自上個世紀九十年代以來，我國著名學者、現中國科學院院士、清華大學陳難先教授等人使用無窮級數的Mobius反演公式解決了一系列重要的應用物理中的逆問題，例如費米體系逆問題、信號處理等，開創了應用、推廣數論中的Mobius變換解決物理學中各種逆問題的巧妙方法，其工作在1990年得到了世界著名的《NATURE》雜志的整版專評與高度評價。華僑大學蘇武潯、張渭濱教授等則把Mobius變換的方法應用于幾種常用波形（包括周期矩形脈沖，奇偶對稱方波和三角波等）的傅立葉級數的逆變換運算，得到正、余弦函數及一般周期信號的各種常用波形的信號展開；并求得了與各種常用波形信號函數族相正交的函數族，以用于各展開系數的計算與信息的解調；而后把它們應用到通信系統中，提出了一種新的通信系統，即新型Chen-Mobius通信系統。 在新型通信系統中，把這種正交函數族應用于系統的相干調制解調中，取代傳統通信系統中調制解調所采用的三角正交函數族。正是這種正交函數族使得通信系統的傳輸性能大大提高，保密性加強，而且正交函數族產生很方便。 本文從軟件仿真和硬件實現兩個方面對Chen-Mobius通信系統進行了驗證。首先，利用MATLAB軟件構建Chen-Mobius數字通信系統，通過計算機編程，對Chen-Mobius單路、四路和八路的數字通信系統進行仿真分析，對該系統在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算，并繪出了信噪比-錯誤概率曲線；其次，在QuartusⅡ軟件平臺上，利用VHDL語言文本輸入和原理圖輸入的方法構建Chen-Mobius數字通信系統，對該系統進行了仿真，包括設計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等；再次，在QuartusⅡ軟件仿真的基礎上，在Altera公司的Stratix GX芯片上，實現了硬件的編程和下載，從而完成了Chen-Mobius數字通信系統的FPGA實現；最后，從MATLAB軟件仿真和硬件實現的結果出發，通過分析系統的性能，簡單展望了Chen-Mobius數字通信系統的應用前景。 本文通過軟件仿真得到了Chen-Mobius數字通信系統的信噪比-錯誤概率曲線，從理論上驗證了該系統的強的抗干擾能力；利用FPGA完成了系統的硬件實現，從實際上驗證了該系統的可實現性。從兩方面都可以說明，Chen-Mobius通信系統雖然只是一個新的起點，但它卻預示著光明的應用前景。
標簽： ChenMobius MATLAB FPGA 數字通信系統
上傳時間： 2013-05-19
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在利益的驅使下，超限運輸在世界各地已成為了普遍現象。這給國家帶來了諸多經濟和社會問題。實踐證明動態稱重系統（WIM）能有效地抑制超限運輸，但同時也存在部分問題，這些問題的解決有賴于國家相關法規的出臺，也有賴于關鍵測量設備（WIM系統）性能的提高。 由于應變式稱重傳感器容易受到各種環境干擾，對環境適應性差，課題采用光纖Bragg光柵傳感器(FBG)作為稱重傳感器，它具有很強的抗干擾性，利于提高系統測量精度。使用光纖傳感器的關鍵是波長解調技術，本文在比較了幾種常見解調技術的前提下，結合課題的實際情況選用了基于F-P腔可調諧濾波解調方法，文章在分析該解調方法原理的基礎上，設計了解調器中的各個硬件電路模塊；此外，為了提高數據采集、傳輸的效率，文章還對數據緩沖電路進行了設計，在電路中引入了換體存儲及DMA傳輸技術。 鑒于動態稱重信號為短歷程信號并且包含各種各樣的噪聲，稱重算法的研究也是本課題要解決的重要內容。本文在分析了稱臺振動及已有先驗知識的基礎上，將小波分析、LM非線性擬合算法及殘差分析相結合應用在動態稱重系統中，為了驗證算法的有效性，利用MATLAB對實測數據進行了仿真分析，結果表明該算法能夠提高測量精度。 提高動態稱重系統性能指標的另一方面是提高系統運行的軟硬件平臺。課題采用的核心硬件為Xscale ARM平臺，處理器時鐘可高達400MHz；軟件上采用了多用戶、多任務的Linux操作系統平臺。文章對操作系統linux2.6進行了合適的配置，成功地將它移植到了課題的ARM平臺上，并且在此操作系統上設計了基于MiniGUI的人機交互界面及波長解調和數據緩沖電路的驅動程序。
