CAN總線作為最有前途的現場總線之一，其應用范圍已逐漸擴展到航空領域，并有望作為次級總線與目前的航空總線互連組網。ARINC429總線則是航空領域比較常用的航空總線之一，很多航空電子設備都采用此總線。解決好CAN總線與ARINC429總線的互連問題，必將能夠使CAN總線在航空領域得到更廣泛的應用。本文的工作就是為解決這一總線互連問題而開發出總線網關系統，即CAN-ARINC429網關。 隨著嵌入式技術的飛速發展，嵌入式系統的成本低、體積小、穩定性好等眾多優點使其應用領域越來越廣。本課題將嵌入式技術應用到CAN-ARINC429網關系統開發中，采用比較有影響力的嵌入式處理器ARM作為網關系統的核心，開發了網關系統的硬件部分和軟件部分。 本文著重討論了CAN-ARINC429網關系統設計的三大部分：硬件設計、控制軟件設計和用戶軟件設計。硬件設計部分完成了CAN和ARINC429的總線數據收發電路設計，以及ARM處理器分別與CAN總線控制器和ARINC429總線協議芯片的接口電路設計。控制軟件部分是在Linux平臺下開發的，因此本文控制軟件部分首先研究并實現了Linux平臺下ARM編譯系統的建立，其后的程序啟動代碼和總線數據交換設計是控制軟件的關鍵部分，CAN總線和ARINC429總線的數據收發程序設計在本文的控制軟件部分中也都有詳細討論。本文還開發了基于Windows平臺的用戶軟件，該用戶軟件是為提高CAN-ARINC429網關的通用性而設計，具有網關工作方式設置和功能測試等功能。在給出對CAN-ARINC429網關的測試報告后，本文對課題的研究工作進行了總結和展望。
上傳時間： 2013-04-24
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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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電腦繡花機是當代最先進的繡花機械，隨著人們對刺繡品質量的追求以及刺繡品需求量的增加，高性能的電腦繡花機越來越受到市場的推崇，用戶對CAN(現場總線)、遠程控制、海量USB存儲、彩色LCD顯示等技術在新型電腦繡花機中的應用有了新的需求。然而，國內電腦繡花機監控系統平臺由于存在技術上的困難或成本上的障礙而使這些功能難以實現。隨著電腦的不斷發展和電子產品成本的不斷降低，采用先進架構和體系的處理器，加上相應的實時操作系統進行任務管理，就能大大提高電腦繡花機監控系統的性能。本文設計了一種電腦繡花機監控系統，在詳細分析電腦繡花機工作原理和功能需求的基礎上，采用ARM處理器與μC/OS-Ⅱ實時操作系統構建了監控系統平臺，實現了實時操作系統任務管理、網絡通信、USB設備讀寫、花樣圖案預覽等功能，具體工作如下： (1)在介紹電腦繡花機的工作原理以及分析電腦繡花機監控系統性能需求的基礎上，構建了基于ARM7核的嵌入式處理器與μC/OS-Ⅱ實時操作系統的監控系統平臺，并給出了系統的整體設計方案。 (2)根據電腦繡花機監控系統的整體設計方案，設計實現了系統的硬件電路，處理器采用ST公司生產的具有ARM7核的STR710FZ2T6，利用STR710FZ2T6的外部存儲器接口的三個BANK，分別設計實現了以太網通信接口、USB設備讀寫接口以及彩色LCD實現接口等。 (3)在系統的接口電路設計方面，采用以太網控制芯片CS8900A使其通過ISA總線與系統處理器相連，構建了以太網通信接口，負責遠程傳輸數據(花樣文件)控制信息等；利用LJSB主從控制器SL811HS，在處理器STR710FZ2rr6的控制下設計實現了對海量USB設備讀寫的USB接口，負責讀寫在U盤上的花樣文件以及其它的數據信息；利用5.6英寸的彩色液晶屏及其控制板QD-13設計實現了監控系統的LCD顯示接口，系統處理器通過控制QD-13向LCD寫入要顯示的圖案以及文字數據；組建了一個基于CAN通信的安全檢測模塊，主要包括電源檢測以及斷線檢測等。