激光测距技术被广泛应用于现代工业测量、航空与大地的测量、国防及通信等诸多领域。本文从已获得广泛应用的脉冲激光测距技术入手,重点分析了近年提出的自触发脉冲激光测距技术(STPLR)特别是其中的双自触发脉冲激光测距技术(BSTPLR),通过分析发现其核心部件之一就是用于测量激光脉冲飞行时间(周期)的高精度高速计数器,而目前一般的方式是采用昂贵的进口高速计数器或专用集成电路(ASIC)来完成,这使得激光测距仪在研发、系统的改造升级和自主知识产权保护等诸多方面受到制约,同时在其整体性能上特别是在集成化、小型化和高可靠性方面带来阻碍。为此,本文研究了采用现场可编程门阵列(FPGA)来实现脉冲激光测距中的高精度高速计数及其他相关功能,基本解决了以上存在的问题。 论文通过对双自触发脉冲激光测距的主要技术要求和技术指标进行分析,对其中的信号处理单元采用了FPGA+单片机的设计形式。由FPGA主控芯片(EPF10K20TC144-4)作为周期测量模块,在整个测距系统中是信号处理的核心部件,借助其用户可编程特性及很高的内部时钟频率,设计了专用于BSTPLR的高速高精度计数芯片,负责对测距信号产生电路中的时刻鉴别电路输出信号进行计数。数据处理模块则主要由单片机(AT89C51)来实现。系统可以通过键盘预置门控信号的宽度以均衡测量的精度和速度,测量结果采用7位LED数码管显示。本设计在近距离(大尺寸)范围内实验测试时基本满足设计要求。
上传时间: 2013-06-02
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本论文首先描述了数字下变频基本理论和结构,对完成各级数字信号处理所涉及到的CORDIC、CIC、HB、DA、重采样等关键算法做了适当介绍;然后根据这些算法提出了基于FPGA实现的结构并进一步给出了性能分析;并且从数字下变频的系统层次上考虑了各模块彼此间的性能制约,从而选择合理配置、优化系统结构以获得模块间的性能均衡和系统性能的最优化;最后给出了FPGA实现的数字下变频器在测试中产生的波形和频谱,作了测试结果分析.
上传时间: 2013-05-25
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本论文主要对无线扩频集成电路设计中的信道编解码算法进行研究并对其FPGA实现思路和方法进行相关研究。 近年来无线局域网IEEE802.11b标准建议物理层采用无线扩频技术,所以开发一套扩频通信芯片具有重大的现实意义。无线扩频通信系统与常规通信相比,具有很强的抗干扰能力,并具有信息荫蔽、多址保密通信等特点。无线信道的特性较复杂,因此在无线扩频集成电路设计中,加入信道编码是提高芯片稳定性的重要方法。 在了解扩频通信基本原理的基础上,本文提出了“串联级联码+两次交织”的信道编码方案。串联的级联码由外码——(15,9,4)里德-所罗门(Reed-Solomon)码,和内码-(2,1,3)卷积码构成,交织则采用交织深度为4的块交织。重点对RS码的时域迭代译码算法和卷积码的维特比译码算法进行了详细的讨论,并完成信道编译码方案的性能仿真及用FPGA实现的方法。 计算机仿真的结果表明,采用此信道编码方案可以较好的改善现有仿真系统的误符号率。 本论文的内容安排如下:第一章介绍了无线扩频通信技术的发展状态以及国内外开发扩频通信芯片的现状,并给出了本论文的研究内容和安排。第二章主要介绍了扩频通信的基本原理,主要包括扩频通信的定义、理论基础和分类,直接序列扩频通信方式的数学模型。第三章介绍了基本的信道编码原理,信道编码的分类和各自的特点。第四章给出了本课题选择的信道编码方案——“串联级联码+两次交织”,详细讨论了方案中里德-所罗门(Reed-Solomon)码和卷积码的基本原理、编码算法和译码算法。最后给出编码方案的实际参数。第五章对第四章提出的编码方案进行了性能仿真。第六章结合项目实际,讨论了FPGA开发基带扩频通信系统的设计思路和方法。首先对FPGA开发流程以及实际开发的工具进行了简要的介绍,然后给出了扩频通信系统的总体设计。对发射和接收子系统中信道编码、解码等相关功能模块的实现原理和方法进行分析。第七章对论文的工作进行总结。
