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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隨著技術的飛速發展,電力電子裝置如變頻設備、變流設備等容量日益擴大,數量日益增多,使得電網中的諧波污染日益嚴重,給電力系統和各類用電設備帶來危害,輕則增加能耗,縮短設備使用壽命,重則造成用電事故,影響安全生產.電力系統中的諧波問題早在20世紀20年代就引起了人們的注意.近年來,產生諧波的設備類型及數量均已劇增,并將繼續增長,諧波造成的危害也日趨嚴重.該論文分析比較了傳統測量諧波裝置和基于FPGA的新型諧波測量儀器的特性.分析了基于FFT的諧波測量方法,綜述了可編程元器件的發展過程、主要工藝發展及目前的應用情況,并介紹了一種主流硬件描述語言Verilog HDL的語法及其具體應用.分析了高速數字信號系統的信號完整性問題,提出了使用FPGA實現的整合處理器解決高速數字系統信號完整性問題的方法,并比較分析了各種主流的整合處理器解決方案的優缺點.分析了使用實時操作系統進行復雜嵌入式系統軟件開發的優缺點,并在該系統軟件開發中成功移植應用了實時操作系統UCOSII,改造了該操作系統中內存管理方式.研究了使用FPGA實現FFT算法的優缺點,對比分析了主要硬件實現架構的性能和優缺點,提出了一種基于浮點數的FFT算法FPGA實現架構,詳細設計了基于浮點數的硬件乘法器和加法器.該設計架構運行穩定,計算速度快捷.并通過實際仿真驗證了該設計的正確性和優越性.最終通過以上工作設計實現了一種新型的基于FPGA的諧波測量儀,該儀器的變送單元和采樣單元通過實際型式試驗檢驗,符合設計要求.該儀器的FPGA單元通過系統仿真,符合設計要求.
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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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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本課題對DQPSK調制解調技術的FPGA實現進行了比較全面的研究，利用DQPSK調制技術實現了碼速200Kbps的調制器。調制載頻3.2MHz、帶寬180KHz、帶外抑制大于45dB，調制器設計達到預定要求。解調器硬件完成，軟件未全部實現，但完成了CIC濾波器、載波跟蹤環、位定時同步、并串轉換等幾個關鍵模塊的設計。對解調器做了實驗測試，驗證了相關模塊設計的正確性，解調器中重要的載波同步功能已能實現。 在本文中，主要介紹了DQPSK調制解調技術的FPGA實現。著重對差分編解碼、成形濾波器、Costas載波跟蹤環以及CIC濾波器進行了詳細敘述，對硬件設計則做了簡要的說明，給出了主要電路圖和實物圖。 在重要設計環節上，文中進行了比較細致的Matlab仿真及System View仿真，并給出了相關分析與說明。最后，采用VHDL 硬件描述語言對系統進行了設計與實現。文中對位定時同步以及CIC濾波器的可變速設計做了創新與改進。
上傳時間： 2013-05-22
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溫度的測量和控制在工業生產中有廣泛的應用，尤其在石油、化工、電力、冶金等工業領域中，對溫度的測量和監控是非常重要的一個環節，溫度參數是工業控制中的一項重要的指標。 本文主要研究了基于ARM9架構的嵌入式Linux系統在工業領域中各種爐溫控制場合中的應用。目前控制方案主要是采用傳統的PLC和單片機進行控制。PLC主要是針對單項工程或者重復數極少的項目，靈活性相對不足，并且體積大，成本相對較高；而單片機主要用于小型設備的控制，具有成本低，功耗低，效率高的特點，但可移植性較差。為了適應信息產業的發展，新技術革新以及產業的專業化現代化的發展，本文針對PLC和單片機控制的優缺點和應用場合提出了采用ARM9嵌入式微控制器AT91RM9200和Linux操作系統相結合的嵌入式溫度控制系統，具有系統擴展性強、可靠性高、響應速度快、體積小等特點，為用戶提供了一種新型的控制方案。 本文首先論述了嵌入式操作系統的組成，接著設計了溫度控制系統的硬件系統，主要包括CPU模塊、模擬電路模塊、存儲模塊和通信模塊四個部分：在對溫度控制系統的軟件部分的設計中，主要是針對Boot-Loader的移植、Linux內核移植、根文件系統的定制、驅動程序的編寫和應用程序的編寫五部分進行設計。 系統功能主要是循環采集AD通道數據，上傳AD數據到服務器，接收服務器下發的控制數據包，記錄日志等。通過在線運行測試，該系統穩定可靠，采集和控制效果良好，可有效降低了生產成本和工人的勞動強度，為安全生產提供保證。
