随着计算机及其外围设备的发展,传统的并行接口和串行接口在灵活性和接口扩展等方面存在的缺陷愈来愈不可回避,并逐渐成为计算机通信的瓶颈。在这种情况下,通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)诞生了。USB由于具有传输速率高、价格便宜、使用方便、灵活性高、支持热插拔、接口标准化和易于扩展等优点,目前已经成为计算机外设接口的主流技术,在计算机外围设备和消费类电子领域正获得越来越多的应用。 @@ 本文基于USB2.0协议规范,设计了一款支持高速和全速传输的USB2.0设备控制器IP核。文中着重介绍了这款设备控制器IP核的设计和FPGA验证工作,详细研究并分析了USB2.0规范,根据规范提出了一种USB2.0设备控制器整体构架方案,描述了各个功能子模块硬件电路的功能及实现。从可重用的角度出发,对设备控制器模块进行优化设计,增加多个灵活的配置选项,根据不同的应用对硬件进行配置,使其在满足要求的情况下去除冗余电路,以减少占用面积和功耗,从而使其灵活地应用于各种USB系统。本文还研究了IP核的验证方法,并对所设计的USB2.0设备控制器建立了功能完备的ModelSim仿真验证环境,搭建了FPGA硬件验证平台,设计了具有AHB接口的设备控制器和带有8051的设备控制器,并分别在FPGA平台上进行了功能验证。 @@ 本文所设计的USB2.0设备控制器IP核可配置性高,使用者可以自由配置所需端点的个数以及每个端点类型等,可以集成于多种USB系统中,适于各类USB设备的开发。本课题所取得的成果为USB2.0设备类的研究和开发积累了经验,并为后来实验室某项目测试芯片的USB数据采集提供了参考方案,也为未来USB3.0接口IP核的开发和应用奠定了基础。 @@关键词USB2.0控制器;IP核;FPGA;验证
上传时间: 2013-06-30
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随着社会的发展,人们对电力需求特别是电能质量的要求越来越高。但由于非线性负荷大量使用,却带来了严重的电力谐波污染,给电力系统安全、稳定、高效运行带来严重影响,给供用电设备造成危害。如何最大限度的减少谐波造成的危害,是目前电力系统领域极为关注的问题。谐波检测是谐波研究中重要分支,是解决其它相关谐波问题的基础。因此,对谐波的检测和研究,具有重要的理论意义和实用价值。 目前使用的电力系统谐波检测装置,大多基于微处理器设计。微处理器是作为整个系统的核心,它的性能高低直接决定了产品性能的好坏。而这种微处理器为主体构成的应用系统,存在效率低、资源利用率低、程序指针易受干扰等缺点。由于微电子技术的发展,特别是专用集成电路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)设计技术的发展,使得设计电力系统谐波检测专用的集成电路成为可能,同时为谐波检测装置的硬件设计提供了一个新的发展途径。本文目标就是设计电力系统谐波检测专用集成电路,从而可以实现对电力系统谐波的高精度检测。采用专用集成电路进行谐波检测装置的硬件设计,具有体积小,速度快,可靠性高等优点,由于应用范围广,需求量大,电力系统谐波检测专用集成电路具有很好的应用前景。 本文首先介绍了国内外现行谐波检测标准,调研了电力系统谐波检测的发展趋势;随后根据装置的功能需求,特别是依据其中谐波检测国标参数的测量算法,为系统选定了基于FPGA的SOPC设计方案。 本文分析了电力系统谐波检测专用集成电路的功能模型,对专用集成电路进行了模块划分。定义了各模块的功能,并研究了模块间的连接方式,给出了谐波检测专用集成电路的并行结构。设计了基于FPGA的谐波检测专用集成电路设计和验证的硬件平台。配合专用集成电路的电子设计自动化(EDA)工具构建了智能监控单元专用集成电路的开发环境。 