在數(shù)字化推進速度加快的大背景下，全球農(nóng)業(yè)也由傳統(tǒng)農(nóng)業(yè)向現(xiàn)代農(nóng)業(yè)方向轉(zhuǎn)變，而實現(xiàn)農(nóng)業(yè)信息與數(shù)字化則是現(xiàn)代化農(nóng)業(yè)的重要標志與核心技術。我國農(nóng)業(yè)具有地域分散、對象多樣、生物自身變異大、環(huán)境因子不確定等特點，也是受環(huán)境影響最明顯的領域，因此對環(huán)境與生物信息的監(jiān)測顯得十分重要。同時現(xiàn)代無線網(wǎng)絡信息技術和計算機應用等技術近幾年得到了長足的發(fā)展，廣泛的應用于工業(yè)的各個領域。因此，將這些最新的技術應用于相對發(fā)展較慢的農(nóng)業(yè)各領域顯得迫在眉睫。 本文根據(jù)農(nóng)業(yè)對象具有偏遠、分散、易變、多樣等特點，提出了一種針對農(nóng)業(yè)環(huán)境信息遠程監(jiān)測的系統(tǒng)設計方案，并從軟件和硬件二方面詳細介紹了系統(tǒng)方案的設計和實現(xiàn)方法。本研究通過采用μC/OS-Ⅱ系統(tǒng)的嵌入式技術，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)底層網(wǎng)絡與信息發(fā)布上層網(wǎng)絡的無縫連接為建立基于WEB的農(nóng)業(yè)環(huán)境遠程監(jiān)測系統(tǒng)奠定了基礎，同時也為農(nóng)業(yè)網(wǎng)絡通信“最后一公里”問題的解決提供了一種解決方案。 該系統(tǒng)的設計充分利用了網(wǎng)絡技術。通過INTERNET，用戶可以隨時了解農(nóng)業(yè)環(huán)境的實時情況以采取措施。系統(tǒng)中嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的應用提高了系統(tǒng)的實時性、可靠性和可擴展性：減少了對系統(tǒng)硬件的依賴，增加了系統(tǒng)安全性；降低了成本。特別是自主開發(fā)的核心板卡，經(jīng)連續(xù)的調(diào)試運行穩(wěn)定、數(shù)據(jù)可靠。 本文首先介紹了高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展和現(xiàn)狀。由于傳統(tǒng)的設計方式的欠缺而考慮到將嵌入式操作系統(tǒng)引入到該系統(tǒng)中，很好的解決了多傳感器的接入，使得本系統(tǒng)具有巨大的靈活性和可擴展性。 本文以源碼開放的嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ為核心，以LPC2210微控制器為載體，充分利用GPRS無線網(wǎng)絡傳輸技術，實現(xiàn)了高速實時信息監(jiān)測系統(tǒng)的關鍵設計。 考慮到該系統(tǒng)以后的可擴展性，在設計的過程中硬件部分預留了一部分接口電路以備后續(xù)開發(fā)使用；軟件的設計過程中應該注意的問題和實際操作中出現(xiàn)的一系列問題以及解決辦法在文中都有詳細的說明，并且軟件的基本構(gòu)架在文章中也有所體現(xiàn)，文章結(jié)尾給出了一些系統(tǒng)經(jīng)實驗后在WEB上發(fā)布顯示的數(shù)據(jù)。
上傳時間： 2013-07-09
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串口控件使用說明 本程序使用VC6.0的通用串口控件MSCOMM32.OCX來對發(fā)送到串口的數(shù)據(jù)進行采集處理。主要使用方法 串口設置：m_Comm.SetSettings(“波特率，校驗方式，數(shù)據(jù)位數(shù)，停止位數(shù)”) 取串口數(shù)據(jù)：m_Comm.GetInput() 你只首先要確定一個mscomm32.ocx控件在system目錄下并且該控件已經(jīng)被windows注冊，本程序才能正常運行。
標簽： 串口 溫度數(shù)據(jù)采集
上傳時間： 2013-04-24
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十多年來，隨著信息技術、電子技術和通訊技術的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)已經(jīng)獲得了空前的應用和發(fā)展。隨著嵌入式應用系統(tǒng)功能復雜度的提高、對軟件產(chǎn)品的非功能約束的特別關注以及由于市場的激烈競爭導致嵌入式軟件推出周期的縮短，都使得嵌入式軟件開發(fā)人員面臨著嚴峻的危機和挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)化開發(fā)方法已經(jīng)顯得力不從心，于是嵌入式軟件開發(fā)人員在軟件開發(fā)中引入了目前較為流行的“面向?qū)ο蠓椒?OO)”，．