上傳時間： 2013-07-26
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嵌入式系統是以應用為中心，以計算機為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。嵌入式系統一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序4部分組成，用于實現對其它設備的控制、監視或管理等功能。其廣泛應用于控制領域、消費電子產品等行業，已成為現代電子領域的重要研究方向之一。而隨著電子技術，多媒體技術及網絡技術快速發展，視頻監控系統也正在向嵌入式，數字化，網絡化方向發展。嵌入式視頻監控系統充分利用大規模集成電路和網絡的科技成果，實現體積小巧，性能穩定，通訊便利的監控產品。本項的目的正是建立一個完整的基于 ARM9 核心處理器和嵌入式 Linux 操作系統的嵌入式視頻監控系統。 本項目是在 ARM 微處理器平臺上，移植嵌入式Linux操作系統，并完成視頻采集、壓縮、傳輸任務。系統采用 ARM 微處理器 AT91RM9200作為主處理器，以視頻采集芯片 ADV7181 作為視頻采集設備，用 H.263視頻壓縮協議對視頻數據進行壓縮，最后通過中興通信公司 MG815+CDMA通信模塊傳輸到服務器上。 本論文主要分成五個章節： 第一章:首先介紹ARM和嵌入式Linux操作系統的特點和當前的發展概況，然后說明了本文的課題背景及意義； 第二章:描述了硬件開發平臺。本系統采用了 ALTMEL 的AT91RM9200為核心的開發平臺，并擴展了以視頻采集模塊和CDMA無線傳輸模塊； 第三章:描述了本系統的軟件開發平臺，包括嵌入式Linux開發流程以及移植到具體硬件平臺需要完成的工作，如 U-Boot 的移植、Linux內核的編譯與裁剪、文件系統的制作等； 第四章:首先論述了本系統中的難點 FIFO 設備的驅動編寫，隨后在對H.263視頻壓縮編碼敘述的基礎上針對塊匹配運動估計給出了一種改進的菱形搜索算法代替原有的三步搜索法，并且通過實驗結果證明，經算法改進優化的新菱形算法優于原先的三步搜索法； 第五章:得出了實驗結果，完成了視頻數據的無線網絡傳輸。
上傳時間： 2013-04-24
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視頻目標識別與跟蹤技術是當今世界重要的研究課題,它涉及圖像處理、自動控制、計算機應用等學科,該文主要論述該項目的具體實現及相關理論分析,重點在于該系統的硬件模塊實現及分析.該系統的硬件模塊是典型的高速數字電路,這也是當今世界電路設計的一大熱點.同時,該系統的硬件模塊不同于傳統的模擬、數字電路.嚴格的說它是基于可編程芯片的系統(System On Programmable Chip).它與傳統電路的最大不同在于,硬件模塊本身不具備任何功能,但該硬件模塊可以與相應的軟件結合(此處,我們將FPGA中的可編程指令也廣義的歸入軟件范疇),實現相應的功能.換言之,該硬件模塊通過換用其他軟件,可以實現其他功能.所以從這個意義上講,我們也可以將其稱為基于可編程芯片的通用平臺系統(General System On Programmable Chip).此外,該文還對該系統進行了嘗試性的層狀結構描述,這種描述同樣適用于其它IT目的或電子系統.
