随着计算机、通信及网络技术的高速发展,嵌入式系统广泛地渗透到各行各业及人们日常生活的方方面面中。由于嵌入式系统的复杂性不断增加,嵌入式操作系统成为了嵌入式系统中最重要的组成部分。在各种嵌入式操作系统中,Linux凭借其性能优异、结构清晰、平台支持广泛、网络支持强劲及开放源代码等多方面的优势,被嵌入式系统开发者广泛的采用。同时随着近几年来国内嵌入式领域发展非常迅速,其中32位ARM处理器结构体系的嵌入式CPU在商用领域、工控领域和军用领域都得到了广泛使用。 近几年随着无线通信技术、传感器技术、信息采集和处理技术的飞速发展,出现了低成本、低功耗、多功能的微型无线传感器节点。无线传感器网络是随着传感器节点的发展而兴起的计算机科学技术的一个新的研究领域,它是由一组无线传感器节点通过ad-hoc方式构成的无线网络,综合传感器技术、嵌入式计算技术、分布式信息处理技术和无线通信技术,能够协作地实时监测、感知和采集各种环境或监测对象的信息,并对其进行处理,并传送到需要这些信息的用户处。这种无线网络系统被广泛地用于国防军事、国家安全、环境监测、交通管理、医疗卫生、制造业、反恐救灾等领域,具有十分巨大的发展潜力,引起了学术界和工业界的高度重视。 目前,手持终端的应用范围主要是在商业领域,开发一款适合在工业现场等无线传感网络监控领域的手持终端是本文的初衷。本文从嵌入式系统的角度,采用目前比较流行的ARM9处理器和嵌入式Linux的操作系统,阐述手持终端硬件平台的设计和软件的移植方案;接着研究了系统引导程序的原理、设备驱动开发的关键点、根文件系统的制作方法。在此基础上,分析和移植引导程序U-Boot 1.1.4的实现、无线收发芯片CC2420的驱动开发和帧缓冲驱动的开发,并针对目标平台的特点完成了文件系统的构建;然后介绍了基于Qt/Embedded的图形界面开发的基础,最后对本文研究工作进行总结。
上传时间: 2013-06-26
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随着现代计算机技术和互联网技术的飞速发展,嵌入式系统成为了当前信息行业最热门的焦点之一。而ARM以其高性能低功耗的特点成为目前应用最广泛的32位嵌入式处理器。在嵌入式操作系统方面,Linux凭借其性能优异、结构清晰、平台支持广泛、网络支持强劲及开放源代码等多方面的优势,被嵌入式系统开发者广泛地采用。Linux 2.6包含许多新的特性,为其在嵌入式领域的应用提供了强有力的支持,新的内核越来越多地应用于嵌入式Linux系统中。 本文的工作基于艾科公司研发的硬件平台Ark1600开展。该平台上集成了多个功能模块,例如LCD、12S、GPIO、12C等,同时支持XD、CF、MMC、SD等多种硬件存储设备,在设备通信方面提供了USB、串行通信等传输方式。本文的主要工作是研究Linux在ARM芯片上的移植,并在此基础上阐述Linux设备驱动的开发。 首先构建了交叉编译环境,然后在分析Ark1600硬件体系结构的基础上详细阐述了BootLoader程序设计与实现、Linux2.6内核移植、Ramdisk文件系统移植的全过程,为后续项目的实施搭建了一个良好的开发平台。论文最后阐述了Linux 2.6内核中开发块设备驱动程序的实现方法,并以XD块设备驱动程序为例,详细阐述了Linux驱动程序的开发流程。 主要工作量在于BootLoader程序的设计与实现、Linux系统移植和XD块设备驱动程序的开发。因为项目平台独特的硬件环境,一些程序代码要严格依赖硬件设备设计。在Linux移植中的主要工作包括串口控制台的驱动、设置系统的存储布局、初始化系统定时器、初始化系统中断、在Linux系统中建立标识本硬件平台的结构体变量、配置并编译Linux内核等。
上传时间: 2013-05-18
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数字摄影的兴起不可避免地引起了数码相框的发展,因为仅有不到35%的数码照片被打印。数码相框的基本原理就是采用普通相框的造型,把原来相框中间的照片部分换成液晶显示屏,配上电源,存储介质等,使得同一个相框内可以循环播放照片,比普通相框的单一显示功能更有优势。从2007年开始,数码相框的市场关注度开始激增。在2008年,数码相框市场呈现高速发展的态势,具有极高的潜在市场价值。 本论文以此为出发点,进行数码相框软件的开发研究工作。作为一款嵌入式产品,核心部件CPU采用了性能价格比、性能功耗比都很高的ARM架构处理器之中的一款——三星S3C2440A,显示器采用了支持双精度扫描的液晶显示屏。软件方面,Bootloader采用较为成熟的u-boot-1.1.4,Linux内核的版本为2.6.12,系统命令集由busybox构成。利用ARM处理器对Linux系统良好的移植性、自带的LCD控制器、音频控制器、SD与USB控制器的特点,进行图像显示、音频播放与文件管理。对于目前大部分数码相框在图片浏览和文件管理功能上的不足,本设计的图像显示功能充分利用了触摸屏功能,实现了图像的触摸式移动,使用户可以自由的观看放大后的图像;文件管理功能则设计成了类似windows的文件浏览器,不仅具有丰富的文件管理功能,而且使习惯了windows的广大用户可以很快的熟悉此功能,并为将来升级为下一代的细分产品——数码相册做好准备。 本设计的核心是基于ARM平台的系统移植与基于QT的应用程序设计。首先根据系统的总体设计思路选择合适的硬件组合;然后在此基础上进行u-boot的移植,嵌入式Linux的移植,QT Embedded/Qtopia的移植,以及最后QT图形界面的设计。
