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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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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FPGA器件在通信、消費類電子等領域應用越來越廣泛，隨著FPGA規模的增大、功能的加強對時鐘的要求也越來越高。在FPGA中嵌入時鐘發生器對解決該問題是一個不錯的選擇。本論文首先，描述并分析了電荷泵鎖相環時鐘發生器的體系結構、組成單元及各單元的非理想特性；然后討論并分析了電荷泵鎖相環的小信號特性和瞬態特性；并給出了電荷泵鎖相環器件參數的計算表達式。其次，研究了環形振蕩器和鎖相環的相位噪聲特性。由于噪聲性能是時鐘發生器設計中的關鍵指標，本工作對此進行了較為詳細的分析。相位噪聲和抖動是衡量時鐘信號的兩個主要指標。文中從理論上推導了一階鎖相環的噪聲特性，并建立了由噪聲分析抖動和由抖動分析噪聲的解析表達式關系，并討論了環路低噪聲設計的基本原則。在前面討論和分析的基礎上，利用Hynix0.35umCMOS工藝設計了200MHz電荷泵鎖相環時鐘發生器，并進行了仿真。設計中環形振蕩器的延遲單元采用replica偏置結構，把延遲單元輸出擺幅限定在確定范圍，尾電流源采用cascode結構，增強電路對電源和襯底噪聲的抑制作用。通過增加限流管，改善電荷泵中的開關的非理想特性。
上傳時間： 2013-04-24
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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途徑的共性和優勢，將算法的主體移植于FPGA(FieldProgrammableGateArray)平臺上。憑借該種類嵌入式系統配置靈活、資源豐富的特點，建立一個可重構的內核處理模塊。進一步的完善算法(運算速度、精度)和外圍系統后，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。 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，使得編碼后的數據流適合于傳輸、通信、存儲和編輯等方面的要求。同時，系統的設計將解碼的工作量大幅度降低，功能模塊在作適當的改動后可為解碼器的參考設計使用。 研究所涉及的各功能模塊都進行了系統性的仿真和綜合，滿足工程樣機的前期研發需要。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著計算機和集成電路技術的不斷發展,基于EDA技術的芯片設計正在成為電子系統設計的主流.現場可編程門陣列(FPGA)作為一種可編程專用集成電路(ASIC)已經廣泛應用于計算機、通信、航空航天等各個領域.一般來講,FPGA多用于高速通信和高速信號處理領域,以發揮其處理速度快的特點,本文將其應用于一低速低功耗系統——某水下遠程遙控接收系統,主要用其在頻域來實現水下遠程遙控的解碼,取得了令人滿意的效果.該文主要做了以下幾方面的工作.首先,深入研究和分析了在頻域實現水下遠程遙控解碼的原理并進行了遙控指令編碼設計;其次,用ALTERA公司的CYCLONE系列FPGA芯片完成了水下遠程遙控FPGA解碼芯片的設計工作,包括硬件描述語言(VHDL)編碼、電路前后仿真、綜合和布局布線工作,并對設計的FPGA解碼芯片進行了初步的功耗估算:最后設計制作了一塊FPGA解碼芯片電路驗證測試板,并完成了電路調試和測試.實驗測試結果表明,用FPGA實現水下遠程遙控解碼電路的方案是可行的,可以有效地縮小系統體積、提高系統可靠性,在保證系統性能情況下做到更低的功耗,還可以實現在系統配置和編程,使得系統的調試、升級和維護更加靈活方便.