上传时间: 2013-07-07
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软件无线电是二十世纪九十年代提出的一种实现无线通信的体系结构,被认为是继模拟通信、数字通信之后的第三代无线电通信技术。它的中心思想是:构造一个开放性、标准化、模块化的通用硬件平台,并使宽带模数和数模转换器尽可能靠近天线,从而将各种功能,如工作频段、调制解调类型、数据格式、加密模式、通信协议等用软件来完成。 本论文首先介绍了软件无线电的基本原理和三种结构形式,综述了软件无线电的几项关键技术及其最新研究进展。其中调制解调模块是软件无线电系统中的重要部分,集中体现了软件无线电最显著的优点——灵活性。目前这一部分的技术实现手段多种多样。随着近几年来芯片制造工艺的飞速发展,可编程器件FPGA以其高速的处理性能、高容量和灵活的可重构能力,成为实现软件无线电技术的重要手段。 本论文调制解调系统的设计,选择有代表性的16QAM和QPSK两种方式作为研究对象,采用SystemView软件作为系统级开发工具进行集成化设计。在实现系统仿真和FPGA整体规划后,着重分析用VHDL实现其中关键模块以及利用嵌入FPGA的CPU核控制调制解调方式转换的方法。同时,在设计中成功地调用了Xilinx公司的IP核,实现了设计复用。由于FPGA内部逻辑可以根据需要进行重构,因而硬件的调试和升级变得很容易,而内嵌CPU使信号处理过程可以用软件进行控制,充分体现了软件无线电的灵活性。 通过本论文的研究,初步验证了在FPGA内实现数字调制解调过程及控制的技术可行性和应用的灵活性,并对将来的扩展问题进行了研究和讨论,为实现完整的软件无线电系统奠定了基础。
上传时间: 2013-06-10
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Turbo码是一类并行级联的系统卷积码,它是在综合级联码、最大后验概率(MAP)译码、软输入软输出及迭代译码等理论基础上的一种创新。Turbo码的基本原理是通过对编码器结构的巧妙设计,多个子码通过交织器隔离进行并行级联编码输出,增大了码距。译码器则以类似内燃机引擎废气反复利用的机理进行迭代译码以反复利用有效信息流,从而获得卓越的纠错能力。计算机仿真表明,Turbo码不但在加性高斯噪声信道下性能优越,而且具有很强的抗衰落、抗干扰能力,当交织长度足够长时,其纠错性能接近香农极限。 FPGA(FieldProgrammableGateArray),即现场可编程门阵列,是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。FPGA技术具有大规模、高集成度、高可靠性、设计周期短、投资小、灵活性强等优点,逐步成为复杂数字硬件电路设计的理想选择。 本论文以东南大学移动通信实验室B3G课题组提出的“支持多天线的广义多载波无线传输技术”(MIMO-GMC)为背景,分析了Turbo译码算法,并针对MIMO-GMC系统的迭代接收机中所采用的外信息保留和联合检测译码迭代的特点,完成了采用滑动窗Log-MAP算法的软输入、软输出的Turbo译码器的设计。整个译码器模块的设计采用Verilog语言描述,并在VirtexⅡPro系列FPGA芯片上实现。
上传时间: 2013-04-24