但是目前對該方法的應用還只是停留在傳統(tǒng)的以編程為中心的嵌入式軟件開發(fā)方法上，不能很好地保證軟件復用和代碼的重用，因此難以滿足市場對嵌入式軟件開發(fā)效率和開發(fā)質(zhì)量的要求。 本課題的研究內(nèi)容是應用面向?qū)ο蠓椒ǖ目蚣芗夹g，對嵌入式系統(tǒng)領域的專有結(jié)構(gòu)組件進行封裝，創(chuàng)新性地提出了面向嵌入式系統(tǒng)領域的通用實時框架ARTIC(Abstract real-time contrO1)。ARTIC框架除了具有框架的共有優(yōu)點一最大限度實現(xiàn)軟件重用外，最突出的是具備以下兩個特點： 1、功能和非功能的分離 在應用面向?qū)ο蟮募夹g時，傳統(tǒng)的嵌入式軟件開發(fā)方法關注的重點是軟件結(jié)構(gòu)和功能分解，、忽略了嵌入式環(huán)境下特殊的非功能性要求。為了在實現(xiàn)系統(tǒng)功能需求的同時，保證軟件系統(tǒng)的非功能性需求的實現(xiàn)，ARTIC框架引入了面向方面的思想，、把系統(tǒng)的非功能性需求從功能模塊中分離出來，為它們單獨設計組件。開發(fā)人員在應用該框架進行嵌入式軟件設計時，只需要關注功能需求的實現(xiàn)，對于實時性、調(diào)度等非功能需求的實現(xiàn)可以通過調(diào)用ARTIC提供的時間管理模型和任務調(diào)度模型直接實現(xiàn)。 2、基于狀態(tài)機的主動對象設計模式 根據(jù)嵌入式系統(tǒng)通常由多個控制線程組成的特點，應用基于狀態(tài)機的主動對象設計模式，把嵌入式軟件系統(tǒng)構(gòu)建成多個主動對象的緝合。相對于傳統(tǒng)的面向?qū)ο蠓椒?，本文提出的主動對象的最大特點在于：它提供對事件隊列、控制線程和表示主動對象動態(tài)行為狀態(tài)機等的封裝，并且該模式可以直接支持嵌入式系統(tǒng)的并行性。 ARTIC框架的應用能夠幫助嵌入式軟件的開發(fā)人員快速地開發(fā)出高質(zhì)量的嵌入式軟件，除此之外，因為它包含了一個微小的實時操作系統(tǒng)(RTOS) 報包裝，在某些場合可以作為一個簡易的RTOS使用。為了驗證ARTIC的性能，本文將該框架應用于硬幣搬送實時控制系統(tǒng)的開發(fā)設計，從該系統(tǒng)的應用中充分體現(xiàn)了ARTIC框架的優(yōu)點。
標簽： 嵌入式系統(tǒng) 軟件開發(fā)
上傳時間： 2013-06-21
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數(shù)字信息時代帶來了“信息大爆炸”，使數(shù)據(jù)量大增，而數(shù)字圖像數(shù)據(jù)更是如此，如果不對圖像數(shù)據(jù)進行有效的壓縮，那么圖像信息的存儲與傳輸將無法進行。顯然，尋求一種高效的圖像壓縮系統(tǒng)具有很大的現(xiàn)實意義。 本文基于大規(guī)?，F(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)和高速數(shù)字信號處理器(DSP)協(xié)同作業(yè)，來完成實時圖像處理的系統(tǒng)設計。出于對系統(tǒng)設計上的性能和功耗方面的考慮，系統(tǒng)中FPGA 選用的是ALTERA公司的Cyclone系列芯片EP1C12Q240C8，DSP選用的是TI公司的55x系列芯片TMS320VC5502。該系統(tǒng)集圖像采集、壓縮、顯示和存儲功能于一體，其中DSP為主處理器負責圖像處理，F(xiàn)PGA為協(xié)處理器負責系統(tǒng)的所有數(shù)字邏輯控制。FPGA和DSP的工作之間形成流水，并且借助于一片雙口RAM(CY7C025AV-15AI)完成兩者的通訊。結(jié)合FPGA和DSP自身的特點，本文提出一種新穎的信息通信方式，借助于一片雙口RAM，其內(nèi)部按其存儲空間等分兩塊，利用乒乓技術完成對高速實時的圖像數(shù)據(jù)緩沖。 該系統(tǒng)從視頻采集、傳輸、壓縮到圖像存儲等整個過程的工作，分別由FPGA和DSP承擔。充分考慮到它們自身的優(yōu)缺點，在滿足系統(tǒng)實時性要求的同時，結(jié)構(gòu)靈活，便于以后的擴展與升級。結(jié)果表明，在TMS320VC5502實現(xiàn)了對采集圖像的JPEG壓縮，效果良好且滿足了實時性的要求，因此系統(tǒng)的功能得到了總體上的驗證。 關鍵詞：圖像處理；FPGA；DSP；JPEG
上傳時間： 2013-06-11
