件調試工作；研究了嵌入式操作系統的移植技術，針對VxWorks操作系統下載與應用，開發了適用于S3C44BOX的板級支持包，成功完成了BootRom和VxWorks兩種映像的生成和加載；在論文的最后，研究了本平臺在酒店客房控制系統中的實際應用方法，設計其作為樓層機的實現方案，討論了網絡通信與控制的工作原理，并給出了主要程序的流程圖。
上傳時間： 2013-06-02
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汽車導航及定位是在全球衛星定位系統(GPS，Global Positioning System)的基礎上發展起來的一門新型技術。它是由GPS定位系統、電子地圖、嵌入式系統組成。汽車導航系統接收GPS所傳送的衛星信號，得到車輛的即時位置，通過GPS信號處理系統傳送給CPU，再配合嵌入式系統上的電子地圖，將車輛經過的軌跡顯示在顯示屏上。本文設計了一種汽車導航定位系統，以ARM微處理器為核心，移植嵌入式操作系統，在此基礎上繪制電子地圖，顯示車輛運行軌跡。主要研究內容如下： 完成了車載導航系統總體方案的分析與設計。分析了多種嵌入式微處理的性能和應用。確定了以S3C44BOX為核心構建導航系統硬件平臺的解決方案，并設計了導航系統的總體框架。 完成了車載導航系統硬件平臺的設計，包括存儲器系統、通信總線、GPS模塊等接口電路的設計。根據高速數字電路的設計要求，在雙面板上實現了基于ARM的汽車導航定位系統的PCB布線。編寫了系統初始化代碼，完成了對硬件平臺的調試工作。 根據系統的實際情況，選擇了實時多任務操作系統μC/OS-II和嵌入式圖形用戶界面μC/GUI作為本系統的軟件平臺，完成了兩者在系統硬件平臺上的移植。針對μC/GUI環境下簡體中文漢字的顯示問題，給出了一種比較完善的解決方案。 介紹了GPS的衛星定位原理，以及GPS接收的數據格式。在嵌入式圖形用戶界面μC/GUI的基礎上實現車載導航系統LCD上電子地圖的繪制，提出了基于μC/GUI及Maplnfo MIF地圖數據格式的電子地圖的設計與實現方法。實現了矢量電子地圖的顯示、縮放、漫游、圖層管理以及簡單的數據查詢導航功能，提出了用邊界檢測算法提高電子地圖漫游時的顯示速度。在此開發平臺上還實現了GPS定位數據的采集、處理，初步完成了定位模塊的部分功能。
上傳時間： 2013-05-22
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LED照明已確然成為一項主流技術。該項技術正日臻成熟，標志之一就是大量LED照明標準和規范的陸續出臺。嚴格的效率要求已存在相當一段時間了，今后仍將不斷提高。但近段時間，LED照明設計師的工作卻更為棘手了，因為要同時滿足以下兩項要求：既要用針對白熾燈的調光器來實現調光控制功能，又要實現高功率因數性能。
上傳時間： 2013-05-27
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作為嵌入式系統核心的微處理器，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工作還相當落后，這直接影響到我國信息產業的發展。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。經過幾年的探索，已經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，FPGA的設計流程。VEGA的FPGA平臺是一完整的計算機系統，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。 經過模塊設計到最后的FPGA驗證，VEGA完成了其邏輯設計，經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，達到了預計的設計要求。
上傳時間： 2013-07-07
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現場可編程門陣列(FPGA)器件是能通過對其進行編程實現具有用戶規定功能的電路，特別適合集成電路的新品開發和小批量ASIC電路的生產。近幾年來，FPGA的發展非常迅速，但目前國內廠商所使用的FPGA芯片主要還是從國外進口，這種狀況除了給生產廠家帶來很大的成本壓力以外，同時也影響到國家信息產業的保密和安全問題，因此在國內自主研發FPGA便成為一種必然的趨勢。 基于上述現實狀況及國內市場的巨大需求，中國電子科技集團公司第58研究所近年來對FPGA進行了專項研究，本論文正是作為58所專項的一部分研究工作的總結。本文深入研究了FPGA的相關設計技術，并進行了實際的FPGA器件設計，研究工作的重點是在華潤上華(CSMC)0.5μm標準CMOS工藝基礎上進行具有6000有效門的FPGA的電路設計與仿真。 論文首先闡述了可編程邏輯器件的基本結構，就可編程邏輯器件的發展過程及其器件分類，對可編程只讀存儲器、現場可編程邏輯陣列、可編程陣列邏輯、通用邏輯陣列和復雜PLD等的基本結構特點進行了討論。接著討論了FPGA的基本結構與分類及它的編程技術，另外還闡述了FPGA的集成度和速率等相關問題。并根據實際指標要求確定本文研究目標FPGA的基本結構和它的編程技術，在華潤上華0.5μm標準CMOS工藝的基礎上，進行一款FPGA芯片的設計研究工作。進行了可編程邏輯單元的基本結構的設計，并用CMOS邏輯和NMOS傳輸管邏輯實現了函數發生器、快速進位鏈和觸發器的電路設計，并對其進行了仿真，達到了預期的目標。
