本文從總體方案、硬件電路、軟件程序、性能測(cè)試等幾個(gè)方面詳細(xì)地闡述了基于FPGA與USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。采集系統(tǒng)選用高采樣率低噪聲的12位AD轉(zhuǎn)換芯片進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換電路設(shè)計(jì)；借助頻率高、內(nèi)部時(shí)延小的FPGA芯片實(shí)現(xiàn)USB固件并以此控制USB接口芯片，通過乒乓的方式對(duì)采樣數(shù)據(jù)進(jìn)行緩存，提高了系統(tǒng)數(shù)據(jù)吞吐能力；運(yùn)用USB2.0標(biāo)準(zhǔn)的接口芯片為整個(gè)采集系統(tǒng)提供USB的通信能力。采用集成度較高的FPGA芯片作為系統(tǒng)控制核心，降低了設(shè)計(jì)難度，提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性，同時(shí)還減小了設(shè)備體積。
標(biāo)簽： FPGA 2.0 USB 數(shù)據(jù)采集
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)代自動(dòng)化生產(chǎn)技術(shù)迅猛發(fā)展,對(duì)保證其產(chǎn)品質(zhì)量的檢測(cè)技術(shù)也提出了更高的要求,許多傳統(tǒng)的檢測(cè)手段已不能滿足現(xiàn)代化大生產(chǎn)的需求.而在計(jì)算機(jī)視覺理論基礎(chǔ)上發(fā)展起來的視覺檢測(cè)技術(shù)以其高精度、非接觸、自動(dòng)化程度高等優(yōu)點(diǎn)滿足了現(xiàn)代生產(chǎn)過程在線檢測(cè)的要求,逐漸由實(shí)驗(yàn)室走向工業(yè)現(xiàn)場(chǎng),得到了日益廣泛的應(yīng)用.隨著現(xiàn)代生產(chǎn)節(jié)拍的不斷加快,以及檢測(cè)節(jié)點(diǎn)的增多,處理數(shù)據(jù)量的增大,對(duì)視覺檢測(cè)系統(tǒng)的測(cè)量速度提出了更高的要求,而在現(xiàn)有的檢測(cè)系統(tǒng)中,實(shí)現(xiàn)100％實(shí)時(shí)在線檢測(cè)的關(guān)鍵問題是提高視覺圖像的處理速度,從而提高整個(gè)視覺檢測(cè)系統(tǒng)的處理速度.因此該文提出基于FPGA的高速圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案,得到了國家"十五"攻關(guān)項(xiàng)目"光學(xué)數(shù)碼柔性通用坐標(biāo)測(cè)量機(jī)"的資助.該文針對(duì)以下三個(gè)方面進(jìn)行研究并取得一定的成果:(一)高速圖像處理硬件解決方案的研究通過分析現(xiàn)有的幾種實(shí)現(xiàn)高速圖像處理的方法的優(yōu)缺點(diǎn),提出了基于現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA(Field Programmable Gate Array)技術(shù)的高速圖像處理系統(tǒng)的方案,并構(gòu)建了其硬件平臺(tái).(二)基于USB總線的通訊采用USB專用接口芯片,實(shí)現(xiàn)高速圖像處理系統(tǒng)與PC機(jī)的通訊驗(yàn)證硬件設(shè)計(jì)的正確性.(三)基于FPGA的圖像處理的研究分析圖像處理的特點(diǎn)及其基本的方法,初步研究了基于FPGA的圖像低層次處理的硬件化方法的實(shí)現(xiàn).