上傳時間： 2013-04-24
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二次雷達(Secondary Surveillance Radar)是民航空中管制(Air Traffic Control)和軍事敵我識別(Identification Friend or Foe)系統中的關鍵部分,由于這兩個應用領域都要求很高的可靠性和穩定性,因此,二次雷達一直是國內外雷達信號處理領域的研究熱點.傳統的機載二次雷達應答器普遍采用中小規模集成電路和分立元件設計,其穩定性和可靠性差,實時處理能力也很有限,無法完成高密度、大容量的應答.針對這些缺陷,本論文提出一種全新的應答數字信號處理器硬件結構,即FPGA+DSP的混合結構.這種硬件體系結構的特點是可靠性高,集成度高,通用性強,適于模塊化設計,處理速度快,能實時處理多個應答信號,以及進行置信度分析和生成報表.此項目中,本文作者主要負責FPGA部分硬件設計.FPGA主要完成雙通道數據采集、產生視頻信號和旁瓣抑制信號、計算當前飛機相對本地接收天線的方位和距離、與DSP實時交換數據、上傳報表等功能.論文詳細分析了接收機信號處理算法在FPGA中的硬件實現方案,在提高系統可靠性、堅固性以及FPGA資源的合理利用方面做了深入的探討.同時給出不同層次關鍵模塊的HDL實現及其時序仿真結果.
上傳時間： 2013-04-24
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硬件電路設計與實踐 硬件電路設計與實踐 硬件電路設計與實踐 硬件電路設計與實踐
上傳時間： 2013-06-19
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本文研究基于ARM與FPGA的高速數據采集系統技術。論文完成了ARM+FPGA結構的共享存儲器結構設計，實現了ARMLinux系統的軟件設計，包括觸摸屏控制、LCD顯示、正弦插值算法設計以及各種顯示算法設計等。同時進行了信號的高速采集和處理的實際測試，對實驗測試數據進行了分析。 論文分別從軟件和硬件兩方面入手，闡述了基于ARM處理器和FPGA芯片的高速數據采集的硬件系統設計方法，以及基于ARMLinux操作系統的設備驅動程序設計和應用程序設計。 硬件方面，在FPGA平臺上，我們首先利用乒乓操作的方式將一路高速數據信號轉換成頻率為原來頻率1/4的4路低速數據信號，再將這四路數據分別存儲到4個FIFO中，然后再對這4個FIFO中的數據拼接并存儲在FPGA片上的雙端口雙時鐘RAM中，最后將FPGA的雙端口雙時鐘RAM掛載到ARM系統的總線上，實現了ARM和FPGA共享存儲器的系統結構，使ARM處理器可以直接讀取這個雙端口雙時鐘的RAM中的數據，從而大大提高了數據采集與處理的效率。在采樣頻率控制電路設計方面，我們通過使FIFO的數據存儲時鐘降低為標準狀態下的1/n實現數據采集頻率降為標準狀態的1/n，從而實現了由FPGA控制的可變頻率的數據采集系統。 軟件方面，為了更有效地管理和拓展系統功能，我們移植了ARMLinux操作系統，并在S3C2410平臺上設計實現了基于Linux操作系統的觸摸屏驅動程序設計、LCD驅動程序移植、自定義的FPGA模塊驅動程序設計、LCD顯示程序設計、多線程的應用程序設計。應用程序能夠控制FPGA數據采集系統工作。 在前端采樣頻率為125MHz情況下，系統可以正常工作。能夠實現對頻率在5MHz以下的信號波形的直接顯示；對5MHz至40MHz的信號，使用正弦插值算法進行處理，顯示效果良好。同時這種硬件結構可擴展性強，可以在此基礎上實現8路甚至16路緩沖的系統結構，可以使系統支持更高的采樣頻率。
上傳時間： 2013-07-04
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傅里葉變換是信號處理領域中較完善、應用較廣泛的一種分析手段.但傅里葉變換只是一種時域或頻域的分析方法,它要求信號具有統計平穩,即時不變的特性.但是實際應用中存在很多非平穩信號,它們并不能很好的用傅立葉變換來處理.小波變換的出現解決了這個問題,它在處理非平穩信號方面具有傅立葉變換無法比擬的優越性.小波變換在通信技術、信號處理、地球物理、水利電力、醫療等領域中獲得了日益廣泛的應用.小波變換的研究成為了當今學術界的一個熱點.隨著現代數字信號處理朝著高速實時的方向發展,純軟件的程序式信號處理方法越來越不能滿足實際應用的需求,因此人們希望用硬件電路來實現高速信號處理問題.基于以上原因,該文在研究了小波變換的基本理論和特點的基礎上,重點研究了小波變換的VLSI電路構架,并用FPGA實現了它的功能.毫無疑問,該文所做的具體工作在理論和實踐上都有參考價值.論文中,在簡單介紹了小波變換的基本理論、特點和應用;對信號小波變換分解,重構的MATLAB算法進行了分析,為硬件實現奠定了理論基礎.論文在研究了小波核心算法MALLAT算法的基礎上,以直觀的圖形方式描述了算法的流程圖;并由此提出了基于VLSI的電路模塊架構.根據上述模塊結構,對相關模塊進行了硬件描述語言(VERILOG-HDL)的建模,并且在仿真平臺上(ACTIVE-HDL)進行了仿真.在仿真正確的前提下,該文選用了EP20K100BC356-1V芯片作為目標器件進行了綜合和后仿真,并且將仿真結果通過MATLAB與理論參數進行了比較,結果表明設計是正確的.對設計中存在的誤差和部分模塊的進一步優化,該文也作了分析和說明,為下一步實現通用IP核設計奠定了基礎.