上傳時間： 2013-07-18
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該文探討了以FPGA(Field Programmable Gates Array)為平臺,使用HDL(Hardware Description Language)語言設計并實現符合JPEG靜態圖象壓縮算法基本模式標準的圖象壓縮芯片.在簡要介紹JPEG基本模式標準和FPGA設計流程的基礎上,針對JPEG基本模式硬件編碼器傳統結構的缺點,提出了一種新的改進結構.JPEG基本模式硬件編碼器改進結構的設計思想、設計結構和Verilog設計實現在其后章節中進行了詳細闡述,并分別給出了改進結構中各個模塊的單獨測試結果.在該文的測試部分,闡述利用實際圖像作為輸入,從FPGA的輸出得到了正確的壓縮圖像,計算了相應的圖像壓縮速度和圖象質量指標,并與軟件壓縮的速度和結果做了對比,提出了未來的改進建議.
上傳時間： 2013-04-24
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傳統PLC使用時會出現一些問題，如程序死循環、程序跑飛、需要龐大的編譯系統作支持和不能實現精確位置控制等等；而發展到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場集成技術，用FPGA來實現PLC的功能，拋棄傳統PLC“程序”的概念，以“硬件線路”來實現控制功能，不論在經濟上還是在性能上都具有更大的優勢。 本課題在對國內外可編程控制器，重點是HardPLC的開發和應用的進展進行概述和分析的基礎上，系統開展了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芯片結構的兩個創新概念，指出了其優越性能的結構基礎； 2.系統分析了用HardPLC實現控制系統時的一些通用模塊，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，在此基礎上進行了仿真、綜合，為進一步研究可編程控制器的現場集成奠定了基礎； 3.在仿真綜合的基礎上，用所建立的模型完成了特定邏輯控制系統的控制要求，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具有我國自主知識產權的HardPLC組成IP庫具有一定的理論意義；對特定系統的控制實現，充分展示了基于FPGA的可編程控制器現場集成技術可以廣泛應用于工控領域，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的PLC控制系統，為工控領域提供高可靠、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芯片配置數據的加載，在實踐生產中具有重要的實用價值。
上傳時間： 2013-05-30
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本文提出了一種高速Viterbi譯碼器的FPGA實現方案。這種Viterbi譯碼器的設計方案既可以制成高性能的單片差錯控制器，也可以集成到大規模ASIC通信芯片中，作為全數字接收的一部分。 本文所設計的Viterbi譯碼器采用了基四算法，與基二算法相比，其譯碼速率在理論上約提升一倍。加一比一選單元是Viterbi譯碼器最主要的瓶頸所在，本文在加一比一選模塊中采用了全并行結構的設計方法，這種方法雖然增加了硬件的使用面積，卻有效的提高了譯碼器的速率。在幸存路徑管理部分采用了兩路并行回溯的設計方法，與寄存器交換法相比，回溯算法更適用于FPGA開發設計。為了提高譯碼性能，減小譯碼差錯，本文采用較大譯碼深度的回溯算法以保證幸存路徑進行合并。實現了基于FPGA的誤碼測試儀，在FPGA內部完成誤碼驗證和誤碼計數的工作。 與基于軟件實現譯碼過程的DSP芯片不同，FPGA芯片完全采用硬件平臺對Viterbi譯碼器加以實現，這使譯碼速率得到很大的提升。針對于具體的FPGA硬件實現，本文采用了硬件描述語言VHDL來完成設計。通過對譯碼器的綜合仿真和FPGA實現驗證了該方案的可行性。譯碼器的最高譯碼輸出速率可以達到60Mbps。
上傳時間： 2013-04-24
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