作為世界上最優秀的操作系統之一，Linux不僅在服務器領域有著不可撼動的地位，而且正在嵌入式領域發揮著越來越重要的作用。有專家預測，Linux將是未來最主要的嵌入式操作系統之一，將廣泛應用在各種消費電子和通信設備中。因此，產生并逐漸形成了嵌入式Linux這項技術。然而，面對嵌入式系統多樣化的硬件平臺以及多樣化的應用，如何更快更好地建立基于Linux的軟件平臺成為一個必須解決的問題。 本文正是針對這個問題，以Linux相關的基礎軟件為主要研究對象，在深入分析引導加載程序、Linux與處理器相關的代碼、文件系統以及設備驅動的基礎上，對基于ARM的Linux軟件平臺進行了創新性和探索性的研究。主要內容為：在理解ARM體系結構的基礎上，通過分析uboot源碼，詳細研究ARM處理器在上電后的啟動過程和加載引導Iinux的過程；分析并總結Linux與處理器相關的接口，以中斷控制器、定時器以及串口為主，提出了移植Linux到新型處理器的思路和方法；研究Iinux文件系統的內容、制作和使用；分析Linux的設備驅動體系結構以及設備驅動的調用方式；在學習和研究的基礎之上，針對STMP36xx這款處理器，設計并實現引導加載程序，完成Linux的移植、配置、編譯，解決Linux啟動過程遇到的問題，然后通過制作根文件系統和實現NandFlash、LCD的驅動，完整地搭建起以Linux為核心的軟件平臺，并進行了應用驗證。 在實際應用中，嵌入式系統會使用很多不同類型的處理器，因此迫切希望能夠找到一個準則解決移植帶來的問題。本文最重要的成果就是為Linux在新型處理器上的移植提出了一個準則，根據該準則可以更加快速、更加準確地將Linux應用到不同的處理器上，因此具有重要的現實意義。同時，本文將項目實踐貫穿于理論研究之中，涉及到Linux平臺關鍵技術的分析、相關工具的使用以及開發經驗的分享，對學習嵌入式Linux和設計嵌入式Linux系統具有較高的參考和指導價值。此外，成功移植的STMP36xx已經初具規模，可以通過二次開發以形成完善的嵌入式產品。
上傳時間： 2013-06-01
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飛機飛行的高度、馬赫數和升降速度等參數是飛機的自動控制、導航、火控、空中管制、和告警等系統必不可少的信息。隨著飛機性能的不斷增強，飛機上各系統對飛行參數測試的要求也越來越高，舊有的測試系統已逐漸不能適應現代高速飛機飛行參數的測試需求，本文針對項目委托方提出的技術要求，經過對飛行參數測試技術及其發展趨勢的研究分析，最終確定采用嵌入式技術，設計一款基于32位微處理器ARM的集數據采集、處理、顯示為一體的測試飛機飛行高度、馬赫數和升降速度的系統。 基于課題的研究內容，本文在分析研究飛機飛行參數測試原理的基礎上，圍繞著設計目標，從整體方案的選擇、系統各部分元件的選取及測試系統的軟硬件設計等方面闡述了主要開展的設計研究工作。重點對系統硬件電路設計、軟件設計和氣壓傳感器的溫度補償方法進行了深入論述。 應當指出，本文介紹的大氣數據參數測試專用機，選用小型化高采樣速率的硅壓阻式氣壓傳感器、高性能的32位ARM微處理器、高精度A/D轉換器、專用接口芯片等優化組合，集成度高，體積小，重量輕。實驗結果表明了所設計的系統方案合理有效，具有較好的實時性和可靠性，基本上滿足了系統的設計需要。
上傳時間： 2013-06-23
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利用ARM處理器開發處理音頻信號的設備很多，如移動電話、MD(MiniDisc)，DVD播放器、MP3音頻譯碼器等；同樣，基于ARM處理器的網絡設備也很多，如網絡調制解調器、網絡電腦、因特網設備等。但利用ARM處理器把語音處理和網絡通信功能結合起來無疑是一種新的嘗試，它的設計成功會給網絡留言技術的開發提供一種新的思路。 本文通過一個ARM9芯片S3C2410作為處理器的嵌入式語音采集系統，詳細闡述了嵌入式系統的設計與開發過程，其中包括： 交叉編譯環境的搭建：交叉編譯環境是嵌入式開發工具的集合，搭建該環境就是在系統中編譯安裝開發工具鏈。 操作系統內核的移植：這是嵌入式開發的主要單元之一，移植內核主要是對內核進行重新配置，使它符合特定系統的需要，然后重新編譯生成可執行的內核鏡像文件。 文件系統的移植：文件系統是操作系統對數據進行管理的有效和必要的助手。移植文件系統包括制作文件系統鏡像、在Flash上為文件系統分配存儲空間以及文件系統與嵌入式操作系統的有效配合。 驅動程序的設計：驅動是操作系統與硬件溝通的橋梁，驅動設計就是編寫具體硬件的讀寫控制函數并向操作系統提供統一的接口。 本文更著重于介紹實際開發中使用的技術以及遇到的問題和解決方法。在第4章中結合語音芯片UDA1341TS闡述了語音數據的采集與處理；結合網卡控制芯片CS8900A闡述了網絡通信和網卡的驅動，以及網絡開發中遇到的問題和解決方法。
