逆變控制器的發(fā)展經(jīng)歷從分立元件的模擬電路到以專用微處理芯片（DSP/MCU）為核心的電路系統(tǒng)，并從數(shù)模混合電路過渡到純數(shù)字控制的歷程。但是，通用微處理芯片是為一般目的而設計，存在一定局限。為此，近幾年來逆變器專用控制芯片（ASIC）實現(xiàn)技術的研究越來越受到關注，已成為逆變控制器發(fā)展的新方向之一。本文利用一個成熟的單相電壓型PWM逆變器控制模型，圍繞逆變器專用控制芯片ASIC的實現(xiàn)技術，依次對專用芯片的系統(tǒng)功能劃分，硬件算法，全系統(tǒng)的硬件設計及優(yōu)化，流水線操作和并行化，芯片運行穩(wěn)定性等問題進行了初步研究。首先引述了單相電壓型PWM逆變器連續(xù)時間和離散時間的數(shù)學模型，以及基于極點配置的單相電壓型PWM逆變器電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設計過程，同時給出了仿真結果，仿真表明此系統(tǒng)具有很好的動、靜態(tài)性能，并且具有自動限流功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。緊接著分析了FPGA器件的特征和結構。在給出本芯片應用目標的基礎上，制定了FPGA目標器件的選擇原則和芯片的技術規(guī)格，完成了器件選型及相關的開發(fā)環(huán)境和工具的選取。然后系統(tǒng)闡述了復雜FPGA設計的設計方法學，詳細介紹了基于FPGA的ASIC設計流程，概要介紹了僅使用QuartusII的開發(fā)流程，以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結合使用的開發(fā)流程。在此基礎上，進行了芯片系統(tǒng)功能劃分，針對：DDS標準正弦波發(fā)生器，電壓電流雙環(huán)控制算法單元，硬件PI算法單元，SPWM產(chǎn)生器，三角波發(fā)生器，死區(qū)控制器，數(shù)據(jù)流/控制流模塊等逆變器控制硬件算法/控制單元，研究了它們的硬件算法，完成了模塊化設計。分析了全數(shù)字鎖相環(huán)的結構和模型，以此為基礎，設計了一種應用于逆變器的，用比例積分方法替代傳統(tǒng)鎖相系統(tǒng)中的環(huán)路濾波，用相位累加器實現(xiàn)數(shù)控振蕩器（DCO）功能的高精度二階全數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）。分析了“流水線操作”等設計優(yōu)化問題，并針對逆變器控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)算法呈多層結構，且層與層之間還有數(shù)據(jù)流聯(lián)系，其執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)流的走向較為復雜，不利于直接采用流水線技術進行設計的特點，提出一種全新的“分層多級流水線”設計技術，有效地解決了復雜控制系統(tǒng)的流水線優(yōu)化設計問題。本文最后對芯片運行穩(wěn)定性等問題進行了初步研究。指出了設計中的“競爭冒險”和飽受困擾之苦的“亞穩(wěn)態(tài)”問題，分析了產(chǎn)生機理，并給出了常用的解決措施。
上傳時間： 2013-05-28
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信息化社會的到來以及IP技術的興起，正深刻的改變著電信網(wǎng)絡的面貌以及未來技術發(fā)展的走向。無線通信技術的發(fā)展為實現(xiàn)數(shù)字化社區(qū)提供了有力的保證。而視頻通信則成為多媒體業(yè)務的核心。如何在環(huán)境惡劣的無線環(huán)境中，實時傳輸高質(zhì)量的視頻面臨著巨大的挑戰(zhàn)，因此這也成為人們的研究熱點。 對于無線移動信道來說，網(wǎng)絡的可用帶寬是有限的。