上传时间: 2013-04-24
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本文对TCN中的MVB技术进行了研究,并在深入了解MVB的通信机制的基础上,提出了采用FPGA替代MVB控制器专用芯片的解决方法。根据TCN协议,连接在MVB上的设备可以分为5类,其中1类设备可以在不需要CPU的基础上实现自动通信,最为常用。本设计的目的就是采用FPGA替代MVB1类设备控制器。 文章采用自顶向下的模块化设计方法,根据MVB1类设备控制器要实现的功能,将设计划分为3个模块:发送模块、接收模块和MVB1类模式控制模块。其中发送模块又划分为位控制单元、CRC生成单元、FIFO单元和曼彻斯特编码单元等。接收模块又划分为帧起始检测单元、时钟恢复单元、帧分界符检测单元、数据译码单元、CRC校验单元、译码控制单元和长度错误检测单元等。MVB1类模式控制模块又划分为报文错误处理单元、主帧寄存器单元、TM控制单元和主控单元等。上述各模块的RTL级设计都是采用硬件描述语言Verilog实现的。
上传时间: 2013-07-21
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模糊控制是近代控制理论中一种基于模糊数学理论、采用语言规则与模糊推理等新颖技术的高级控制策略,它是当前研究热点——智能控制中的一个重要分支,发展迅速、应用广泛、实效显著、引人关注。 本书主要内容有模糊数学基础、模糊逻辑理论、模糊控制系统与模糊控制器、模糊控制器的设计与分析、模糊控制理论研究、基于多值逻辑的硬件模糊控制器、模糊集成控制器与系统、模糊控制用的通用芯片和模糊控制应用实例等。这次修订着重增加了多值逻辑理论与应用技术、模糊Petri网和模糊H网理论及嵌入式模糊Petri网知识表示与推理算法,以及基于多值逻辑的模糊控制器硬件实现机理、设计与性能分析等内容。原理与理论部分的论述条理清楚,通俗易懂;应用技术与实例面广量多,说明翔实;全书图文并茂,由浅入深;开卷有益,宜于自学入门。 本书可作为各高等院校相关专业的教师、研究生和高年级学生的教学与研究的参考用书;也可以作为信息学科相关领域,特别是自动化领域的高科技研究和开发部门与公司的工程技术人员、科研工作者的主要参考书。
上传时间: 2013-06-24
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特色在于为之量身定制了一款多功能调试软件,不仅含有串口调试功能、而且该软件强大之处支持USB数据收发、网络数据收发、51/AVR单片机波特率计算、数码管字型码生成、进制转换、点阵生成、校验值(奇偶校验/校验和/CRC冗余循环校验)/BMP转16进制、服务器、在线更新等功能。
上传时间: 2013-06-17
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H.264作为新一代视频编码标准,相比上一代视频编码标准MPEG2,在相同画质下,平均节约64﹪的码流。该标准仅设定了码流的语法结构和解码器结构,实现灵活性极大,其规定了三个档次,每个档次支持一组特定的编码功能,并支持一类特定的应用,因此。H.264的编码器的设计可以根据需求的不同而不同。 H.264虽然具有优异的压缩性能,但是其复杂度却比一般编码器高的多。本文对H.264进行了编码复杂度分析,并统计了整个软件编码中计算量的分布。H.264中采用了率失真优化算法,提高了帧内预测编码的效率。在该算法下进行帧内预测时,为了得到一个宏块的预测模式,需要进行592次率失真代价计算。因此为了降低帧内预测模式选择的计算复杂度,本文改进了帧内预测模式选择算法。实践证明,在PSNR值的损失可以忽略不计的情况下,该算法相比原算法,帧内编码时间平均节约60﹪以上,对编码的实时性有较大帮助。 为了实现实时编码,考虑到FPGA的高效运算速度和使用灵活性,本文还研究了H.264编码器基本档次的FPGA实现。首先研究了H.264编码器硬件实现架构,并对影响编码速度,且具有硬件实现优越性的几个重要部分进行了算法研究和FPGA.实现。本文主要研究了H.264编码器中整数DCT变换、量化、Zig-Zag扫描、CAVLC编码以及反量化、逆整数DCT变换等部分。分别对这些模块进行了综合和时序仿真,并将验证后通过的系统模块下载到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中,进行了在线测试,验证了该系统对输入的残差数据实时压缩编码的功能。 本文对H.264编码器帧内预测模式选择算法的改进,算法实现简单,对软件编码的实时性有很大帮助。本文对在单片FPGA上实现H.264编码器做出了探索性尝试,这对H.264编码器芯片的设计有着积极的借鉴性。
