本論文的工作是針對高等職業技術學院嵌入式系統實驗和專業建設的實際需要而進行的。本文對ARM處理器及其寄存器結構做了認真的分析，對于文中涉及的系統硬件平臺核心即基于ARM7TDMI的S3C44BOX芯片進行了研究，分析了ARM7TDMI內核結構和使用特點，并從設計實驗的角度，研究了如何發揮器件的功能。在嵌入式操作系統的選擇上，考慮了ARM7內核的具體情況，選擇了μC/OS-II操作系統。論文對μC/OS-II的內核數據結構、運行機制以及μC/OS-II操作系統在S3C44BOX上的移植過程進行了詳細的討論。根據要求安排有A/D、D/A實驗、LCD顯示驅動、觸摸屏及鍵盤：還安排了綜合實驗，內容包括：跑馬燈、數碼管、蜂鳴器、A/D、D/A、LCD等。 第一章介紹了嵌入式系統及嵌入式處理器的基礎知識，包括目前常用的幾種嵌入式處理器、操作系統，以及如何進行嵌入式系統的選型。 第二章介紹了嵌入式實驗／開發系統使用的硬件平臺，包括處理器、存儲器、串行通信接口、以太網接口，提出了系統軟件的調試方法。平臺的硬件核心為SAMSUNG(三星)公司的S3C44BOX芯片。 第三章介紹了開發調試環境的建立，包括交叉編譯環境的建立以及相關程序庫、工具的安裝，編寫了相關程序。 第四章詳細介紹了μC/OS-II系統的移植。包括Bootloader的移植、啟動部分移植以及內存部分的移植，并給出了內核編譯的基本方法。 第五章給出了本文研究的主要結論，并對系統的發展前景進行展望。
上傳時間： 2013-06-27
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指紋識別是在指紋圖像上找到指紋的特征，通過計算機模糊比較的方法，把兩個指紋的特征模板進行比較，計算出它們的相似程度，最終得到兩個指紋的匹配結果。本文對現已存在的多種指紋識別算法進行編程比較，并對細化算法提出改進。同時采用基于ARM7TDMI內核的32位處理器S3C44B0作為主控制器，半導體電容傳感器FPS200作為指紋數據采集設備，構建了自動指紋識別系統。論文完成主要工作如下： 1、指紋采集模塊的設計：根據FPS200的相關寄存器資源和管腳特性，完成指紋傳感器FPS200的電路設計；研究FPS200主要寄存器的功能和圖像采集方式，給出FPS200在三種工作方式下的工作流程，并且對三種工作模式進行分析。 2、指紋識別算法研究：通過對現已存在的多種圖像預處理算法進行編程實現和對比研究發現，細化后的圖像多存在短線、斷線、毛刺等干擾以及細化不徹底的現象，為此提出了新的修復算法：分析目標點周圍紋線的走向趨勢，選擇去除或者保留周圍的相連點，較好地解決了細化不徹底的問題；再對細化后的圖像采用方形模板進行紋線跟蹤，去除偽特征點，克服了逐步遞進的紋線跟蹤算法過于復雜、不易實現等問題。 3、采用Sansung公司基于ARM7TDMI內核的32位RISC處理器S3C44B0，構建了自動指紋識別系統。該系統主要包括電源管理部分、指紋圖像采集模塊、存儲器模塊、JTAG調試接口以及與外設連接的串行接口。硬件部分主要完成指紋采集模塊接口的設計與開發，軟件部分主要完成指紋圖像采集程序、指紋識別算法程序和串口通信程序的開發，此外還通過串口實現指紋數據上傳到上位機，在VB環境下實現了簡易的人機交互軟件，提供指紋圖像的直觀顯示，用于對指紋識別程序進行測試，并對測試結果進行了分析。
上傳時間： 2013-05-22
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隨著現代科學技術的發展和人民生活水平的提高，人們對住宅的安全性提出了更高的要求。由于視頻監控具有直觀、方便、信息內容豐富等的特點，而被廣發的應用各種安防系統中。現有的家居監控系統智能化程度低，無法更好的適應家居安防系統的要求，因此研究并開發出適合人們需要的智能化家居視頻監控系統具有重要的意義。 本課題針對現有家居視頻監控系統的問題，選用SAMSLING公司基于ARM9核的S3C2410芯片作為CPU，擴展了USB攝像頭、Internet芯片、紅外傳感器模塊、液晶屏、鍵盤等外圍設備，設計出一種基于ARM的智能家居網絡視頻監控系統。該系統的功能主要包括：攝像頭采集圖像并在LCD上進行顯示；在戶外PC上可以通過網絡查看ARM端家中情況，圖像經過壓縮后進行傳輸；截取圖像進行人臉檢測；當檢測到人臉時，GPRS發送短信通知主人有入侵情況發生；檢測到人臉的圖像壓縮后進行存儲。 本文介紹了系統各個硬件型號的選取，硬件的性能參數，硬件引腳和寄存器參數，設計了各個硬件之間的接口電路。系統的軟件部分采用嵌入式Linux作為操作系統，在目標板上移植了引導程序、Linux裁剪后的系統和文件系統，在此基礎上實現了攝像頭圖像采集和LCD上的顯示、基于膚色和模板匹配的人臉檢測算法、基于DCT變換的有損圖像壓縮算法、GPRS短信發送、圖像網絡傳輸等軟件功能。 試驗結果表明，本系統能夠較好的實現預期的功能，具有較好的穩定性和應用前景。
上傳時間： 2013-04-24
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以太網是局域網中應用最廣泛的聯網技術,其速率已經從最初的10Mbit/s發展到現在的10Gbit/s,而且其應用領域也已經從最初的局域網延伸到城域網、廣域網.介質訪問控制(MAC)子層是以太網的核心,以太網的操作是基于MAC協議的.該文的主要內容是以太網MAC的FPGA設計,設計的MAC符合IEEE802.3規范,可以通過MII或RMII連到物理層,并且提供流量控制、統計信息收集、內部寄存器配置等功能.該論文的設計輸入是采用VHDL語言來完成的,通過在EDA工具下的仿真和綜合,驗證了設計的正確性和實用性.