由于多徑、衰落、時延擴展、噪聲影響和信道干擾等原因，無線移動通信不僅具有帶寬波動的特點，而且信道誤碼率高，經(jīng)常會出現(xiàn)連續(xù)的、突發(fā)性的傳輸錯誤。無線信道可用帶寬與傳輸速率的時變特性，使得傳輸?shù)目煽啃源鬄榻档汀?視頻播放具有嚴格的實時性要求，這就要求網(wǎng)絡為視頻的傳輸提供足夠的帶寬.有保障的延時和誤碼率。為了獲得可接受的重建視頻質(zhì)量，視頻傳輸至少需要28Kbps左右的帶寬。而且視頻傳輸對時延非常敏感。然而無線移動網(wǎng)絡卻無法提供可靠的服務質(zhì)量。 基于無線視頻通信面臨的挑戰(zhàn)，本文在對新一代視頻編碼國際標準H.264/AVC研究的基礎上，主要在提高其編碼效率和H.264的無線傳輸抗誤碼性能，以及如何在嵌入式環(huán)境下實現(xiàn)H.264解碼器進行了研究。 結合低碼率和幀內(nèi)刷新，提出一種針對感興趣區(qū)的可變幀內(nèi)刷新方法。實驗表明該方法可以使用較少的碼率對感興趣區(qū)域進行更好的錯誤控制，以提高區(qū)域圖像質(zhì)量，同時能根據(jù)感興趣區(qū)及信道的狀況自動調(diào)整宏塊刷新數(shù)量，充分利用有限的碼率。 為了有效的平衡編碼效率和抗誤碼能力的之間的矛盾，筆者提出了一種自適應FMO(Flexible Macroblock Order)編碼方法，可根據(jù)圖像的復雜度自適應地選擇編碼所需的FMO模式。仿真結果表明這種FMO編碼方式完全可行，且在運動復雜度頻繁變化時效果更加明顯，完全可應用在環(huán)境惡劣的無線信道中。 在對嵌入式PXA270硬件結構和X264研究的基礎上，基本實現(xiàn)了基于H.264的嵌入式解碼，在PXA270基礎上進行環(huán)境的配置，定制WirtCE操作系統(tǒng)，并編譯、產(chǎn)生開發(fā)所用的SDK和下載內(nèi)核到目標機。利用開發(fā)工具EVC實現(xiàn)在PC機上的實時開發(fā)和在線仿真調(diào)試，最終實現(xiàn)了對無差錯H.264碼流實時解碼。
上傳時間： 2013-06-18
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本文介紹了通訊協(xié)議轉(zhuǎn)換器研究的背景意義和目前國內(nèi)外發(fā)展的現(xiàn)狀，并詳細敘述了所選方案的設計過程。本協(xié)議轉(zhuǎn)換器的豐控制芯片采用了基于ARM7內(nèi)核的32位微控制芯片LPC2212，提供了高速穩(wěn)定的硬件平臺。操作系統(tǒng)采用實時嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，工作穩(wěn)定，實時性強，移植方便。 本文的豐要內(nèi)容如下：整體的設計思路，結構組成；系統(tǒng)硬件的設計，豐要包括網(wǎng)絡接口電路，USB接口電路，以及串口擴展電路；TCP/IP協(xié)議，豐要包括TCP協(xié)議，IP協(xié)議，ARP協(xié)議等；USB協(xié)議，豐要包括USB設備構架，USB數(shù)據(jù)流模型；串口數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)以太網(wǎng)數(shù)據(jù)和 USB 數(shù)據(jù)以及太網(wǎng)數(shù)據(jù)和 USB 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)串口數(shù)據(jù)；嵌入式實時操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ，豐要包括信號量，消息郵箱，消息隊列等；操作系統(tǒng)的移植，豐要包括與處理器相關的文件的改寫。整個系統(tǒng)的硬件和底層軟件部分已經(jīng)完成，經(jīng)串口調(diào)試軟件、USB總線監(jiān)測軟件以及以太網(wǎng)數(shù)據(jù)監(jiān)測軟件進行實際的收發(fā)數(shù)據(jù)實驗，驗證了方案的合理性。 在USB和以太網(wǎng)驅(qū)動程序的編寫中，查閱了大量的相關資料。對于USB協(xié)議，重點分析了USB協(xié)議的架構和數(shù)據(jù)流模型。對于TCP/IP協(xié)議，仔細分析了其封裝和分用，分析了TCP協(xié)議、IP協(xié)議、ARP協(xié)議的原理及程序的實現(xiàn)。對于操作系統(tǒng)的移植，給出了具體的實現(xiàn)步驟，并給出了豐要的代碼。