在进行FPGA具体设计时,根据待实现功能的不同特点,分为用户逻辑区域和Nios处理器模块两个部分。用户逻辑区域控制A/D转换器进行模拟信号的采样,并对采样得到的数字量进行谐波分析等运算。然后将结果存入片内的双口RAM中,等待Nios处理器的访问。Nios处理器对数据处理模块的结果进一步处理,得到其各自对应的最终值,并将结果通过串行通信接口发送给上位机。 最后,对设计实体进行了整体的编译、综合与优化工作,并通过逻辑分析仪对设计进行了验证。在实验室条件下,对监测指标的运算结果进行了实验测量,实验结果表明该监测装置满足了电力系统谐波检测的总体要求。
上传时间: 2013-04-24
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在仿真环境下实现TMS320C6000系列DSP的程序自引导
上传时间: 2013-08-03
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电气与自动化工程学院为本科生和研究生开设了DSP原理及应用课程、DSP技术及其应用综合实验。根据我们学院所设置专业的特点,选择TI公司C2000系列DSP芯片作为主要学习内容,该课程的实践性很强,即实验是该课程的主要内容。我们针对TI公司C2000系列DSP芯片的工作原理、体系结构、指令系统和应用开发了一套实验平台――TMS320LF2407A实验箱,该实验箱内容丰富,易于扩展,可以做综合性的提高实验。为了方便实验教学,我们编写了实验箱的实验指导书。 该实验指导书共分为五章。第一章是概述,简单介绍TMS320LF2407A芯片的特点,DSP应用软件的开发流程和如何编写源程序和cmd文件。第二章介绍DSP的集成开发环境-CCS,即介绍CCS的安装、配置和使用。第三章介绍DSP的并口仿真器。第四章介绍我们开发的实验平台――TMS320LF2407A实验箱。第五章介绍在TMS320LF2407A的实验箱平台上进行的20个实验。 在电气与自动化工程学院DSP实验室的建设中,得到了美国TI公司大学计划的捐赠;得到合肥工业大学实验装置改造与研制基金和本科评建实验室建设项目的资助;学院领导给予了很大的重视和支持,院实验中心的老师们也做了大量的工作。在此一并表示感谢。 该实验指导书是第3版。第1版是李巧利、吴婷和徐科军针对TMS320LF2407A EVM板编写的,由徐科军审阅。在实验中,张瀚、陈智渊、余向阳、周杨、梅楠楠和曾宪俊等提出了修订意见。第2版是在第1版的基础上,针对张瀚和陈智渊研制的实验箱(由合肥工业大学实验基金资助),由陈智渊和张瀚编写,由徐科军审阅。第3版是在第2版的基础上,针对陈智渊、张瀚和周杨研制的实验箱(由合肥工业大学本科评建项目资助),由陈智渊完成初稿,由黄云志、张瀚、周杨和曾宪俊修订,由徐科军审阅。在实验指导书的编写过程中,参考了一些公司的资料和专家的书籍。由于编者水平有限,书中肯定存在不妥之处,敬请批评指正。
上传时间: 2013-06-26
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本文通过对当前国际上现有的数字电视标准和数字电视中间件标准进行比较,根据我国市场的实际情况,选择了欧洲数字电视(DVB)中间件标准DVB-MHP,深入分析了基于MHP的数字电视中间件模型.Java平台是基于MHP中间件模型的核心,本文通过深入分析Java平台的构成和Java虚拟机(JVM)的结构和运行原理,并结合适合嵌入式环境的KVM的原理及体系结构,提出了将KVM以FPGA的硬件方式实现的方案.根据数字电视的实际需要对KVM进行适当剪裁,以适应数字电视的嵌入式环境,并设计了相应的功能模块,最后在设计基础上用VHDL加以实现,对于核心模块做了仿真和验证.此外,本文还综述了EDA技术和FPGA器件的发展概况,并较为详细的介绍利用EDA技术进行设计开发的一般流程,最后在FPGA上实现JVM.
