近年來,隨著多媒體技術的迅猛發展,電子、計算機、通訊和娛樂之間的相互融合、滲透越來越多,而數字音頻技術則是應用最為廣泛的技術之一。MP3(MPEG-1 Audio LayerⅢ)編解碼算法作為數字音頻的解決方案,在便攜式多媒體產品中得到了廣泛流行。 在已有的便攜式MP3系統實現方案中,低速處理器與專用硬件結合的SOC設計方案結合了硬件實現方式和軟件實現方式的優點,具有成本低、升級容易、功能豐富等特點。IMDCT(反向改進離散余弦變換)是編解碼算法中一個運算量大調用頻率高的運算步驟,因此適于硬件實現,以降低處理器的開銷和功耗,來提高整個系統的性能。 本文首先闡述了MP3音頻編解碼標準和流程,以及IMDCT常用的各種實現算法。在此基礎上選擇了適于硬件實現的遞歸循環實現方法,并在已有算法的基礎上進行了改進,減小了所需硬件資源需求并保持了運算速度。接著提出了模塊總體設計方案,結合算法進行了實現結構的優化,并在EDA環境下具體實現,用硬件描述語言設計、綜合、仿真,且下載到Xilinx公司的VirtexⅡ系列xc2v1000FPGA器件中,在減小硬件資源的同時快速地實現了IMDCT,經驗證功能正確。
上傳時間: 2013-05-31
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擴頻通信系統與常規的通信系統相比,具有很強的抗窄帶干擾,抗多徑干擾,抗人為干擾的能力,并具有信息隱蔽、多址保密通信等優點。在近年來得到了迅速的發展。本論文主要討論和實現了基于FPGA的直接序列擴頻信號的解擴解調處理。論文對該直擴通信系統和FPGA設計方法進行了相關研究,最后用Altera公司的最新的FPGA開發平臺Quarus Ⅱ5.0實現了相關設計。 整個系統分為兩個部分,發送部分和接收部分。發送部分主要有串并轉換、差分卷積編碼、PN碼擴頻、QPSK調制、成型濾波等模塊。接收部分主要有前端抗干擾、數字下變頻、解擴解調等模塊。 論文首先介紹了擴頻通信系統的特點以及相關技術的國內外發展現狀,并介紹了本論文的研究思路和內容。 然后,論文分析了幾種常用的窄帶干擾抑制、載波同步及PN碼同步算法,結合實際需要,設計了一種零中頻DSSS解調解擴方案。給出了抗窄帶干擾、PN碼捕獲及跟蹤以及載波同步的算法分析,采用了基于數字外差調制的自適應陷波器來進行前端窄帶干擾抑制處理,用基于自適應門限技術的滑動相關捕獲和分時復用單相關器跟蹤來改善PN碼同步的性能,用基于硬判決的COSTAS(科斯塔斯)環來減少載波提取的算法復雜度,用改進型CORDIC算法實現NCO來方便的進行擴展。 接著,論文給出了系統總體設計和發送及接受子系統的各個功能模塊的實現分析以及在Quartus Ⅱ5.0上的實現細節,給出了仿真結果。 然后論文介紹了整個系統的硬件電路設計和它在真實系統中連機調試所得到的測試結果,結果表明該系統具有性能穩定,靈活性好,生產調試容易,體積小,便于升級等特點并且達到課題各項指標的要求。 最后是對論文工作的一些總結和對今后工作的展望。
上傳時間: 2013-05-23
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本文介紹一種基于AT89C51單片機的超聲波測距系統,闡述了超聲測距系統的構成、工作原理,給出了硬件電路框圖和軟件編程的設計方法。該系統具有硬件結構簡單、工作可靠、測量誤差小等特點。
上傳時間: 2013-07-28
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本文介紹了AT89S51單片機和DS12887時鐘芯片構成的新型打鈴器的研制過程,詳細介紹了單片機的硬件電路設計和軟件編程方法,具有很高的科研和商業價值
上傳時間: 2013-06-17