上傳時間： 2013-04-24
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在數字化推進速度加快的大背景下，全球農業也由傳統農業向現代農業方向轉變，而實現農業信息與數字化則是現代化農業的重要標志與核心技術。我國農業具有地域分散、對象多樣、生物自身變異大、環境因子不確定等特點，也是受環境影響最明顯的領域，因此對環境與生物信息的監測顯得十分重要。同時現代無線網絡信息技術和計算機應用等技術近幾年得到了長足的發展，廣泛的應用于工業的各個領域。因此，將這些最新的技術應用于相對發展較慢的農業各領域顯得迫在眉睫。 本文根據農業對象具有偏遠、分散、易變、多樣等特點，提出了一種針對農業環境信息遠程監測的系統設計方案，并從軟件和硬件二方面詳細介紹了系統方案的設計和實現方法。本研究通過采用μC/OS-Ⅱ系統的嵌入式技術，實現了數據采集系統底層網絡與信息發布上層網絡的無縫連接為建立基于WEB的農業環境遠程監測系統奠定了基礎，同時也為農業網絡通信“最后一公里”問題的解決提供了一種解決方案。 該系統的設計充分利用了網絡技術。通過INTERNET，用戶可以隨時了解農業環境的實時情況以采取措施。系統中嵌入式操作系統μC/OS-Ⅱ的應用提高了系統的實時性、可靠性和可擴展性：減少了對系統硬件的依賴，增加了系統安全性；降低了成本。特別是自主開發的核心板卡，經連續的調試運行穩定、數據可靠。 本文首先介紹了高速實時數據采集系統的發展和現狀。由于傳統的設計方式的欠缺而考慮到將嵌入式操作系統引入到該系統中，很好的解決了多傳感器的接入，使得本系統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μC/OS-Ⅱ為核心，以LPC2210微控制器為載體，充分利用GPRS無線網絡傳輸技術，實現了高速實時信息監測系統的關鍵設計。 考慮到該系統以后的可擴展性，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開發使用；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，并且軟件的基本構架在文章中也有所體現，文章結尾給出了一些系統經實驗后在WEB上發布顯示的數據。
上傳時間： 2013-05-17
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作為新能源與汽車工業相結合的產物，燃料電池汽車已經逐漸成為了汽車家族的后起之秀。隨著電子控制單元與車載設備的不斷增多，傳統內燃機汽車的儀表盤已經不能滿足以燃料電池為動力的汽車儀表復雜信息顯示的要求。本文以燃料電池汽車為研究背景，設計開發了基于嵌入式技術的儀表系統，實現了對燃料電池汽車整車運行狀態以及模塊數據的實時監測、存儲與圖形化顯示。 本文介紹了燃料電池汽車儀表系統的設計原理，對儀表系統進行了需求分析，確定了系統整體框架與模塊劃分，提出了基于ARM微處理器、實時操作系統以及圖形用戶界面的儀表系統解決方案。該方案采用高性能的S3C44BOX作為底層核心處理器，以RTOS和GUI為中間層構建軟件系統平臺，在此基礎上以實時多任務軟件設計方法進行儀表系統應用程序的開發。 在上述方案的基礎上，進行了儀表系統硬件平臺的設計，包括存儲器系統、通信總線、人機交互界面等接口電路的設計。根據高速數字電路的設計要求，在雙面板上實現了基于ARM的燃料電池汽車儀表系統的PCB布線。編寫了系統初始化代碼，完成了對硬件平臺的調試工作。 根據儀表系統的實際情況，選擇了實時多任務操作系統μC/OS-Ⅱ和嵌入式圖形用戶界面μC/GUI作為本系統的軟件平臺，完成了兩者在儀表系統硬件平臺上的移植。針對μC/GUI環境下簡體中文漢字的顯示問題，給出了一種比較完善的解決方案。μ按照實時多任務軟件的開發流程，設計了儀表系統應用程序，包括CAN總線監聽任務、數據處理任務、用戶界面任務以及歷史數據記錄任務等，劃分了各個任務的優先級，確定了任務之間的通信同步機制，描述了各個任務的主要功能和實現方法，重點論述了基于μC/GUI的用戶界面任務設計的思路與過程，最后介紹了在硬件平臺上進行系統集成、軟硬件聯合調試以及系統測試的流程。