上傳時間： 2013-04-24
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本手冊重點介紹中檔系列器件，即 PIC16CXXX單片機系列。 本手冊介紹了PIC16CXXX 系列單片機的架構和外設模塊的操作，但并不涉及每個器件的具體細 節。 因此，本手冊并不取代器件數據手冊， 而是對它作了補充。 也就是說，本手冊提供了PICmicro 系列單片機的架構和外設模塊的一般特點和操作，而數據手冊則給出了具體細節，如存儲器映射 等。 本手冊給出了初始化例子。這些例子有時是針對特定器件，而有別于整個系列的一般屬性，盡管 對于大多數其他器件來說，它們都是可行的。對寄存器文件映射有所不同的器件，可能需要作一 些修改。
上傳時間： 2013-07-12
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FPGA能夠減少電子系統的開發風險和開發成本,縮短上市時間,降低維護升級成本,廣泛地應用在電子系統中.隨著集成電路向著片上系統(SoC)的發展,需要設計出FPGA IP核用于SoC芯片的設計.該論文的工作圍繞FPGA IP核的設計進行,在FPGA結構設計優化和FPGAIP接口方案設計兩方面進行了研究.設計改進了適用于數據通路的FPGA新結構——FDP.設計改進了可編程邏輯單元(LC);對可編程連線作為"2層2類"的層次結構進行組織,進行了改進并確定了各種連線的通道寬度;結合對迷宮布線算法的分析以及benchmark電路實驗的方法,提出了用于分段式網格連線的開關盒和連接盒新結構,提高連線的面積利用效率.在FPGA IP核的接口方案上,基于邊界掃描測試電路提出了FPGA IP核的測試方案;結合擴展邊界掃描測試電路得到的編程功和自動下載電路,為FPGA IP核提供了具有兩種不同編程方法的編程接口.采用SMIC 0.35um 3層金屬CMOS工藝,實現了一個10萬系統門規模的FDP結構,并和編程、測試接口一起進行版圖設計,試制了FDP100k芯片.FDP100k中包括了32×32個LC,128個可編程IO單元.在FDP100k的芯片測試中,對編程寄存器、各種可編程資源進行測試,并完成電路實現、性能參數測試以及IP核接口的測試,結果表明FPGA IP核的整體功能正確.
標簽： FPGAIP
上傳時間： 2013-04-24
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數字信號處理是信息科學中近幾十年來發展最為迅速的學科之一.目前,數字信號處理廣泛應用于通信、雷達、聲納、語音與圖像處理等領域.而數字信號處理算法的硬件實現一般來講有三種方式:用于通用目的的可編程DSP芯片;用于特定目的的固定功能DSP芯片組和ASIC;可以由用戶編程的FPGA芯片.隨著微電子技術的發展,采用現場可編程門陣列FPGA進行數字信號處理得到了飛速發展,FPGA正在越來越多地代替ASIC和PDSP用作前端數字信號處理的運算.該文主要探討了基于FPGA數字信號處理的實現.首先詳細闡述了數字信號處理的理論基礎,重點討論了離散傅立葉變換算法原理,由于快速傅立葉變換算法在實際中得到了廣泛的應用,該文給出了基-2FFT算法原理、討論了按時間抽取FFT算法的特點.該論文對硬件描述語言的描述方法和風格做了一定的探討,介紹了硬件描述語言的開發環境MAXPLUSII.在此基礎上,該論文詳細闡述了數字集成系統的高層次設計方法,討論了數字系統設計層次的劃分和數字系統的自頂向下的設計方法,探討了數字集成系統的系統級設計和寄存器傳輸級設計,描述了數字集成系統的高層次綜合方法.最后該文描述了數字信號處理系統結構的實現方法,指出常見的高速、實時信號處理系統的四種結構;由于FFT算法在數字信號處理中占有重要的地位,所以該文提出了用FPGA實現FFT的一種設計思想,給出了總體實現框圖;重點設計實現了FFT算法中的蝶形處理單元,采用了一種高效乘法器算法設計實現了蝶形處理單元中的旋轉因子乘法器,從而提高了蝶形處理器的運算速度,降低了運算復雜度.