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本論文利用FPGA可編程邏輯器件和硬件描述語言Verilog，采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，開發(fā)了一款基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡。本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采用PLX公司生產(chǎn)的PLX9080作為PCI總線接口芯片。用4片每片容量為8MB的SDRAM作為數(shù)據(jù)采集的前端和PCI總線的數(shù)據(jù)緩沖。用ALTERA公司生產(chǎn)的Cyclone系列FPGA實(shí)現(xiàn)PCI接口芯片PLX9080的時(shí)序邏輯、對(duì)數(shù)據(jù)采集通道的前端控制以及對(duì)SDRAM的讀寫控制。 在本論文將重點(diǎn)放在了用硬件描述語言Verilog進(jìn)行FPGA硬件邏輯編程上。本論文按照自頂向下的設(shè)計(jì)方法，詳細(xì)論述了PCI接口轉(zhuǎn)化電路模塊、SDRAM存儲(chǔ)片子讀寫控制電路模塊、FPGA內(nèi)部寄存器讀寫控制電路模塊以及用于RF端的自動(dòng)增益控制電路AGC模塊的設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電子設(shè)備的迅猛發(fā)展，“讓全部設(shè)備接入網(wǎng)絡(luò)”已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。通過嵌入式串口服務(wù)器，可以讓現(xiàn)有的串行設(shè)備擁有聯(lián)網(wǎng)功能，避免了投資大量人力、物力，有利于對(duì)傳統(tǒng)串行設(shè)備進(jìn)行更換或者升級(jí)。 本文設(shè)計(jì)的串口服務(wù)器采用嵌入式處理器和Linux操作系統(tǒng)，把現(xiàn)有的基于串行接口的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成以太網(wǎng)數(shù)據(jù)，然后進(jìn)行數(shù)據(jù)存取，將傳統(tǒng)的串行數(shù)據(jù)送往網(wǎng)絡(luò)。 論文主要研究了以下內(nèi)容： 第一，在研究串口服務(wù)器網(wǎng)關(guān)工作機(jī)理的基礎(chǔ)上，分析高性能串口網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器的功能需求。 第二，基于AT91ARM9200微處理器及LXT971ALE網(wǎng)絡(luò)接口芯片等構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)，完成RS232-TCP/IP轉(zhuǎn)換網(wǎng)關(guān)的軟硬件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)最多32路串行終端同時(shí)接入以太網(wǎng)的高性能串口服務(wù)器。 第三，在RH Linux 9.0為ARM處理器提供的交叉開發(fā)工具下移植Linux，為嵌入式串口服務(wù)器設(shè)計(jì)服務(wù)器端與客戶端工作模式，同時(shí)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)參數(shù)的在線配置功能。 第四，在客戶端和服務(wù)器端分別設(shè)計(jì)串口服務(wù)器的基本API函數(shù)，為系統(tǒng)二次開發(fā)打下良好的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 多串口 網(wǎng)絡(luò)服務(wù)器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展促進(jìn)各行業(yè)對(duì)電力需求的飛速增長(zhǎng)，電力需求側(cè)管理隨著電力系統(tǒng)管理的自動(dòng)化而不斷發(fā)展起來。用電現(xiàn)場(chǎng)負(fù)荷監(jiān)控終端是電力需求側(cè)管理的一個(gè)重要組成部分，它為有效利用能源、合理分配能源，鼓勵(lì)用戶均衡用電，實(shí)現(xiàn)電力需求側(cè)科學(xué)管理提供了技術(shù)基礎(chǔ)。 負(fù)荷監(jiān)控終端利用微電子技術(shù)、電力電子技術(shù)和傳感器技術(shù)對(duì)用電現(xiàn)場(chǎng)的各種電能參數(shù)進(jìn)行采集和全方位監(jiān)控，在電力需求側(cè)管理中承擔(dān)著重要角色。它為電力管理部門和用電企業(yè)間搭起了信息橋梁，不僅實(shí)時(shí)提供企業(yè)用電的各種信息，而且能夠及時(shí)執(zhí)行電力管理部門的遠(yuǎn)程命令，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程操作。電力管理部門向終端安排合理的用電方案，能夠?qū)ζ髽I(yè)的用電實(shí)現(xiàn)宏觀調(diào)控，這對(duì)企業(yè)的長(zhǎng)足發(fā)展和電力管理部門的合理調(diào)度電能有很好的推動(dòng)作用。因此對(duì)負(fù)荷監(jiān)控終端的研究具有重大的現(xiàn)實(shí)意義。 論文對(duì)目前國內(nèi)外的負(fù)荷監(jiān)控終端在的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了概述，分析了負(fù)荷監(jiān)控終端在國內(nèi)的電力負(fù)荷管理技術(shù)中的地位和作用，以及當(dāng)前負(fù)荷監(jiān)控終端系統(tǒng)的技術(shù)水平和實(shí)現(xiàn)方法，在研究了終端設(shè)計(jì)多項(xiàng)技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程項(xiàng)目的要求對(duì)微處理器和操作系統(tǒng)進(jìn)行了具體選型，設(shè)計(jì)了一種基于ARM 和μC/OS-Ⅱ的配變監(jiān)控終端，在基于ARM技術(shù)的LPC2124 微處理器和外圍接口芯片上，進(jìn)行了終端系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；實(shí)現(xiàn)了μCOS-Ⅱ在LPC2124MCU 上的移植；編寫了基于μC/OS-Ⅱ的API 接口函數(shù)和底層硬件驅(qū)動(dòng)程序；采用多任務(wù)按優(yōu)先權(quán)調(diào)度的方式解決了任務(wù)處理的實(shí)時(shí)性，克服了傳統(tǒng)前后臺(tái)軟件在復(fù)雜的監(jiān)控終端設(shè)計(jì)中實(shí)時(shí)性差的弊端，實(shí)踐證明用這種設(shè)計(jì)思想制作的配變監(jiān)控終端能較好地滿足工程應(yīng)用實(shí)際需要。