上传时间: 2013-05-25
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随着纠错编码理论研究的不断深入,纠错码的实际应用越来越广泛。卷积码作为其中重要的一种,已被大多数通信系统所采用。(2,1,7)卷积码是一种短约束长度最佳码,编、译码器易于实现,且具有较强的纠错能力。 本文研究了IEEE 802.11协议中(2,1,7)卷积码编码、交织解交织及其软判决高速Viterbi译码的实现问题。 首先介绍了IEEE 802.11无线局域网标准及规范,然后介绍了信道编解码中卷积码编码及Viterbi译码算法和FPGA 设计方法,接着通过对(2,1,7)卷积码特点的具体分析,吸取目前Viterbi译码算法和交织解交织算法的优点,采取一系列的改进措施,基于FPGA实现了IEEE 802.11信道编解码及交织和解交织系统。这些改进措施包括采用并行FIFO、改进的ACS 单元、流水式块处理结构、改进的SMDO方法、双重交织策略,使得在同样时钟速率下,系统的性能大幅度提高。最后将程序下载到Altera公司的Cyclone 系列的FPGA(型号EP1C6Q240C8)器件上进测试,并对测试结果作了简单分析。
上传时间: 2013-05-25
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现场可编程门阵列FPGA具有性能好、规模大、可重复编程、开发投资小等优点,在现代电子产品中应用得越来越广泛。随着微电子技术的高速发展,成本的不断下降,FPGA正逐渐成为各种电子产品不可或缺的重要部件。 FPGA软件复杂的设置和不同的算法、FPGA硬件多样的结构和丰富的功能、各个厂商互不兼容的软硬件等差异,都不仅使如何挑选合适的软硬件用于产品设计成为FPGA用户棘手的问题,而且使构造一个精确合理的FPGA软硬件性能的测试方法变得十分复杂。 基准测试是用一个基准设计集按照统一的测试规范评估和量化目标系统的软件或硬件性能,是目前计算机领域应用最广泛、最主要的性能测试技术。 通过分析影响FPGA软硬件性能基准测试的诸多因素,比如基准设计的挑选、基准设计的优化,FPGA软件的设置和约等,本文基于设计和硬件分类、优化策略分类的基准测试规范,提出了一组详尽的度量指标。 基准测试的规范如下,首先根据测试目的配置测试环境、挑选基准设计和硬件分类,针对不同的FPGA软硬件优化基准设计,然后按照速度优先最少优化、速度优先最大优化、资源和功耗优先最少优化、资源和功耗优先最大优化四种优化策略分别编译基准设计,并收集延时、成本、功耗和编译时间这四种性能数据,最后使用速度优先最少优化下的性能集、速度优先最少优化性能集、资源和功耗优先最少优化下的性能集、资源和功耗优先最大优化下的性能集、速度优先最少和最大优化之间性能集的差、速度优先最少优化下性能集的比较等十个度量指标量化性能,生成测试报告。 最后,本基准测试规范被应用于评估和比较Altera和Xilinx两厂商软硬件在低成本领域带处理器应用方面的性能。
上传时间: 2013-04-24
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现场可编程门阵列(FPGA)器件是能通过对其进行编程实现具有用户规定功能的电路,特别适合集成电路的新品开发和小批量ASIC电路的生产。近几年来,FPGA的发展非常迅速,但目前国内厂商所使用的FPGA芯片主要还是从国外进口,这种状况除了给生产厂家带来很大的成本压力以外,同时也影响到国家信息产业的保密和安全问题,因此在国内自主研发FPGA便成为一种必然的趋势。 基于上述现实状况及国内市场的巨大需求,中国电子科技集团公司第58研究所近年来对FPGA进行了专项研究,本论文正是作为58所专项的一部分研究工作的总结。本文深入研究了FPGA的相关设计技术,并进行了实际的FPGA器件设计,研究工作的重点是在华润上华(CSMC)0.5μm标准CMOS工艺基础上进行具有6000有效门的FPGA的电路设计与仿真。 论文首先阐述了可编程逻辑器件的基本结构,就可编程逻辑器件的发展过程及其器件分类,对可编程只读存储器、现场可编程逻辑阵列、可编程阵列逻辑、通用逻辑阵列和复杂PLD等的基本结构特点进行了讨论。接着讨论了FPGA的基本结构与分类及它的编程技术,另外还阐述了FPGA的集成度和速率等相关问题。并根据实际指标要求确定本文研究目标FPGA的基本结构和它的编程技术,在华润上华0.5μm标准CMOS工艺的基础上,进行一款FPGA芯片的设计研究工作。进行了可编程逻辑单元的基本结构的设计,并用CMOS逻辑和NMOS传输管逻辑实现了函数发生器、快速进位链和触发器的电路设计,并对其进行了仿真,达到了预期的目标。
上传时间: 2013-07-18
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