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随着嵌入式系统的发展、嵌入式应用的不断增长以及嵌入式系统复杂性不断提高,嵌入式软件的规模和复杂性也不断提高。在目前的嵌入式系统开发中间,软件开发占80%以上的工作量,嵌入式软件的质量和开发周期对产品的最终质量和上市时间起到决定性的影响。因此,为了保持产品竞争力,支持用户对嵌入式设备进行快速、高效的软件开发,嵌入式的开发人员迫切需要更加强大的调试技术和手段来为开发复杂的嵌入式应用提供帮助;同时,强有力的嵌入式软件开发工具也是基本的必备条件。 本文结合ARM公司RVDS集成开发环境中调试模块组成部分Event Viewer系统的开发,实现了对通过原始数据源采集到的CoreSight跟踪数据的完整实时解析,并最终在显示模块中将其包含的信息以可视化的形式直观地展现给用户,以供后续的程序性能分析和嵌入式软件系统调试。研究了与本课题相关的一些技术,包括CoreSight调试体系结构、嵌入式常见调试技术、Eclipse平台体系架构及其插件扩展点技术。在研究嵌入式集成开发环境国内外现状及其发展趋势的基础上,结合Event Viewer系统的整体需求,介绍了系统的总体设计及其功能模块划分,并给出了系统的第三方扩展设计。讨论了系统解析模块的设计与实现。在分析CoreSight跟踪数据解析流程的基础上,对系统中解析模块进行了详细设计,并完成了基于ITM数据流的解析实现。结合系统的功能需求和解析模块的设计,本文利用Eclipse插件扩展点机制,划分解析模块提供对外扩展,实现了系统向第三方产品提供商提供扩展接口的功能,第三方可以在此基础上提供自己的解析处理。利用Eclipse View扩展点和SWT/JFace技术,实现了对跟踪数据的前台展示,包括Text、Event、Analog三种类型;本文着重讨论了Analog展示部分的详细设计和实现,将解析后得到的Analog数据信息以实时曲线图的形式展现给客户,提供对Analog数据变化趋势的直观描述。
标签: ARMCoreSight 调试技术
上传时间: 2013-04-24
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本文针对国家烟草局关于以信息化带动烟草行业现代化建设的要求,密切结合“烟草销售业务管理系统”科研项目进行研究开发,设计了一个基于ARM-Linux的烟草零售信息终端。零售商户可以在此终端上完成商品零售的整个过程,并可通过终端完成订货预测和订货确认的操作,同时可以下载和浏览各种烟草商品信息、订货、查看历史营销记录、浏览各种通知广告,并与烟草公司互动操作。 本文首先分析了课题的研究背景及烟草零售信息终端的国内外现状,给出了一个基于ARM-Linux、GPRS无线网络的烟草销售业务管理系统的总体结构;然后根据烟草零售信息终端的功能需求构建了基于ARM9的硬件平台的整体设计方案;介绍了基于ARM9内核的微处理器S3C2440A及关键外围模块,设计了各模块的硬件接口电路;并在硬件平台上成功移植实现了一个基本的嵌入式Linux系统的软件平台;随后深入研究了Linux2.6引入的platform driver机制下的字符设备驱动程序的开发方法,在全面分析了汉王手写芯片HW006的通信协议的基础上,开发了汉王手写芯片的触摸屏驱动程序,实现了在触摸屏上的点击与汉字手写识别;最后研究了Linux中的串口操作编程,完成了基于华为GTM900B GPRS模块的数据通信程序设计和条形码扫描程序模块的开发,并研究了多线程编程技术在网络数据收发中的应用方法,设计了烟草零售信息终端所需的数据库和图形界面。 所研制的烟草零售信息终端已成功应用于山西省某市的各个烟草零售点,运行结果表明,该终端运行稳定可靠,与用户的交互方便快捷,采集到的各类数据能够及时、有效、准确地传输到应用管理系统,各方面性能都达到了课题的要求,为烟草销售市场预测、货物配送和营销推广提供了一种有效的手段。
上传时间: 2013-05-23