上传时间: 2013-07-02
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在机器人学的研究领域中,如何有效地提高机器人控制系统的控制性能始终是研究学者十分关注的一个重要内容。在分析了工业机器人的发展历程和机器人控制系统的研究现状后,本论文的主要目标是针对四关节实验室机器人特有的机械结构和数学模型,建立一个新型全数字的基于DSP和FPGA的机器人位置伺服控制系统的软、硬件平台,实现对四关节实验室机器人的精确控制。 本论文从实际情况出发,首先分析了所研究的四关节实验室机器人的本体结构,并对其抽象简化得到了它的运动学数学模型。在明确了实现机器人精确位置伺服控制的控制原理后,我们对机器人控制系统的诸多可行性方案进行了充分论证,并最终决定采用了三级CPU控制的控制体系结构:第一级CPU为上位计算机,它实现对机器人的系统管理、协调控制以及完成机器人实时轨迹规划等控制算法的运算;第二级CPU为高性能的DSP处理器,它辅之以具有高速并行处理能力的FPGA芯片,实现了对机器人多个关节的高速并行驱动;第三级CPU为交流伺服驱动处理器,它实现了机器人关节伺服电机的精确三闭环误差驱动控制,以及电机的故障诊断和自动保护等功能。此外,我们采用比普通UART速度快得多的USB来实现上位计算机.与下位控制器之间的数据通信,这样既保证了两者之间连接方便,又有效的提高了控制系统的通信速度和可靠性。 机器人系统的软件设计包括两个部分:一是采用VC++实现的上位监控软件系统,它主要负责机器人实时轨迹规划等控制算法的运算,同时完成用户与机器人系统之间的信息交互;二是采用C语言实现的下位DSP控制程序,它主要负责接收上位监控系统或者下位控制箱发送的控制信号,实现对机器人的实时驱动,同时还能够实时的向上位监控系统或者下位控制箱反馈机器人的当前状态信息。 研究开发出来的四关节实验室机器人控制器具有控制实时性好、定位精度高、运行稳定可靠的特点,它允许用户通过上位控制计算机实现对机器人的各种设定作业的控制,也可以让用户通过机器人控制箱现场对机器人进行回零、示教等各项操作。
上传时间: 2013-06-11
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edison是一款是虚拟的电路仿真软件,它通过3D模拟电路效果,使初学者学习电子技术更加的容易。实验过程中图声光并茂。具有非常强的真实感,作出的电路实验效果与实验室所做实验的效果一样,是电子技校与其它电子相关专业必备的教学软件。可以大大提高学生的学习兴趣和学习成绩。
上传时间: 2013-08-03
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ARM嵌入式技术在工业和生活中正得到越来越广泛的应用,为了适应技术的发展和社会的需求,满足为社会培养创新型人才的需要,高校通信类和电子类专业开设ARM嵌入式技术相关课程及其实验课程将成为趋势。在课程中设置合理实验,可以有效提高学生的动手能力和培养创新性思维,帮助学生更快、更好地掌握理论和应用技术。 论文设计的ARM嵌入式教学实验系统包括一块适合普通高校嵌入式技术实验课程教学的实验开发板及其配套的实验。该实验系统针对一般高校所开设的ARM嵌入式技术相关课程的要求而设计,配套实验符合教学大纲及实验课时的要求。 论文设计的实验开发板主要组成模块有:最小系统,包括控制器模块、电源模块、复位模块、Flash ROM模块、SDRAM模块、JTAG接口等;扩展接口,包括LED、键盘、RS232串口、I2C接口、液晶模块、以太网模块等。实验开发板采用S3C4510B网络控制芯片用作控制和信号处理,使用网络接口芯片DM9161和隔离变压器H1102完成网络接入,使用AM29LV160和HY57V641620HG构建16位存储单元,使用AT24C01和PCF8583来构建I2C接口,使用MAX232完成TTL电平转换以扩展RS232串口,并扩展键盘和LCD实现人机交互。实验开发板的硬件设计充分考虑了一般高校实验室的条件和需求,能够较好地将成本控制在150元左右,有利于在有限的条件下为每个学生尽可能的创造动手制作PCB的实验条件。实验板的接口设计能够让学生较为方便地开展实验,并考虑了实验板扩展和二次开发的需要。 论文设计的实验系统配套实验主要有基础实验、扩展实验和设计实验。基础实验主要帮助学生熟悉嵌入式系统的片内资源和特殊功能寄存器的配置方法,对整个嵌入式系统的架构有一定的理解,能编程完成一些简单的控制功能;扩展实验主要帮助学生建立嵌入式系统开发和设计的基本理念,能够设计和实现常见的外设驱动程序,能够进行操作系统的配置和移植,能够自行对实验板进行一定程度的扩展;设计实验能够帮助学生提高嵌入式系统的设计开发能力,使学生能根据需要设计出实现一定功能的扩展模块,从而使实验板扩展成实现具体功能的工业产品。