上傳時間： 2013-06-20
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隨著人們物質文化生活水平的提高和科學技術的快速發展，智能家居已成為一個發展趨勢。智能家居系統采用傳感技術、計算機技術和信息傳輸與處理技術，能給用戶提供全方位的服務，同時對住房內的情況進行遠程監控和實時管理。安防系統是智能家居中的一個重要的組成部分。傳統的安防系統都是基于單片機設計實現的，它難以滿足現代家居中網絡家電功能，針對這些問題，設計并實現了一種基于ARM和藍牙的安防系統。 (1) 深入研究了安防系統中視頻監控的研究現狀與發展趨勢，分析了嵌入式Linux操作系統的優、缺點以及選擇內核版本為Linux2.6的原因，指出了選題研究的目的和意義。 (2) 從網絡拓撲結構和幾種重要協議這兩個方面入手，闡述了智能家居中的重要技術——藍牙。 (3) 根據智能家居的功能要求，設計了一種智能家居中的安防系統，論述了ARM9嵌入式微處理器S3C2410的原理以及性能，闡述了安防系統中的NANDFLASH模塊、SDRAM模塊、RS232串口模塊、以太網模塊、USB、USB藍牙、USB攝像頭的組成原理以及設計與實現方法。 (4) 根據系統軟件環境的需求，構建了嵌入式Linux系統軟件平臺，論述了交叉編譯環境和NFS開發調試環境的建立，移植S3C2410下啟動引導程序VIVI，移植嵌入式操作系統Linux(內核版本為2.6.14)，闡述了系統相關設備驅動的移植(NAND FLASH、USB、USB攝像頭、USB藍牙)、文件系統的使用，分析了Linux下藍牙無線通信的實現過程。 (5) 在搭建的嵌入式Linux系統軟件平臺上，論述了在Windows XP下遠程登錄到Linux操作系統的方法，闡述了在Linux下使用V4L編程來截取攝像頭圖象，使用SOCKET編程將截取到的圖象傳送到室內PC機上，遠程監控電腦登錄到此PC機上，利用IE瀏覽器來實現對現場環境的監控。 (6) 結合實驗測試環境和測試數據，進行了視頻監控系統的性能測試，分析了測試結果并針對出現的問題給出了改進措施。 通過對安防系統的實驗測試表明，系統能夠很好地檢測不法分子的入侵，并通過遠程視頻監控方式來告知用戶，系統運行穩定，達到了預期的設計目標。
上傳時間： 2013-04-24
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本文從AES的算法原理和基于ARM核嵌入式系統的開發著手，研究了AES算法的設計原則、數學知識、整體結構、算法描述以及AES存住的優點利局限性。 針對ARM核的體系結構及特點，對AES算法進行了優化設計，提出了從AES算法本身和其結構兩個方面進行優化的方法，在算法本身優化方面是把加密模塊中的字節替換運算、列混合運算和解密模塊中的逆列混合運算中原來的復雜的運算分別轉換為簡單的循環移位、乘和異或運算。在算法結構優化方面是在輸入輸山接口上采用了4個32位的寄存器對128bits數據進行了并行輸入并行輸出的優化設計；在密鑰擴展上的優化設計是采用內部擴展，即在進行每一輪的運算過程的同時算出下一輪的密鑰，并把下一輪的密鑰暫存在SRAM里，使得密鑰擴展與加/解密運算并行執行；加密和解密優化設計是將輪函數查表操作中的四個操作表查詢工作合并成一個操作表查詢工作，同時為了使加密代碼在解密代碼中可重用，節省硬件資源，在解密過程中采用了與加密相一致的過程順序。 根據上述的優化設計，基于ARM核嵌入式系統的ADS開發環境，提出了AES實現的軟硬件方案、AES加密模塊和解密模塊的實現方案以及測試方案，總結了基于ARM下的高效編程技巧及混合接口規則，在集成開發環境下對算法進行了實現，分別得出了初始密鑰為128bits、192bits和256bits下的加密與解密的結果，并得劍了正確驗證。在性能測試的過程中應用編譯器的優化選項和其它優化技巧優化了算法，使算法具有較高的加密速度。
上傳時間： 2013-04-24
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