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隨著圖像處理技術的不斷發(fā)展，圖像處理技術在國民經(jīng)濟和社會生活的各個方面都得到了廣泛的運用。與此同時，人們對圖像處理的要求也越來越高。傳統(tǒng)的數(shù)字圖像處理器件主要有專用集成芯片（Application Specific Integrated Circuit）和數(shù)字信號處理器（Digital Signal Process）。進入20世紀以來，伴隨著半導體技術的發(fā)展，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA以其應用靈活、集成度高、功能強大、設計周期短、開發(fā)成本低的特點，越來越多地被應用在圖像處理領域。大量實踐證明，F(xiàn)PGA的并行處理能力與流水線作業(yè)能顯著地提高圖像處理的速度，因此基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)有著廣闊的發(fā)展前景。 本文研究的是一個在嵌入式視頻監(jiān)控系統(tǒng)下的圖像預處理子系統(tǒng)。首先實現(xiàn)了一個通用可重復配置的圖像處理算法研究硬件平臺，完成圖像的采集、接收、處理、存儲、輸出等功能。由于FPGA本身具有完全的可重復配置性，所以該架構(gòu)的硬件平臺可以很方便的升級和重復配置。其次在該平臺上，本文使用Verilog HDL硬件語言在FPGA芯片上實現(xiàn)了多種圖像預處理算法。在實現(xiàn)過程中，為了充分發(fā)揮FPGA在并行處理方面的強大功能，本文對算法做了一定的改進，使其盡量能使用并行處理的方式來完成。實驗結(jié)果表明，本圖像預處理系統(tǒng)能在毫秒級高速地完成多種圖像算法，完全能夠滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)50幀/秒的輸出要求。 最后根據(jù)視頻監(jiān)控系統(tǒng)在實際運用中出現(xiàn)的噪聲類型多樣化的情況，我們設計了一種基于反饋理論的圖像處理效果控制模塊。該模塊能通過對處理后圖像峰值信噪比（PSNR）的分析，控制FPGA對下一幅圖像的噪聲采用更有針對性的圖像處理方法。
上傳時間： 2013-05-20
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隨著科學技術的快速發(fā)展和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的廣泛應用，人們對數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的速度、精度、易操作性以及實時性的要求也在不斷地提高。通用串行總線USB作為一種新型的微機總線接口規(guī)范，以其使用方便、易于擴展、速度快等優(yōu)點而被廣泛地應用于數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中?，F(xiàn)場可編程門陣列最大的特點是結(jié)構(gòu)靈活，開發(fā)周期較短，適合于實時信號處理，已被廣泛應用于通信、數(shù)據(jù)采集、圖像處理等諸多領域。 @@ 本文充分利用USB和FPGA的上述優(yōu)點，設計了一種基于USB2.0技術和FPGA技術相結(jié)合的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 @@ 首先，對數(shù)據(jù)采集基本理論及系統(tǒng)相關技術進行了簡單地介紹。 @@ 其次，對以ADC轉(zhuǎn)換器(TLC5510)、FPGA芯片(EP1C6Q240C8)為控制器和USB接口芯片(CY7C68013A-56，簡稱FX2)為主的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)進行了硬件設計和分析，并在此設計的基礎上給出相應的原理圖、PCB。硬件設計主要包括FPGA與ADC和FX2之間的接口電路設計以及硬件邏輯設計。 @@ 再次，根據(jù)系統(tǒng)需求，對系統(tǒng)軟件部分進行了設計，分三部分：一是為滿足FX2在USB上的最大傳輸速率而編寫的固件程序；二是在PC機中的WindowsXP系統(tǒng)下利用GPD編寫USB設備驅(qū)動程序；三是充分了解FX2的主要功能特點，并編寫出應用程序。 @@ 最后，對系統(tǒng)的軟硬件進行了調(diào)試，給出了調(diào)試結(jié)果和分析，對出現(xiàn)的問題給出了解決方案。結(jié)果表明，系統(tǒng)符合設計要求。 @@關鍵詞：USB2.0；FPGA；SOPC；數(shù)據(jù)采集；固件；
上傳時間： 2013-06-21