標(biāo)簽： ARM 遠(yuǎn)程 配變監(jiān)控
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理廣泛應(yīng)用于聲納、雷達(dá)、通訊語音處理和圖像處理等領(lǐng)域。快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT)在數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)中起著很重要的作用，F(xiàn)FT 有效地提高了離散傅立葉變換(Discret Fourier Transform，DFT)的運(yùn)算效率。 處理器一般要求具有高速度、高精度、大容量和實(shí)時(shí)處理的性能，而現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)是近年來迅速發(fā)展起來的新型可編程器件，在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)方面，有極大的優(yōu)勢(shì)。論文采用了在FPGA中實(shí)現(xiàn)FFT算法的方案。 數(shù)字信號(hào)處理板的硬件電路設(shè)計(jì)是本論文的重要部分之一。在介紹了FFT以及波束形成的基本原理和基本方法的基礎(chǔ)上，根據(jù)實(shí)時(shí)處理的要求，給出了數(shù)字信號(hào)處理板的硬件設(shè)計(jì)方案并對(duì)硬件電路的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了分析和說明。 依據(jù)數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，分別采用基二按時(shí)間抽取FFT算法、基四按時(shí)間抽取FFT算法以及FFT兆核函數(shù)三種方法利用硬件描述語言(VHSICHardware Description Language，VHDL)實(shí)現(xiàn)了1024點(diǎn)的FFT，接著對(duì)三種方法進(jìn)行了評(píng)估，得出了FPGA完全能滿足處理器的實(shí)時(shí)處理的要求的結(jié)論。然后根據(jù)通用串行總線(Universial Serial Bus，USB)協(xié)議，利用VHDL語言編寫了USB接口芯片ISP1581的固件程序，實(shí)現(xiàn)了設(shè)備的枚舉過程。
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量迅速增長(zhǎng)，傳統(tǒng)的路由器已經(jīng)無法滿足網(wǎng)絡(luò)的交換和路由需求。當(dāng)前，新一代路由器普遍利用了交換式路由技術(shù)，通過使用交換背板以充分利用公共通信鏈路，有效的提高了鏈路的利用率，并使各通信節(jié)點(diǎn)的并行通信成為可能。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中結(jié)合了專用網(wǎng)絡(luò)處理器，可編程器件各自的特點(diǎn)，采用了基于ASIC，F(xiàn)PGA，CPLD硬件結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計(jì)方法。基于ASIC技術(shù)體系的GSR的出現(xiàn)，使得路由器的性能大大提高。但是，這種路由器主要滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(文字，圖象)的傳送要求，不能解決全業(yè)務(wù)(語音，數(shù)據(jù)，視頻)數(shù)據(jù)傳送的需要。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，矛盾越來越突出，而基于網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)的新一代路由器，從理論上提出了解決GSR所存在問題的解決方案。 基于網(wǎng)絡(luò)路由器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的路由器，采用交換FPGA芯片硬件實(shí)現(xiàn)的方式，對(duì)路由器內(nèi)部各種單播、多播數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由器與外部數(shù)據(jù)收發(fā)芯片的數(shù)據(jù)通信。本文主要針對(duì)路由器內(nèi)部交換FPGA芯片數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程的特點(diǎn)，分析研究了傳統(tǒng)交換FPGA所采用的交換算法，針對(duì)簡(jiǎn)單FIFO算法所產(chǎn)生的線頭阻塞現(xiàn)象，結(jié)合虛擬輸出隊(duì)列(VOQ)機(jī)制及隊(duì)列仲裁算法(RRM)的特點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)中各外圍接口芯片，給出了一種消除數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中出現(xiàn)的線頭阻塞的iSLIP改進(jìn)算法。針對(duì)實(shí)際網(wǎng)絡(luò)單播、多播數(shù)據(jù)包在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)處理過程的不同，給出了實(shí)際的解決方案。并對(duì)FPGA外部SSRAM包緩存帶寬的利用，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的包亂序現(xiàn)象及FPGA內(nèi)部環(huán)回?cái)?shù)據(jù)包的處理流程作了分析并提出了解決方案，有效的提高了路由器數(shù)據(jù)交換性能。 