標簽： ARM 環(huán)境 通訊協(xié)議 轉(zhuǎn)換器
上傳時間： 2013-06-10
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ISO和ITU-T制定的一系列視頻編碼國際標準的推出，開創(chuàng)了視頻通信和存儲應用的新紀元。從H.261視頻編碼建議，到H.262/3、MPEG-1/2/4等都有一個共同的不斷追求的目標，即在盡可能低的碼率(或存儲容量)下獲得盡可能好的圖像質(zhì)量。 本課題的研究建立在目前主流的壓縮算法的基礎上，綜合出各種標準中實現(xiàn)途徑的共性和優(yōu)勢，將算法的主體移植于FPGA(FieldProgrammableGateArray)平臺上。憑借該種類嵌入式系統(tǒng)配置靈活、資源豐富的特點，建立一個可重構的內(nèi)核處理模塊。進一步的完善算法(運算速度、精度)和外圍系統(tǒng)后，就可作為專用視頻壓縮編碼器進行門級電路設計的原型，構建一個片上可編程的獨立系統(tǒng)。 編碼器設計有良好的應用前景，通過使用離散余弦變換和熵編碼，對運動圖像從空間上進行壓縮編碼，使得編碼后的數(shù)據(jù)流適合于傳輸、通信、存儲和編輯等方面的要求。同時，系統(tǒng)的設計將解碼的工作量大幅度降低，功能模塊在作適當?shù)母膭雍罂蔀榻獯a器的參考設計使用。 研究所涉及的各功能模塊都進行了系統(tǒng)性的仿真和綜合，滿足工程樣機的前期研發(fā)需要。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著空間科學任務的增加,需要處理的空間科學數(shù)據(jù)量激增,要求建立一個高速的空間數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡.高速復接器作為空間飛行器星上網(wǎng)絡的關鍵設備,其性能對整個空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡的性能起著重要影響.該文闡述了利用先入先出存儲器FIFO進行異步速率調(diào)整,應用VHDL語言和可編程門陣列FPGA技術,對多個信號源數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)打包、信道選通調(diào)度和多路復接的方法.設計中,用VHDL語言對高速復接器進行行為級建模,為了驗證這個模型,首先使用軟件進行仿真,通過編寫testbench程序模擬FIFO的動作特點,對程序輸入信號進行仿真,在軟件邏輯仿真取得預期結果后,繼續(xù)設計硬件電路,設計出的實際電路實現(xiàn)了將來自兩個不同速率的信源數(shù)據(jù)(1394總線數(shù)據(jù)和1553B總線數(shù)據(jù))復接成一路符合CCSDS協(xié)議的位流業(yè)務數(shù)據(jù).在實驗調(diào)試中對FPGA的輸出數(shù)據(jù)進行檢驗,同時對設計方法進行驗證.驗證結果完全符合設計目標.應用硬件可編程邏輯芯片F(xiàn)PGA設計高速復接器,大幅度提高了數(shù)據(jù)的復接速率,可應用于未來的星載高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,能夠完成在軌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)復接任務.