監控系統的CAN節點利用系統處理器自帶的CAN模塊結合TI的CAN收發器sn65hvd230實現，電源檢測節點、斷線檢測節點以及運動控制系統交互的CAN節點的控制器采用Microchip公司的帶有CAN模塊的18系列單片機PIC18F4680，CAN收發器采用該公司的MCP2551芯片。 (4)設計實現了基于μC/OS-Ⅱ操作系統的軟件，包括兩個部分，一是功能接口的驅動程序，另一個是操作系統中的應用程序軟件。驅動程序負責控制相應功能接口的運行，操作系統中的應用程序軟件實現具體的功能應用，例如TCP/IP協議棧以及USB協議的實現等。 (5)整合了系統各個功能模塊，并做出監控系統的PCB板，利用ADS開發環境進行系統的整體調試，給出了系統的運行效果，實驗表明監控系統工作穩定，性能良好。 最后，文章分析了電腦繡花機的監控系統需要改進的地方，并對電腦繡花機監控系統未來發展趨勢作出了展望。
上傳時間： 2013-05-25
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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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隨著安全通信數據速率的提高,關鍵數據加密算法的軟件實施成為重要的系統瓶頸.基于FPGA的高度優化的可編程的硬件安全性解決方案提供了并行處理能力,并且可以達到所要求的加密處理性能(每秒的SSL或RSA運算次數)基準.網絡的迅速發展,對安全性的需要變得越來越重要.然而,盡管網絡技術進步很快,安全性問題仍然相對落后.由于FPGA所提供的設計優勢,特別是新的高速版本,網絡系統設計人員可以在這些網絡設備中經濟地實現安全性支持.FPGA是實現設計靈活性和功能升級的關鍵,對于容錯、IPSec協議和系統接口問題而言這兩點非常重要.而且,FPGA還為網絡系統設計人員提供了適應不同安全處理功能以及隨著安全技術的發展方便地增加對新技術支持的能力.標準加密/解決以及認證算法,如RC-4、DES、三次DES、MD-5以及安全哈希算法-1(SHA-1)被廣泛用于全球網絡安全系統中.本文介紹了基于PCI總線的加密卡的研制,硬件板卡的結構,著重論述了加密卡上加密模塊的實現,即用FPGA實現3DES及IDEA、MD5算法的過程,加密卡的工作原理,加密卡中多種密碼算法的配置原理,最后對3DES算法及IDEA、MD5算法的實現進行仿真,并繪制了板卡的原理圖,對PCI接口原理進行了闡述.在論文中,首先闡述了數據加密原理.介紹了數據加密的算法和數據加密的技術發展趨勢,并重點說明了3DES的算法.由于加密卡的生存空間在于其高速的加密性能與便捷的使用方式,所以,我們的加密卡采用的是基于PCI插槽的結構,遵從的是PCI2.2規范,理解并掌握PCI總線的規范是了解整個系統的重要一環,本文講述了PCI總線的特點和性能,以及總線的信號.由于遵從高速性的要求,我們在硬件選型的時候,選用的是TI公司高速DSP T M S 3 2 0 C 5 4 x:T I公司新推出的T M S 3 2 0 C 6 x系列D S P功能強,速度也非常快,但目前價格仍然太高,不適合一般加解密使用.而TMS3 2 0 C 5 4 x系列具有性能適中,價格低廉,產品成熟等特點,是較好的選擇.FPGA選用的XILINX公司的XC2V3000,在隨后的文章中,我們將會對這些器件特性做相應說明.并由此得出電路原理圖的繪制.文章的重點之一在于3DES算法及IDEA、MD5算法的FPGA實現,以Xilinx公司VIRTEXII結構的VXC2V3000為例,闡述用FPGA高速實現3DES算法及IDEA、MD5算法的設計要點及關鍵部分的設計.
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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