上傳時間： 2013-07-11
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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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本文研制的數據采集器，用于采集導彈過載模擬試車臺的各種參數,來評價導彈在飛行過程中的性能，由于試車臺是高速旋轉體，其工作環境惡劣，受電磁干擾大，而且設備要求高，如果遇到設備故障或設備事故，其損失相當巨大，保證設備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數字通信技術的基礎上，選用了基于現場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調制(PCM)通信實現多路數據采集器的設計，其優點是FPGA技術在數據采集器中可以進行模塊化設計，增加了系統的抗干擾性、靈活性和適應性，并且可以將整個PCM通信系統設計成可編程序系統，用戶只要稍加變更程序，則系統的被測路數、幀結構、碼速率、標度等均可改變以適應任何場合。并且采用合理的糾錯和加密編碼能夠實現數據在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點研究，研制了一套集采集與傳輸的系統。文章給出了各個模塊的具體建模與設計，系統采用的是FPGA技術來實現數據采集和信號處理，采用VHDL實現了數字復接器和分接器、編解碼器、調制與解調模塊的建模與設計。采用基于NiosII實現串口通訊，構建了實時性和準確性通信網絡，實現了數據的采集。 測試數據和數據采集的實驗結果證明，采用FPGA技術實現PCM信號的編碼、傳輸、解碼，能夠有較強的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯可控、易加密、易與現代技術結合，并且誤碼率較低，要遠遠優于傳統的方法。
上傳時間： 2013-04-24
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進入20世紀90年代后，隨著全球信息化、智能化、網絡化的發展，嵌入式系統技術獲得了前所未有的發展空間。 嵌入式系統的最大特點之_是其所具有的目的性或針對性，即每一套嵌入式系統的開發設計都有其特殊的應用場合與特定功能，這也是嵌入式系統與通剛的計算機系統最主要的區別。由于嵌入式系統是為特定的目的而設計的，且常常受到體積、成本、功能、處理能力等各種條件的限制。因此，如果可以最大限度地提高應用系統硬件上和軟件上的靈活性，就可以用最低的成本，最少的時間，快速的完成功能的轉換。 本課題的目的在于提出并設計一種基于ARM(Advanced RISC Machines)和CPLD(Complex Programmable Logic Device)的可擴展功能嵌入式系統平臺，并完成了系統的硬件設計和PCI(Peripheral Component Interconnect)橋的固件設計。設計過程中采用美國ALTIUM公司的ALTIUM DESIGNER 6.0 EDA軟件開發了系統的硬件部分。在整個硬件開發環節中，充分采用高速PCB(Printed Circuit Board)的設計原則，并進行全面的電路仿真試驗，保證了硬件系統的高度可靠性。本系統承襲了ARM7系列處理器高性能、低功耗、低成本的優點，并充分考慮到用戶的需要，擴展了多種常用的外部設備接口以及藍牙無線接口等，為將米各種可能的應用提供了完善的硬件基礎。概括總結起來本文具體工作如下： 1．完全自主設計了具有高擴展性的基于LPC2292嵌入式處理器的嵌入式系統應用開發平臺?；谠撚布脚_，可以實現許多基于ARM架構處理器的嵌入式應剛而無需對硬什系統作出大的改變，如多協議轉換器、CAN(Control Area Network)總線網關、以太網關、各種工業控制應用等。并在具體的設計實踐中，總結出了嵌入式系統硬件平臺的設計原則及設計方法。 2．完成了基于CPLD的PCI橋接芯片的同什設計，在ARM硬件平臺上成功擴展了PCI設備，成功解決了ARM處理器和PCI從設備之間通訊的問題。 3．完成了對所開發的嵌入式系統硬件平臺的測試工作，完成了基于AT89C51的PCI測試卡軟硬件設計?；诖藴y試卡，可以實現對系統中的PCI通訊功能進行有效測試，以保證整個硬件系統正常、高效、穩定地運行。本系統的設計完成，使其可以作為嵌入式應用的二次開發或實驗平臺，用于工業產品開發及高校相關專業的實踐教學。