上傳時間： 2013-06-03
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DFT(離散傅立葉變換)作為將信號從時域轉換到頻域的基本運算,在各種數字信號處理中起著核心作用
上傳時間： 2013-08-04
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機械手是自動裝配生產線上必不可少的設備，它可以模擬人手臂的部分動作，按預定的程序、軌跡和要求，實現抓取、搬運和裝配等工作。在減輕人的勞動強度、提高裝配質量和提高裝配效率等方面，起到了積極的作用。本文基于ARM和FPGA嵌入式系統，開展了機械手控制系統的研發工作，實現了機械手的自動控制。 嵌入式ARM處理器，具有運行速度快、功耗低、程序設計靈活、外圍硬件資源豐富等優點，但其普通輸入輸出口的高低電平變化周期最快只能到1微妙左右，不適合高速輸入輸出；FPGA芯片高速輸入輸出數據，時間可縮短至幾十納秒。通過ARM處理器和FPGA技術的有機結合，發揮各自的優勢，使系統具有程序設計靈活、以太網通信、大容量存儲、高速數據輸山、低成本等特點，滿足高速機械手自動控制的要求。 本文分析了ARM和FPGA系統，以及機械手控制系統的功能要求；設計硬件模塊、接口電路；闡述了系統軟件的設計過程，包括啟動代碼U—BOOT、操作系統μCLinux的移植；并介紹了如何利用便件描述語言VHDL來實現機械手邏輯控制。
上傳時間： 2013-04-24
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軟件無線電是二十世紀九十年代提出的一種實現無線通信的體系結構，被認為是繼模擬通信、數字通信之后的第三代無線電通信技術。它的中心思想是：構造一個開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，并使寬帶模數和數模轉換器盡可能靠近天線，從而將各種功能，如工作頻段、調制解調類型、數據格式、加密模式、通信協議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結構形式，綜述了軟件無線電的幾項關鍵技術及其最新研究進展。其中調制解調模塊是軟件無線電系統中的重要部分，集中體現了軟件無線電最顯著的優點——靈活性。目前這一部分的技術實現手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發展，可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構能力，成為實現軟件無線電技術的重要手段。 本論文調制解調系統的設計，選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對象，采用SystemView軟件作為系統級開發工具進行集成化設計。在實現系統仿真和FPGA整體規劃后，著重分析用VHDL實現其中關鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調制解調方式轉換的方法。同時，在設計中成功地調用了Xilinx公司的IP核，實現了設計復用。由于FPGA內部邏輯可以根據需要進行重構，因而硬件的調試和升級變得很容易，而內嵌CPU使信號處理過程可以用軟件進行控制，充分體現了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究，初步驗證了在FPGA內實現數字調制解調過程及控制的技術可行性和應用的靈活性，并對將來的擴展問題進行了研究和討論，為實現完整的軟件無線電系統奠定了基礎。
上傳時間： 2013-04-24
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嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術與各個行業的具體應用相結合的產物。目前，嵌入式系統己經廣泛應用到工業、交通、能源、通信、科研、醫療衛生、國防以及日常生活等領域，并不斷朝著體積小，功能強的方向發展。嵌入式系統不同于原來的單片機系統，它不僅有自己的操作系統，上層應用程序，而且還具備網絡通信和信息管理的功能。 ARM體系的處理器是目前嵌入式系統中使用最廣泛的處理器。它采用了RISC技術，具有尋址方式簡單，寄存器多，指令長度固定等的特點使得它的處理速度快，執行效率高。由于Linux對于ARM技術的支持，具有內核可裁減，網絡功能強大，代碼開放的特點，把Linux應用到嵌入式系統中，能充分發揮ARM和Linux的優勢。 論文以“掌上中文語言學習系統”項目為依托，以ARM體系處理器和Ljnux操作系統的嵌入式系統為基礎，構建一個掌上語言學習設備。 論文首先進行了開發環境的設計與搭建，對開發主機進行TFTP服務器、NFS服務器、minicom串口通信和GNU交叉工具鏈進行配置。實現了針對NAND閃存的U-Boot啟動程序的建立，并對Linux操作系統內核進行了移植工作。最后利用圖形界面系統MiniGUI和遠程調試技術實現了掌上語言學習的軟件功能。
上傳時間： 2013-07-24
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嵌入式系統近年持續迅猛發展，已經成為后PC技術時代信息化的中堅力量。由于嵌入式系統具有體積小、性能強、功耗低、可靠性高及面向行業應用的突出特點，目前已經廣泛應用于網絡、消費電子、國防軍事及自動化控制等領域。 ARM(Advaneed RIS Cmachines)公司的32位RISC處理器，以其高速度、低功耗、低成本、功能強和特有的16/32位雙指令集等諸多優異性能，已成為移動通信、手持計算、多媒體數字消費等嵌入式解決方案中的首選處理器。在眾多的ARM處理器中，Samsung公司的S3C44B0X處理器以其低價格、低功耗及強大的網絡支持等優點在市場上占有重要份額。 uClinux是從Linux衍生出來的優秀嵌入式操作系統，專門針對沒有MMU的處理器設計，支持眾多嵌入式處理器類型。uClinux繼承了Linux的許多優秀性能，有良好的網絡支持，完善的驅動支持，高度的模塊化，開放的源碼。uClinux已成為許多嵌入式系統研究領域的首選操作系統之一。 本課題以嵌入式手持式電能質量分析儀前期實驗開發板為研究目標，根據嵌入式體系結構和嵌入式系統設計的原理，構建了基于Samsung公司S3C44B0X ARM7 TDMI處理器的硬件開發平臺，并根據該硬件平臺的結構特點移植了uClinux操作系統，同時針對uClinux實時性能不高和嵌入式平臺硬件資源有限的缺點，結合uClinux多進程和共享內存機制設計了數據采集程序，實現了對三路0～2.5V模擬信號的高性能采集，增強了系統數據處理的實時性，提高了工作效率，為后續開發奠定了基礎。 論文從嵌入式系統應用的角度出發，分析了嵌入式體系結構、uClinux運行機制和內核特點；闡述了Bootloader設計及操作系統移植的要點；介紹了接口驅動及上層應用程序的設計方法等問題。
上傳時間： 2013-07-23
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