根據(jù)設(shè)計(jì)方案所采用的算法的實(shí)現(xiàn)方式，結(jié)合FPGA內(nèi)部部分關(guān)鍵模塊的功能特點(diǎn)及性能要求，給出了交換FPGA內(nèi)部可用BlockRam資源合理的分配方案及部分模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，滿足了實(shí)際的設(shè)計(jì)要求。所有處理模塊均在xilinx公司的FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： 網(wǎng)絡(luò) 報(bào)文交換 算法 路由器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是將傳感器輸出的模擬信號(hào)進(jìn)行采集，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，然后送入計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理，并按需要的形式輸出處理結(jié)果的系統(tǒng)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子信息技術(shù)的高速發(fā)展，數(shù)據(jù)采集結(jié)合先進(jìn)的電子技術(shù)，已經(jīng)能利用軟件來處理大量測(cè)量數(shù)據(jù)。近年來，對(duì)于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的要求與日俱增，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)有著非常良好的應(yīng)用前景。如今的數(shù)據(jù)采集技術(shù)已滲透到分析儀器、醫(yī)療器械、雷達(dá)、通訊、等技術(shù)領(lǐng)域。 本論文在研究了USB總線技術(shù)的基礎(chǔ)上，詳細(xì)介紹了一個(gè)基于USB和FPFA技術(shù)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括硬件設(shè)計(jì)、固件設(shè)計(jì)、設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和主機(jī)應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)部分，本文先介紹了數(shù)據(jù)采集芯片、FPGA以及USB2.0接口芯片F(xiàn)X2 CY7C68013的性能和特點(diǎn)，然后給出了具體的硬件設(shè)計(jì)方案；在固件設(shè)計(jì)部分，本文先介紹了FX2的固件架構(gòu)，隨后詳細(xì)地介紹了CY7C68013GPIF接口模式的固件設(shè)計(jì)；在驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)部分，先引入了WDM驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)模型，然后介紹了本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)；最后結(jié)合驅(qū)動(dòng)程序完成了基于虛擬儀器LabVIEW的主機(jī)應(yīng)用程序。
標(biāo)簽： 性能 數(shù)據(jù)采集 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-16
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AVR單片機(jī)與USB接口芯片CH375和VS1003解碼器搭建MP3
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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圖像處理技術(shù)應(yīng)用越來越廣泛，特別是工業(yè)檢測(cè)領(lǐng)域。然而，圖像處理技術(shù)應(yīng)用的基礎(chǔ)是圖像的獲取，為了更加靈活地設(shè)計(jì)各種應(yīng)用產(chǎn)品，本課題研究基于FPGA的面陣 CCD驅(qū)動(dòng)傳輸電路設(shè)計(jì)，利用該電路能夠獲取高質(zhì)量、高分辨率的圖像，為后續(xù)的圖像處理技術(shù)應(yīng)用打下基礎(chǔ)。本文首先介紹了研究意義、CCD圖像傳感器的發(fā)展以及FPGA的產(chǎn)生與發(fā)展，接著提出了面陣CCD成像系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)方案，然后針對(duì)關(guān)鍵電路的設(shè)計(jì)進(jìn)行詳盡的分析和說明，這些電路包括時(shí)序發(fā)生電路、存儲(chǔ)器控制電路、USB接口電路以及電源調(diào)理電路。其中時(shí)序發(fā)生電路主要用于產(chǎn)生CCD正常工作所需的各種時(shí)序信號(hào)以及A/D變換芯片AD9824 所需的工作時(shí)序，這些時(shí)序都是由FPGA產(chǎn)生的，文中給出了FPGA邏輯設(shè)計(jì)的基本過程以及仿真波形。本系統(tǒng)采用SDRAM緩存圖像信號(hào)，為了完成SDRAM的寫入、讀出以及定時(shí)刷新，利用FPGA生成存儲(chǔ)器控制電路。系統(tǒng)采用USB接口與計(jì)算機(jī)通信，因此FPGA 中設(shè)計(jì)了相應(yīng)邏輯電路與CY7C68013A USB接口芯片實(shí)現(xiàn)信號(hào)握手及數(shù)據(jù)通信，進(jìn)而與 PC機(jī)通信。為了保證各個(gè)芯片正常工作，設(shè)計(jì)電源調(diào)理電路實(shí)現(xiàn)將輸入5V電源轉(zhuǎn)換成多種電壓向各個(gè)芯片供電。經(jīng)過初步調(diào)試，并根據(jù)仿真結(jié)果判斷驅(qū)動(dòng)傳輸電路基本達(dá)到設(shè)計(jì)要求。關(guān)鍵詞：FPGA，CCD，A/D變換，SDRAM，USB，驅(qū)動(dòng)時(shí)序
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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