上傳時間： 2013-05-22
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在傳統的電力電子電路中，DC/DC變換器通常采用模擬電路實現電壓或電流的控制。數字控制與模擬控制相比，有著顯著的優點，數字控制可以實現復雜的控制策略，同時大大提高系統的可靠性和靈活性，并易于實現系統的智能化。但目前數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發生等大多采用專用控制芯片實現。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優點，近年來在數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開發板實現了Buck變換器的全數字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手，根據它的物理特性，研究了該變換器的狀態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字控制器部分，數字控制器一般由三個主要功能模塊組成：模數轉換器、數字脈寬調制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數字補償器。文中重點研究了DPWM和數字補償器，闡述了目前高頻數字控制變換器中存在的主要問題，特別是高頻狀態下DPWM分辨率較低，影響控制精度，甚至引起極限環(Limit Cycling)現象，對DPWM分辨率的提高與系統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的硬件晶振實現了11-bit的DPWM分辨率，開關頻率達到1MHz，得到了滿意的系統性能，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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人臉識別技術繼指紋識別、虹膜識別以及聲音識別等生物識別技術之后，以其獨特的方便、經濟及準確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識別系統的重要環節—人臉檢測，隨著研究的深入和應用的擴大，在視頻會議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機交互等領域有著重要的應用前景，發展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術不斷發展，它的功能、應用和可靠性逐漸增加，在各個行業也顯現出自身的優勢。FPGA允許用戶根據自己的需要來建立自己的模塊，為用戶的升級和改進留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設計方法的靈活性降低了整個系統的開發成本，FPGA 設計成為電子自動化設計行業不可缺少的方法。 本文從人臉檢測算法入手，總結基于FPGA上的嵌入式系統設計方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術。經過訓練分類器、定點化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測系統在基于Xilinx的Virtex II Pro開發板上平臺上，達到實時的檢測效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對于人臉檢測算法，首先確保的是檢測率的準確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測方法。算法中較多的是積分圖的特征值計算，這便于進一步的硬件設計。同時對檢測算法進行耗時分析確定運行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場可以提供的資源狀況，又要考慮系統成本、開發時間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴展的存儲器、I/O接口、總線及數據通道等，通過分析可以對算法進行細致的劃分，實現需要加速的模塊。 3. 定點化：在Adaboost算法中，需要進行大量的浮點計算。這里采用的方法是直接對數據位進行操作它提取指數和尾數，然后對尾數執行移位操作。 4. 改進檢測用的級聯分類器的訓練，提出可以迅速提高分類能力、特征數量大大減小的一種訓練方法。 5. 最后對系統的整體進行了驗證。實驗表明，在視頻輸入輸出接入的同時，人臉檢測能夠達到17fps的檢測速度，并且獲得了很好的檢測率以及較低的誤檢率。