基础实验包括ADS集成环境实验、键盘实验(GPIO输入)、LED实验(GPIO输出)、定时器实验、外部中断实验、UART串口通信实验、I2C接口实验、液晶显示实验;扩展实验包括建立交叉编译环境实验、操作系统编译实验、操作系统移植实验、以太网通信实验、TFTP实验、WEB访问实验;设计实验包括TCP/IP协议栈实验、Web服务器实验。学生通过完成基础实验、扩展实验和设计实验来达到教学大纲的要求,并可以在此基础上进行更深入的创新性开发实验,可以满足一般高校嵌入式技术实验课程教学的需要。 论文介绍了嵌入式交叉编译环境的建立以及实验开发板设计完成后进行的调试。实验开发板移植的嵌入式操作系统为uClinux,采用的Bootloader为U-boot。论文还简单介绍了实验系统的扩展方案和二次开发方案,并对嵌入式新技术的发展做了粗浅的探讨。 论文所做的工作以科学发展观为指导,是对普通高校ARM嵌入式技术实验课程设计的一次有益探索。
上传时间: 2013-04-24
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臭氧(O3)作为一种无污染的强氧化剂,已在医学、卫生、食品、饲养业、养殖业、化工生产、大气净化、污水处理和饮用水杀菌消毒等行业广泛应用,取得了显著效果,其应用规模也越来越大。在使用中,如果臭氧浓度过高会加大设备造价同时对人体有危害,臭氧浓度太小又难以收到满意效果。因此在很多场合必须严格控制臭氧的浓度,以便达到既能杀菌消毒,又不危害人体健康的目的。目前,臭氧检测的方法分为两类,一类是采样后实验室分析,首先进行环境空气的样品采集,然后拿到实验室利用化学方法进行分析;一类是自动监测仪器法,利用臭氧自动监测仪进行环境空气中臭氧浓度的测定。然而在对臭氧消毒后空气中臭氧浓度检测的过程中,以上两种方法具有检测周期长、操作步骤复杂、设备体积大、不便于携带等缺点。因此设计一种检测方法简单、体积小、重量轻、低功耗、智能化程度高的便携式臭氧浓度检测仪具有一定的现实意义。 在硬件设计上,首先,为了完成臭氧浓度信号的提取,对臭氧传感器进行了精心的选择;其次,为了保证传感器稳定可靠的工作,重点设计了恒电位仪电路,同时为了满足后续A/D检测精度的要求,对检测到的电压信号进行了调理;最后,为了实现系统的基本功能,以ARM微处理器LPC2210为核心搭建了系统的硬件平台。 在软件设计上,为了提高系统的智能化程度,引入了μC/OS-Ⅱ操作系统。同时为了减少系统功耗尽量缩短CPU的运行时间。当仪器无人操作一段时间后,系统会自动关闭一部分外围器件并且使微处理器处于掉电状态以减少功耗。 在操作的可靠性方面,设计了一键开机功能;同时为了延长电池的使用寿命,设计了电源智能管理模块。
上传时间: 2013-05-21
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近年来,随着世界上汽车保有量的快速增长,不可避免的带来了交通拥挤、交通事故、废气的排放等问题。这些问题促使人们开始致力于研究智能交通系统(ITS),以此来保障交通安全,提高交通运输效率,方便出行。 车载导航系统是智能交通系统ITS最后发布的环节,它集先进的全球卫星定位技术、地理信息技术、数据库技术、多媒体技术、现代通信技术与嵌入式计算机系统于一体,实现车辆定位、车辆导航、实时信息发布等功能,为驾驶者提供便捷的服务,帮助驾驶者准确、安全、快速地到达目的地。随着汽车工业的快速发展以及对智能化交通的需求加深,研究适合中国国情的车载导航系统,有着极其重要的意义。 本论文针对车载导航系统要求成本低、体积小、功耗低、性能可靠等问题,设计了基于S3C2440A芯片的嵌入式Linux车载导航系统,建立了相应的硬件平台和软件平台,实现车载导航系统的定位查询、最优路径查询等功能。论文的主要工作如下: (1)深入研究智能交通动态信息平台的构架、作用,根据平台需要车载导航系统实现的功能,以及系统所要满足的价格低、体积小、功耗低、性能可靠等指标,提出了嵌入式车载导航系统的整体设计构架。选择使用三星公司32位嵌入式微处理器S3C2440A来搭建系统硬件平台,使用Linux操作系统来进行车载导航系统应用程序的开发。 (2)围绕S3C2440A芯片的性能结构,构建了系统硬件平台的整体框架。根据系统所需要的性能,对框架中的存储模块、GPS模块、GPRS模块以及外围接口等进行了选型设计。 (3)建立Linux操作系统的开发环境,完成BootLoader移植,实现了在S3C2440A芯片上的移植,最后研究了车载导航系统的程序设计与开发。 (4)论文的创新点之一在于设计的车载导航系统是动态交通信息平台中的发布环节,通过GPRS通信,它能够提供实时动态交通信息,并能进行最优路径查询,最大限度地实现了交通信息资源的共享。 (5)另外的创新点在于充分考虑成本和性能的基础上,选用了S3C2440A芯片来构建系统硬件平台。它预留了多媒体接口、相机接口、音频接口、网络接口等可以丰富车载导航系统的功能。 本文所研发的嵌入式车载导航系统经实验室调试,结果表明基本实现了设计要求。
上传时间: 2013-04-24
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