上傳時間： 2013-06-27
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語音識別技術是信息技術領域的重要發展方向之一,小詞匯量非特定人孤立詞語音識別是語音識別領域中一個具有廣泛應用背景的分支,在家電遙控、智能玩具、人機交互等領域有著重要的應用價值.語音識別芯片從20世紀90年代開始出現,目前的語音識別芯片都是以DSP為核心集成的語音識別系統,算法主要通過軟件實現,為了提高速度和降低成本,下一代語音識別芯片將設計成軟硬件協同實現,本文的目的是使用全硬件方法實現語音識別算法,為軟硬件協同實現的方案提供參考.本論文主要完成了以下工作:(1)在選定的FPGA平臺上,完成了整個系統的硬件設計.(2)對于硬件中難于實現而且占用較多資源的乘法器、求對數、求平方根以及快速傅立葉變換等關鍵模塊,本文都根據電路的具體特點,給出了巧妙的實現方案,完成了算法需要的功能.(3)設計中使用了模塊復用和流水線技術.(4)根據設計結果,給出了各個模塊占用的硬件資源和運行速度.實驗結果表明,本文所設計的硬件系統能夠正常工作,在速度和面積方面都達到了設計要求.
上傳時間： 2013-06-12
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隨著圖像處理和模式識別技術的進步，基于生物特征的識別技術成為蓬勃發展的高技術之一，根據IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統計和預測，該領域的收入的年增長率30-50％，到2008年，全球總收入將達到46.39億美元。而基于指紋特征的識別技術由于其獨特的可靠性，穩定性，方便快捷的特點，恰好符合了市場的需求。目前指紋識別技術是生物識別領域中應用最廣泛的識別技術，也是研究與應用的一個熱點。 SOPC片上可編程系統和嵌入式系統是當前電子設計領域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發的一種采用流水線技術、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內部，與用戶自定義邏輯結合構成一個基于FPGA的片上系統。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識別系統對速度的要求。 本文對指紋識別技術中各個環節的算法進行了較為深入的研究，結合NiosⅡ嵌入式處理器的特點，對算法進行了合理的選擇與優化，形成了一套完整的指紋識別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識別系統硬件設計方案。 論文的內容主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預處理、后處理和匹配算法進行了改進，提高了算法的性能；設計了一種適用于快速匹配的指紋特征數據結構；提出了一套基于特征點匹配的指紋識別算法。實驗結果表明該算法速度快、誤識率較低、可靠性較高，可以滿足實用的要求。 2、本著增加系統集成度、減小系統體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時提升系統的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個單片嵌入式系統，然后以內嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設計了一個便攜式指紋識別系統，提出了一套基于FPGA的硬件設計方案。 3、利用NiosⅡ開發板對硬件設計方案進行了初步的驗證，實現了指紋采集芯片FPS200與FPGA的接口，并進行了算法的移植。 實驗結果表明本文所提出的系統設計方案是可行的?；贔PGA的自動指紋識別系統在速度、功耗、體積、擴展性方面有著獨特的優勢，具有廣闊的發展空間。最后提出了對這一設計繼續改進的思路和下一步研究的內容。
上傳時間： 2013-07-28
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