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數(shù)字圖像處理技術是信息科學中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學科之一。目前，數(shù)字圖像處理技術被廣泛應用于航空航天、通信、醫(yī)學及工業(yè)生產(chǎn)等領域中。數(shù)字圖像處理的特點是處理的數(shù)據(jù)量大，處理非常耗時，本文研究了在FPGA上用硬件描述語言實現(xiàn)圖像處理算法，通過功能模塊的硬件化，解決了視頻圖像處理的速度問題。隨著微電子技術的高速發(fā)展，F(xiàn)PGA為數(shù)字圖像信號處理在算法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上帶來了新的方法和思路。 本文設計的基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，是一個具有視頻圖像采集、圖像處理、圖像顯示功能的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司FPGA芯片作為中央處理器，由視頻解碼模塊、圖像處理模塊、視頻編碼模塊組成。模擬視頻信號由CCD傳感器送入，經(jīng)視頻解碼芯片SAA7113轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號后，圖像處理模塊完成中值濾波和邊緣檢測這兩種圖像處理算法，視頻編碼芯片SAA7121將數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號輸出。 整個設計及各個模塊都在Altera公司的開發(fā)環(huán)境QuartusⅡ以及第三方仿真軟件Modelsim上進行了仿真及邏輯綜合。仿真結(jié)果表明，使用FPGA硬件處理圖像數(shù)據(jù)不僅能夠獲得良好的處理效果，處理速度也遠遠高于軟件法處理的方法。
標簽： FPGA 數(shù)字圖像處理
上傳時間： 2013-04-24
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通信與信息技術行業(yè)飛速發(fā)展，已成為我國支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著該行業(yè)的迅速發(fā)展，社會對具備實際動手能力人才的需求也不斷增加，高校通信教學改革勢在必行。在最初的通信原理實驗設備中每個實驗獨立占用一塊硬件資源，隨著EDA技術的發(fā)展，實驗設備廠商將CPLD/FPGA技術作為獨立的一項實驗內(nèi)容，加入到通信原理實驗設備中。FPGA技術具備集成度高、速度快和現(xiàn)場可編程的優(yōu)勢，適合高集成度和高速的時序運算。本文總結(jié)現(xiàn)有通信原理實驗設備的優(yōu)缺點，采用FPGA技術設計出集驗證性和設計性于一體，具備較高的綜合性和系統(tǒng)性的通信原理實驗系統(tǒng)。 本系統(tǒng)提供了一個開放性的硬件、軟件平臺，從培養(yǎng)學生實際動手能力出發(fā)，利用FPGA在通用的硬件上實現(xiàn)所有實驗內(nèi)容。學生在本系統(tǒng)上除了能完成已固化的實驗內(nèi)容，還可以實現(xiàn)電子設計開發(fā)和驗證。這對培養(yǎng)學生的實踐能力大有裨益。 本文結(jié)合數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型，把基于FPGA的通信原理實驗系統(tǒng)劃分為信號源模塊、發(fā)送端模塊、信道仿真模塊、接收端模塊和同步模塊幾部分。其中，模擬信號源采用DDS技術，能夠生成非常高的頻率精度，可作為任意波形發(fā)生器。發(fā)送端和接收端模塊結(jié)合到一起組成多體制調(diào)制解調(diào)器，形成多頻段、多波形的軟件無線電系統(tǒng)。載波同步采用全數(shù)字COSTAS環(huán)提取技術，具備良好的載波跟蹤特性，利用對載波相位不敏感 的Gardner算法跟蹤位同步信號。 本文首先介紹了通信原理實驗系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和意義；然后根據(jù)通信系統(tǒng)模型從《通信原理》各個章節(jié)中提煉出各模塊的實驗內(nèi)容，分別列出各實驗的數(shù)字化實現(xiàn)模型；繼而根據(jù)各模塊資源需求選取合適FPGA芯片，并給出硬件設計方案；最后，給出各模塊在FPGA上具體實現(xiàn)過程、系統(tǒng)測試結(jié)果及分析。測試和實際運行結(jié)果表明設計方法正確，且功能和技術指標滿足設計要求。 關鍵詞：通信原理，實驗系統(tǒng)，F(xiàn)PGA，DDS，多體制調(diào)制解調(diào)，全數(shù)字COSTAS環(huán)，位同步
標簽： FPGA 通信原理 實驗系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-07