上傳時間： 2013-07-17
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電臺廣播在我們的社會生活中占有重要的地位。隨著我國廣播事業(yè)的發(fā)展，對我國廣播業(yè)開發(fā)技術、信號的傳輸質(zhì)量和速度提出了更高更新的要求，促使廣播科研人員不斷更新現(xiàn)有技術，以滿足人民群眾日益增長的需求。 本論文主要分析了現(xiàn)行廣播發(fā)射臺的數(shù)字廣播激勵器輸入接口的不足之處，根據(jù)歐洲ETS300799標準，實現(xiàn)了一種激勵器輸入接口的解決方案，這種方案將復接器送來的ETI(NA,G704)格式的碼流轉(zhuǎn)換成符合ETS300799標準ETI(NI)的標準碼流，并送往后面的信道編碼器。ETI(NA,G704)格式與現(xiàn)行的ETI(NI,G703)格式相比，主要加入了交織和RS糾錯編碼，使得信號抗干擾能力大大加強，提高了節(jié)目從演播室到發(fā)射臺的傳輸質(zhì)量，特別是實時直播節(jié)目要求信號質(zhì)量比較好時具有更大的作用。 本論文利用校驗位為奇數(shù)個的RS碼，對可檢不可糾的錯誤發(fā)出報警信號，通過其它方法替代原有信號，對音質(zhì)影響不大，節(jié)省了糾正這個錯誤的資源和開發(fā)成本。 同時，我們采用FPGA硬件開發(fā)平臺和VHDL硬件描述語言編寫代碼實現(xiàn)硬件功能，而不采用專用芯片實現(xiàn)功能，使得修改電路和升級變得異常方便，大大提高了開發(fā)產(chǎn)品的效率，降低了成本。 經(jīng)過軟件仿真和硬件驗證，本系統(tǒng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了預想的功能，擴展性較好，硬件資源開銷較小，具有實用價值。
上傳時間： 2013-07-15
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通過駐極體話筒對音樂聲量進行采集后，把采集的信號進行放大整流濾波，并通過555構成的壓控振蕩器把音樂的聲量信號轉(zhuǎn)化成變化的振蕩頻率，即通過聲量的大小來產(chǎn)生相應頻率的振蕩信號，再經(jīng)過二進制計數(shù)器對該振蕩輸出的脈沖進行計數(shù)輸出四種不同的狀態(tài)，通過二-四譯碼器對計數(shù)器輸出狀態(tài)進行譯碼產(chǎn)生相應的選通信號控制燈流接口電路 ，接口電路驅(qū)動一列信號指示燈,實現(xiàn)燈流速度隨音樂聲量大小而相應變化的效果。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著嵌入式系統(tǒng)以及流媒體技術的快速發(fā)展，基于嵌入式系統(tǒng)實現(xiàn)可視電話、視頻點播、視頻會議等功能已經(jīng)成為當前的熱點研究領域。這樣的系統(tǒng)通常具有小型化、低功耗、低成本、穩(wěn)定可靠、便于攜帶等特點。 本文旨在研究流媒體以及嵌入式系統(tǒng)的相關技術，基于ARM9處理器平臺實現(xiàn)一種基于嵌入式系統(tǒng)的流媒體播放器。該播放器的硬件平臺以32位高性能ARM9處理器為核心進行規(guī)劃，在此基礎上，采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)、MPEG-4視頻解碼技術和流媒體網(wǎng)絡傳輸技術進行設計。 本文的主要貢獻體現(xiàn)在以下六個方面： l、分析嵌入式流媒體播放器的功能需求和技術特點，對嵌入式流媒體播放器的總體實現(xiàn)方案進行設計。 2、研究嵌入式Linux系統(tǒng)設計方法，基于ARM處理器平臺構建嵌入式Linux操作系統(tǒng)。這部分的工作包括嵌入式BootLoader的移植、Linux內(nèi)核的配置與編譯以及根文件系統(tǒng)的創(chuàng)建。 3、研究MPEG-4視頻壓縮標準，基于ARM-Linux系統(tǒng)平臺移植MPEG-4視頻解碼器。 4、研究ARM體系結構以及基于ARM平臺的嵌入式軟件優(yōu)化方法，對所移植的MPEG-4視頻解碼器進行平臺相關優(yōu)化。 5、研究視頻通信中的錯誤隱藏技術，針對錯誤隱藏過程中傳統(tǒng)邊界匹配算法對邊緣匹配的局限性，提出了一種改進的基于時域與空域平滑性的邊界匹配算法。 6、研究流媒體網(wǎng)絡傳輸?shù)南嚓P技術協(xié)議，基于RTSP/RTP/RTCP協(xié)議實現(xiàn)了一個基本的MPEG-4視頻流實時傳輸系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-05-16