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本文首先研究了常規的數據采集的方法,針對由單片機構成的數據采集系統數據處理能力弱的問題提出了基于現場可編程門陣列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)為邏輯控制芯片對三片A/D芯片進行控制的遠程多路數據采集的解決方案。 本文利用VisualBasic編寫串口通信程序,通過串行端口向FPGA數據采集板發送數據采集的參數指令,FPGA數據采集板接受指令后進行現場數據采集,并通過串行通信將數據發送到PC機,在通信過程中完全遵守RS-232協議,具有較強的通用性和推廣價值。然后本文重點介紹了該采集系統的硬件設計原理和軟件設計框架,實現實時嵌入式微機數據采集系統的軟件和硬件設計方法,將部分軟件的功能改由硬件實現,從邏輯上大大簡化了嵌入式軟件的設計。
上傳時間: 2013-04-24
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本文首先研究了常規的數據采集的方法,針對由單片機構成的數據采集系統數據處理能力弱的問題提出了基于現場可編程門陣列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)為邏輯控制芯片對三片A/D芯片進行控制的遠程多路數據采集的解決方案。 本文利用VisualBasic編寫串口通信程序,通過串行端口向FPGA數據采集板發送數據采集的參數指令,FPGA數據采集板接受指令后進行現場數據采集,并通過串行通信將數據發送到PC機,在通信過程中完全遵守RS-232協議,具有較強的通用性和推廣價值。然后本文重點介紹了該采集系統的硬件設計原理和軟件設計框架,實現實時嵌入式微機數據采集系統的軟件和硬件設計方法,將部分軟件的功能改由硬件實現,從邏輯上大大簡化了嵌入式軟件的設計。
上傳時間: 2013-05-30
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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: 2013-06-10
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本論文依據IEEE802.16a物理層對RS-CC碼的參數要求,研究了RS-CC碼的高速編、譯碼的VLSI硬件算法,同時對FPGA開發技術進行了研究,以VerilogHDL為描述語言,在Xilinx公司的FPGA上實現了高速的RS-CC編、譯碼器。RS譯碼器中,錯誤位置多項式和錯誤值多項式的求解采用無求逆單元,并具有規則數據流、易于VLSI實現的改進的歐幾里德算法(MEA);CC譯碼器由采用模歸一化路徑度量的全并行的“加比選(ACS)”模塊和具有脈動陣列結構的幸存路徑回溯模塊組成。 在實現RS-CC譯碼器的過程中,分別從算法上和根據FPGA的結構特點上,對譯碼器做了一些優化工作,降低了硬件資源占有率和提高了譯碼速度。 此外,還搭建了以Xilinx公司40萬等效門的FPGASpartan-Ⅲ400-4PQ208為主體,以Cypress公司的USB2.0芯片CY7C68013為高速數據接口的硬件試驗平臺,并在此試驗平臺上實現了文中的高速RS-CC編譯碼系統。
上傳時間: 2013-06-03
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智能電表、水表、煤/燃氣表、熱量表等大量地出現在人們的生活中,同時這些儀表的抄錄工作變得越來越煩瑣,工作量大,工作效率低,不僅給用戶帶來不便,而且會存在漏抄、誤抄、估抄的現象。隨著電子技術、通信技術和計算機技術的飛速發展,人工抄表已經逐步被自動抄表所代替。 集中器是一個數據集中處理器,是多對象自動抄表系統的通信橋梁,負責對各智能表的數據進行采集、存儲和管理,及時有效地向上位機傳輸數據并執行上位機發送的指令。