上傳時間： 2013-04-24
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基于微處理器的數字PID控制器改變了傳統模擬PID控制器參數整定不靈活的問題。但是常規微處理器容易在環境惡劣的情況下出現程序跑飛的問題，如果實現PID軟算法的微處理器因為強干擾或其他原因而出現故障，會引起輸出值的大幅度變化或停止響應。而FPGA的應用可以從本質上解決這個問題。因此，利用FPGA開發技術，實現智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場合，具有很大的應用意義。 首先分析FPGA的內部結構特點，總結FPGA設計技術及開發流程，指出實現結構優化設計，降低設計難度，是擴展設計功能、提高芯片性能和產品性價比的關鍵?？刂葡到y由四個模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機接口。其中控制器部分為系統的關鍵部件。在分析FPGA設計結構類型和特點的基礎上，提出一種基于FPGA改進型并行結構的PID溫度控制器設計方法。在PID算法與FPGA的運算器邏輯映像過程中，采用將補碼的加法器代替減法器設計，增加整數運算結果的位擴展處理，進行不同數據類型的整數歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運算部件。應用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結合設計實現了PID控制器，用Modelsim仿真驗證了設計結果的正確性，用Synplify Pro進行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實現布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據控制系統的要求，論文設計完成了12位模數AD轉換器、數據顯示器、按鍵等相關外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構建PID控制系統。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實驗結果表明，達到無超調的穩定控制要求，為降低FPGA實現PID控制器的設計難度提供了有效的方法。
上傳時間： 2013-05-24
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本文從工程設計和應用出發,根據某機載設備直接序列擴頻(DS-SS)接收機聲表面波可編程抽頭延遲線(SAW.P.TDL)中頻相關解擴電路的指標要求,提出了基于FPGA器件的中頻數字相關解擴器的替代設計方案,通過理論分析、軟件仿真、數學計算、電路設計等方法和手段,研制出了滿足使用環境要求的工程化的中頻數字相關器,經過主要性能參數的測試和環境溫度驗證試驗,并在整機上進行了試驗和試用,結果表明電路性能指標達到了設計要求。對工程應用中的部分問題進行了初步研究和分析,其中較詳細地分析了SAW卷積器、SAW.P.TDL以及中頻數字相關器在BPSK直擴信號相關解擴時的頻率響應特性。 論文的主要工作在于： (1)根據某機載設備擴頻接收機基于SAW.P.TDL的中頻解擴電路要求,進行理論分析、電路設計、軟件編程,研制基于FPGA器件的中頻數字相關器,要求可在擴頻接收機中原位替代原SAW相關解擴電路； (2)對中頻數字相關器的主要性能參數進行測試,進行了必要的高低溫等環境試驗,確定電路是否達到設計指標和是否滿足高低溫等環境條件要求； (3)將基于FPGA的中頻數字相關器裝入擴頻接收機,與原SAW.P.TDL中頻解擴電路置換,確定與接收機的電磁兼容性、與中放電路的匹配和適應性,測試整個擴頻接收機的靈敏度、動態范圍、解碼概率等指標是否滿足接收機模塊技術規范要求； (4)將改進后的擴頻接收機裝入某機載設備,測試與接收機相關的性能參數,整機進行高低溫等主要環境試驗,確定電路變化后的整機設備各項指標是否滿足其技術規范要求； (5)通過對基于FPGA的中頻數字相關器與SAW.P.TDL的主要性能參數進行對比測試和分析,特別是電路對頻率偏移響應特性的對比分析,從而得出初步的結論。
上傳時間： 2013-06-22
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