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H.264/AVC是ITU與ISO/IEC(International Standard Organization/Intemational Electrotechnical Commission國際標準化組織/國際電工委員會)聯(lián)合推出的活動圖像編碼標準。作為最新的國際視頻編碼標準，H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標準相比，性能有了很大提高，并已在流媒體、數(shù)字電視、電話會議、視頻存儲等諸多領域得到廣泛的應用。基于上下文的自適應二進制算術編碼(Conrext-based Adaptive Binary Arithmetic Coding，CABAC)是H.264/AVC的兩個熵編碼方案之一，相對于另一熵編碼方案-CAVLC(基于上下文的自適應可變長編碼)，CABAC具有更高的數(shù)據(jù)壓縮率：在同等編碼質(zhì)量下要比CAVLC提高10％～15％的壓縮率。CABAC能實現(xiàn)很高的數(shù)據(jù)壓縮率，但這是以增加實現(xiàn)的復雜性為代價的。在已有的硬件實現(xiàn)方法上，CABAC的解碼效率并不高。 論文在深入研究CABAC解碼算法及其實現(xiàn)流程，并在仔細分析了H.264/AVC碼流結構的基礎上，總結出了影響CABAC解碼效率的各個環(huán)節(jié)，并以此為出發(fā)點，對CABAC解碼所需中的各個功能模塊進行了優(yōu)化設計，設計出一種新的CABAC解碼器結構，相對于一般的CABAC解碼器，它的解碼效率得到了顯著提高。論文針對影響CABAC解碼過程的"瓶頸"問題一多次訪問存儲部件影響解碼速率，提出了新的存儲組織方式，并根據(jù)CABAC的碼流結構特性，采用4個子解碼器級聯(lián)的方式來進一步提高解碼速率。 最后，用Verilog語言對所設計的CABAC解碼器進行了描述，用EDA軟件對其進行了仿真，并在FPGA上驗證了其功能，結果顯示，該CABAC解碼器結構顯著提高了解碼效率，能夠滿足高檔次實時通訊的要求。
上傳時間： 2013-07-03
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在傳統(tǒng)的電力電子電路中，DC/DC變換器通常采用模擬電路實現(xiàn)電壓或電流的控制。數(shù)字控制與模擬控制相比，有著顯著的優(yōu)點，數(shù)字控制可以實現(xiàn)復雜的控制策略，同時大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并易于實現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。但目前數(shù)字控制基本上限于電力傳動領域，DC/DC變換器由于其開關頻率較高，一般其外圍功能由DSP或微處理器完成，而控制的核心，如PWM發(fā)生等大多采用專用控制芯片實現(xiàn)。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點，近年來在數(shù)字控制領域受到越來越多的關注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設計及仿真，采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開發(fā)板實現(xiàn)了Buck變換器的全數(shù)字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手，根據(jù)它的物理特性，研究了該變換器的狀態(tài)空間平均模型和小信號分析。為了獲得高性能的開關電源，提出并分析了混雜模型設計方案，然后進行了控制器設計。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進行仿真研究。浮點仿真的運算精度與溢出問題，影響了仿真的精度。為了克服這些不足，作者采用了定點仿真方法，得到了滿意的仿真結果。論文還著重論述了開關電源的數(shù)字控制器部分，數(shù)字控制器一般由三個主要功能模塊組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字脈寬調(diào)制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數(shù)字補償器。文中重點研究了DPWM和數(shù)字補償器，闡述了目前高頻數(shù)字控制變換器中存在的主要問題，特別是高頻狀態(tài)下DPWM分辨率較低，影響控制精度，甚至引起極限環(huán)(Limit Cycling)現(xiàn)象，對DPWM分辨率的提高與系統(tǒng)硬件工作頻率之間的矛盾、DPWM分辨率與A/D分辨率之間的關系等問題作了全面深入的分析。論文提出了一種新的提高DPWM分辨率的方法，該方法在不提高系統(tǒng)硬件頻率的前提下，采用軟件使DPWM的分辨率大大提高。作者還設計了兩種數(shù)字補償器，并進行了分析比較，選擇了合適的補償算法，達到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設計完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進行了FPGA實現(xiàn)的前、后仿真，驗證了所提出理論及控制算法的正確性。作者完成了Buck電路的硬件制作及基于FPGA的軟件設計，采用32MHz的硬件晶振實現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率，開關頻率達到1MHz，得到了滿意的系統(tǒng)性能，論文最后給出了仿真和實驗結果。
上傳時間： 2013-07-23
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