提高多對象集中器數據處理能力,有效完成上下行通信是多對象自動抄表系統AMRS(Automation Meter Reading System)目前需要解決的關鍵問題。 本文針對多對象集中器這樣一個較復雜的通信與控制系統,提出采用32位的高性能嵌入式微處理器。32位ARM9微處理器處理速度快、硬件性能高、低功耗、低成本,集成了相當多的硬件資源,硬件的擴展和設計大大簡化,ARM9(S3C2410)為工業級芯片,抗干擾能力強,能夠適應運行現場的較惡劣環境,8/16位微控制器運算能力有限,對于較復雜的通信與控制算法難以順利完成;硬件平臺依賴性強,不利于軟件的開發、升級與移植;在缺乏多任務調度機制的情況下,應用軟件不僅實現難度大,且可靠性難以保證。 本文首先對多對象遠程抄表系統的總體結構進行研究,主要研究了多對象遠程抄表系統中集中器的軟件和硬件實現,對硬件資源進行了外圍擴展,對S3C2410微處理器芯片的外圍硬件進行了擴展設計,使之具備了滿足使用需求的最小系統硬件資源,包括時鐘、復位、電源、外圍存儲、LCD、RS-485通信模塊、CAN通信模塊等電路設計。實時時鐘為多對象集中器定時抄表提供時間標準;電源電路為多對象集中器系統提供穩定電源;看門狗電路的設計保證多對象集中器系統可靠運行,防止系統死機;數據存儲器主要用于存儲參數、變量、集中器自身的參數,負責智能表的參數以及智能表用量等。上行通道即多對象集中器與上位機之間的通信線路,采用CAN現場總線進行通信;下行通道即多對象集中器與智能表之間的通信,采用RS-485總線進行通信。軟件設計上,主要針對多對象集中器的數據存儲功能和串行通訊功能進行程序編寫。基于ARM的多對象遠程抄表系統集中器可以實現多對象遠程抄表,提高了數據處理能力,有效完成了上下行通信,可靠性強,穩定性高,結構簡單。
上傳時間: 2013-06-07
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軟硬件資源的不斷成熟和完善,使得嵌入式系統應用得到了十分迅猛的發展。另一方面,互聯網技術的發展,使得Internet逐漸深入到人們的日常生活中。嵌入式控制網絡與信息網絡的互聯不僅拓寬了控制系統的控制范圍,而且豐富了信息系統的內容。因此,嵌入式系統與Internet相結合將成為嵌入式系統和互聯網絡發展的重要方向。 現階段,Internet規模的日益擴大與IPv4地址匱乏之間的矛盾越來越突出。為解決IPv4網絡存在的各種問題而出現的IPv6協議具有海量的地址空間、優化的路由算法、自動化的地址配置等;同時還增加了對安全性、QoS等的良好支持。因此,Internet從IPv4過渡到IPv6是一種必然的趨勢。綜上,對IPv6協議進行研究并將其引入嵌入式系統,實現嵌入式設備接入網絡的功能,具有較高的科研價值和現實意義。 本文在對嵌入式系統相關概念和嵌入式IPv6協議棧進行介紹的基礎上,闡述了IPv6協議簇中核心協議的原理、報頭結構和參數等。接著根據嵌入式TCP/IP協議棧的設計要點,提出嵌入式IPv6協議棧的總體設計,進一步對協議棧的進程模型、內存管理、平臺無關性和通訊機制進行了研究。然后對協議棧的裁剪和數據包的處理流程進行分析,給出各模塊的詳細設計與實現,主要有IPv6模塊、ICMPv6模塊、鄰居發現(ND)模塊和UDP模塊。最后將協議棧嵌入到uC/OS-II操作系統中并搭建測試環境對IPv6協議棧進行功能性測試,結果表明協議棧功能正常,可以完成基本的通訊功能。 協議棧根據嵌入式系統資源有限和應用相對單一的情況進行裁剪,采用分層結構實現;同時在實現基本功能的前提下,為功能的擴展提供了接口;另外,將協議棧與硬件、編譯器和操作系統相關的代碼獨立開來,實現了協議棧在不同平臺的良好移植。關鍵詞:嵌入式系統,因特網,ARM,IPv6,ICMPv6,鄰居發現協議
上傳時間: 2013-04-24
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