上傳時間： 2013-07-19
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IEC JTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標準.與JPEG(Joint Photographic Experts Group)相比,JPEG2000能夠提供更好的數據壓縮比,并且提供了一些JPEG所不具有的功能[1].JPEG2000具有的多種特性使得它具有廣泛的應用前景.但是,JPEG2000是一個復雜編碼系統,目前為止的軟件實現方案的執行時間和所需的存儲量較大,若想將JPEG2000應用于實際中,有著較大的困難,而用硬件電路實現JPEG2000或者其中的某些模塊,必然能夠減少JPEG200的執行時間,因而具有重要的意義.本文首先簡單介紹了JPEG2000這一新的靜止圖像壓縮標準,然后對算術編碼的原理及實現算法進行了深入的研究,并重點探討了JPEG2000中算術編碼的硬件實現問題,給出了一種硬件最優化的算術編碼實現方案.最后使用硬件描述語言(Very High Speed Integrated Circuit Hardware Description Language,VHDL)在寄存器傳輸級(Register Transfer Level,RTL描述了該硬件最優化的算術編碼實現方案,并以Altera 20K200E FPGA為基礎,在Active-HDL環境中進行了功能仿真,在Quartus Ⅱ集成開發環境下完成了綜合以及后仿真,綜合得到的最高工作時鐘頻率達45.81MHz.在相同的輸入條件下,輸出結果表明,本文設計的硬件算術編碼器與實現JPEG2000的軟件:Jasper[2]中的算術編碼模塊相比,處理時間縮短了30﹪左右.因而本文的研究對于JPEG2000應用于數字監控系統等實際應用有著重要的意義.
上傳時間： 2013-05-16
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本文對TCN中的MVB技術進行了研究，并在深入了解MVB的通信機制的基礎上，提出了采用FPGA替代MVB控制器專用芯片的解決方法。根據TCN協議，連接在MVB上的設備可以分為5類，其中1類設備可以在不需要CPU的基礎上實現自動通信，最為常用。本設計的目的就是采用FPGA替代MVB1類設備控制器。 文章采用自頂向下的模塊化設計方法，根據MVB1類設備控制器要實現的功能，將設計劃分為3個模塊：發送模塊、接收模塊和MVB1類模式控制模塊。其中發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、時鐘恢復單元、幀分界符檢測單元、數據譯碼單元、CRC校驗單元、譯碼控制單元和長度錯誤檢測單元等。MVB1類模式控制模塊又劃分為報文錯誤處理單元、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級設計都是采用硬件描述語言Verilog實現的。
上傳時間： 2013-07-21
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JPEG2000是新一代的靜態圖像壓縮標準，它相比JPEG有很多新的特性，如漸進傳輸和感興趣區域編碼等，因而它具有廣闊的應用前景，特別是在數碼相機、PDA等便攜式設備中。 JPEG2000的核心主要包括小波變換和基于最優化截斷點的嵌入式塊編碼(EBCOT)算法，其計算復雜度遠遠高于JPEG，完全采用軟件方案實現將會占用大量的處理器時間和內存開銷，而且速度較慢，實時處理的能力較差。為了推廣JPEG2000在便攜式產品、消費類電子產品中的應用，打開巨大的潛在市場，研究硬件實現的算法實時處理方案具有重要的應用價值。 EBCOT算法是一個兩層的編碼引擎，其中的上下文編碼的運算量約占到總運算量的50％，是提高編碼速度的關鍵算法之一。由于上下文編碼大部分都是邏輯運算，沒有復雜的數學運算，但邏輯控制流程復雜繁瑣，對存儲器訪問頻繁，采用DSP或者其他的通用處理器通過指令控制實現該算法，未能顯著提高編碼速度。本文采用FPGA芯片，以電路邏輯的方式來實現該算法并進行優化，在研究和分析了上下文編碼算法運算特點的基礎上，設計了列判斷和交錯存儲相結合的硬件實現方案，并采用硬件描述語言Verilog在寄存器傳輸級描述了相應的硬件電路。通過功能仿真和邏輯綜合后，所獲得的上下文編碼模塊最大時鐘頻率為101MHz，且能在130ms內完成對一幅512×512灰度圖像的編碼，性能比Jasper軟件中的實現方案提高了75％。 JPEG2000的一個重要特性是其具有漸進傳輸的能力，而碼流組織是獲得漸進傳輸特性的技術關鍵。碼流組織通過在輸出碼流中安排數據包的先后順序來實現漸進傳輸的目的。本文對JPEG2000中實現漸進傳輸的機制進行了分析，并研究了碼流組織的算法實現。 為了對JPEG2000算法實現進行驗證，本文設計了基于FPGA和ARM的驗證實驗平臺，其中FPGA主要完成算法中運算量較大的小波變換、上下文編碼和算術編碼，而ARM處理器則完成碼流組織、數據打包以及和PC機的通信。本文在該平臺上對所設計的上下文編碼算法和碼流組織模塊的設計進行了驗證，實驗結果表明本文設計的算法模塊功能正確，并在一定程度上提高了編碼速度。
上傳時間： 2013-04-24
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