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随着经济的发展,生活节奏的加快以及信息技术的进步,人们越来越多的借助高性能的移动手持设备来完成日常工作,目前手持设备处理性能有了很大的提高,其所能处理的数据量也越来越大,传统的文件系统管理数据方式已经越来越满足不了需求,嵌入式数据库就随之诞生,为手持设备提供专业的数据管理。嵌入式数据库的轻量级、被软件产品包含、无需人工数据库管理等特点使其适合被应用于各类嵌入式系统及手持设备中。使用嵌入式数据库与使用文件系统进行客户端数据管理相比更加灵活方便、可以高效地实时更新客户端本地数据。使用数据库完成大量数据的存储和管理,同图形界面软件结合构成嵌入式系统应用开发的支撑系统。 SQLite数据库作为一种开源的嵌入式数据库,具有体积小,速度快,存储量大,API使用方便等诸多的优点,目前已经成为被广泛应用的嵌入式数据库之一。同样的,嵌入式图形界面MINIGUI的开源版本也具有体积小,控件比较丰富,编程难度不高等优点,受到广大嵌入式开发者的喜爱。 本文的主要任务是将MINIGUI和SQLite进行有针对的裁剪或添加部分功能后移植到开发板上,然后将图形界面和数据库相结合在arm—linux平台上建立一个具有基本功能的嵌入式信息管理系统。首先分析了系统所使用的硬件平台并研究了软件环境的搭建过程,包括移植Bootloader、移植linux内核、建立NFS网络文件系统进行程序调试,然后分别给出了嵌入式图形界面MINIGUI和嵌入式数据库SQLite移植到开发板的过程和它们各自的开发技术,最后详细研究了如何在MINIGUI中连接SQLite数据库,从而将二者结合起来编程以实现本系统并给出了系统在开发过程中所遇到的关键问题的解决方案,包括屏幕旋转及校正、设计软键盘进行屏幕输入、利用SQLite存储图片文件。从而证明了当前条件下在嵌入式系统中实现一个比较简单的信息管理系统是完全可行的。最后讨论了该领域存在的一些问题和今后需要进一步研究的课题。
上传时间: 2013-07-10
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GPS技术自从被用于民用之后就在各行业中得到了广泛的应用,用途不同的GPS设备层出不穷。随着社会的发展,个人对便携式定位产品的需求日益旺盛,另一方面,计算机技术和嵌入式技术的飞速发展,个人手持式设备的功能日益强大,在手持式设备中扩展GPS功能具有良好的市场前景。 本课题选择ARM9平台为系统硬件基础,嵌入式Linux为操作系统,并采用Trolltech公司Qt/Embedded为应用程序开发平台,研究可用于手持终端设备的GPS定位系统的嵌入式实现方案。 本文在参阅了大量国内外相关资料的基础上,首先从GPS定位系统应用现状出发,阐述了课题研究意义和主要研究内容。然后介绍了GPS定位系统的组成和基本定位原理。接着,详细介绍了GPS定位系统硬件开发平台的搭建,包括开发板的系统资源、GPS模块性能指标和NMEA-0183格式导航电文。紧接着介绍了GPS定位系统软件开发平台的搭建方法,分析了Bootloader的启动过程、嵌入式Linux的特点以及内核的移植和根文件系统的创建过程,以及QT/Embedded和相关工具的配置。在完成上述工作之后,完成了GPS定位数据的提取,制作了可用于GPS定位的地图并编写图形软件,最后,将程序移植到开发板上运行及调试。 在文章的最后,给出了程序运行的结果,分析了GPS定位误差的来源以及减小误差的方法。在总结本课题完成的工作之后,分析了系统的问题和不足,以及日后相应的改进工作。
上传时间: 2013-07-06
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目前,许多高校在机房管理上使用了IC 卡,其中少数机房是使用接触式IC卡,众所周知,接触式IC 卡在可靠性、易用性、安全性、高抗干扰性和工作距离方面不及非接触式IC 卡,因此很多接触式IC 卡基本已被非接触式IC 卡取代。 经过调研发现,使用IC 卡的机房管理系统的基本工作方式是每个机房中配置了1个IC 卡读写终端和1 台监控机。