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數(shù)字視頻監(jiān)控技術無論是在軍事領域還是在民用領域，都有著重要的作用和廣泛的應用市場及前景。迫切的軍用和民用需求，推動著視頻監(jiān)控技術持續(xù)而迅猛的發(fā)展。為了提高監(jiān)控視頻的圖像質(zhì)量，使設備小型化，以便能滿足各種條件下的適用場合，目前基于FPGA的數(shù)字視頻偵察監(jiān)控系統(tǒng)已成為一種主流的解決方案。 本文設計了一種可以在戰(zhàn)場上使用的數(shù)字視頻偵察監(jiān)控系統(tǒng)。該系統(tǒng)配備了12路攝像頭，當偵察車或者裝甲車在向前進的時候，可以做到對周圍的環(huán)境全方位的偵察監(jiān)控，從而對判斷戰(zhàn)場的情況起到了巨大的作用。 本文首先介紹了數(shù)字視頻監(jiān)控技術的發(fā)展與現(xiàn)狀，視頻數(shù)據(jù)的產(chǎn)生以及接收特性和FPGA技術的基本概念，在此基礎上研究了視頻信號的組成方式、VGA、DVI顯示接口以及顯示器的工作原理，分析了采用FPGA實現(xiàn)整個系統(tǒng)的可能性。接著，在充分考慮了要求達到的標準以后，選用了視頻解碼芯片SAA7111A、視頻編碼芯片ADV7125、DVI發(fā)送芯片TFP410、CY7C1061AV33型SRAM以及EP2C35FBGA672型FPGA芯片應用于硬件電路設計。然后設計出電路原理圖以及PCB版圖。最后，根據(jù)系統(tǒng)工作要求，本文設計了FPGA系統(tǒng)中的片內(nèi)邏輯模塊，包括視頻采集緩沖異步FIFO（先進先出）模塊、I2C總線配置模塊、視頻幀存控制模塊、VGA視頻顯示模塊、DVI視頻顯示模塊等。在此基礎上完成了系統(tǒng)軟硬件調(diào)試，最終成功的實現(xiàn)了12路攝像頭的切換顯示和對周圍環(huán)境的全方位監(jiān)控，達到了預定的設計目標。
上傳時間： 2013-07-30
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互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、星基導航是21世紀信息社會的三大支柱產(chǎn)業(yè)，而GPS系統(tǒng)的技術水平和發(fā)展歷程代表著全世界衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展狀況。目前，我國已經(jīng)成為GPS的使用大國，衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成。然而，我們對GPS核心技術(即如何捕獲衛(wèi)星信號并保持對信號的跟蹤)的研究還不夠深入，我國GPS產(chǎn)品的核心部分多數(shù)還是靠進口。因此，對GPS核心技術的研究是非常緊迫的。 本文首先介紹了GPS的定位原理，之后闡述了GPS接收機的基本原理一直接擴頻通信和GPS信號的結(jié)構(gòu)與特性。從這些方面出發(fā)研究接收機基帶處理器的捕獲與跟蹤設計方案。 設計過程中，先詳細分析了滑動相關的捕獲算法和基于FFT的快速捕獲算法，并利用matlab進行了驗證。由于前者靈活性好且可捕獲到高精度的碼相位和載波頻率，適合于本文的硬件接收機，所以本文確定了滑動相關的捕獲方案。 接著分析了跟蹤環(huán)路的特點，跟蹤模塊采用碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤環(huán)耦合的方法實現(xiàn)。由于GPS系統(tǒng)通常工作在非常低的信噪比環(huán)境中，而非相干環(huán)在低信噪比下環(huán)路跟蹤性能較好，所以碼跟蹤環(huán)采用非相干(DDLL)環(huán)實現(xiàn)。這種跟蹤環(huán)路采用的鑒相器是能量鑒相器，對數(shù)據(jù)的調(diào)制和載波相位都不敏感，鑒相器不會產(chǎn)生不確定量。由于輸入信號存在180°相位翻轉(zhuǎn)，而COSTAS鎖相環(huán)允許數(shù)據(jù)調(diào)制，對I支路和Q支路信號的180°相位翻轉(zhuǎn)不敏感，所以載波跟蹤環(huán)采用COSTAS鎖相環(huán)實現(xiàn)。上述算法在matlab環(huán)境下得到了驗證。 基帶處理器電路的主要模塊在Quartus II8.0開發(fā)平臺上利用VHDL硬件描述語言實現(xiàn)。然后利用EDA仿真工具ModelSim-Altera6.1g進行了邏輯仿真。本設計滿足系統(tǒng)功能和性能的要求，可以直接用于實時GPS接收機系統(tǒng)的設計中，為自主設計GPS接收機奠定了基礎。 最后，由于在弱電磁環(huán)境下，捕獲失鎖后32PPS信號會丟失。所以設計了一個能授時和守時的算法去得到與GPS時同步的精確授時秒信號。并且實現(xiàn)了這個算法。
上傳時間： 2013-04-24
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