IC 卡读卡终端只是一个普通的读卡器,只负责读取卡内信息,并通过串口等通信方式将IC 卡信息传输给监控机,读卡终端本身没有信息存储功能,实际的计费管理完全是通过监控计算机控制,监控计算机向中心服务器端定时或实时传输刷卡信息。由于整个系统要占用一台微机,而且中间的信息传递、计费环节都要由它来完成,不仅浪费资源,而且也增加了安全隐患。在这种工作模式下,会出现一些问题和漏洞: 1) 可靠性不高由于读卡设备与监控计算机之间的信息传输只是暂时保存在监控计算机中,如果监控计算机遭到病毒袭击或者出现硬件故障,将出现无法挽回的后果。而且由于学生信息都保存在监控计算机中,因此存在着人为伪造、篡改和徇私舞弊行为的极大可能。 2) IC卡的特点未完全体现IC卡除了能标识身份外,还有电子钱包功能,能对其进行充值和扣款,但是上述方法基本上IC卡只用做标识身份,实际的每次扣款,都是由监控计算机和中心服务器来完成,基本与读卡设备无关。 3) 不方便学生上机和收费管理学生每次上机刷卡,都要由监控计算机连接中心服务器端,由中心服务器端读出学生信息,进行核对,而且对学生的扣款需要额外的计算机软件来进行计时和计费处理,显得比较繁琐。 鉴于以上问题,为提高机房管理效率,降低工作强度,并及时处理机房发生的故障,采用机房计费管理系统势在必行。如果能在读卡终端设备中完成计费的大部分功能,并且增加存储功能,这样就可以减少监控计算机的负担,甚至读卡终端设备可以直接与中心服务器通信,不仅能增加系统的可靠性和安全性而且还充分利用了IC 卡的功能,还降低了财务统计和计算带来的麻烦。 目前已经应用于机房管理的解决方案主要有3种方式,即:软硬件结合控制方式、帐号方式和门禁方式。鉴于设计要求,并且考虑到安全、可靠、简单等因素,如果在软硬件结合控制方式中,把更多的任务交由读卡终端,比如由读卡终端来存储数据、计费管理,同时如果读卡终端能实现TCP/IP 通信,那么监控计算机的任务就大大降低,甚至可以由读卡终端直接与中心服务器通信。就减少了一些不必要的麻烦和安全风险。本论文的设计就是基于这一点来进行的。 本系统要求数据传输稳定可靠,实时性要好,另外考虑到性价比等因素,综合考虑选择将μC/OS-II 操作系统移植到ARM7 上作为开发平台。在此平台基础上,考虑到TCP/IP协议栈的实现与要采用的硬件的性能以及实现的成本有关。从解决这一技术问题出发,结合本论文研究的应用对象,决定使用嵌入式操作系统,此种方案可以描述为嵌入式TCP/IP协议栈+嵌入式操作系统+微控制器。 本文介绍了一种基于ARM7的IC 卡机房管理终端的设计方案。该系统在ARM7的基础上实现了μC/OS-Ⅱ操作系统的移植和TCP/IP协议栈的嵌入,能够正确读写IC 卡信息,增加了SD 卡存储功能,完成计费操作,实现液晶显示功能,能够通过以太网或串口直接与服务器通信。 本文详细介绍了整个机房管理系统终端的硬软件设计,给出了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ在ARM7 处理器上的详细移植过程,介绍了一种TCP/IP协议栈和基于套接字的编程方法,同时也提供了一种多卡操作的防冲突机制。 同目前大多数机房管理系统相比,该系统有如下特点: 1) 由于使用了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ,提高了系统的实时性和反应时间,任务管理和调度更加方便有效。 2) 由读卡终端来进行计费操作,降低了服务器端的工作压力,同时降低了安全风险。 3) 增加了数据存储功能,提高了系统的可靠性,有利于数据的查询和故障的恢复。 4) 增加了对无效卡、注销卡和欠费卡的判断与处理,对恶意操作或者有意或者无意的逃费操作采取了积极有效的措施。 5) 以太网通信克服了以往串口通信的传输距离短、传输速率慢等缺点,使得通信更加方便、高效,并且可以进行远距离传输和控制。
上传时间: 2013-07-09
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