随着社会经济和科学技术的发展，公路交通已经成为了关系国民经济命脉和社会、经济发展的重大系统。汽车导航观念也逐渐深入人心，成为公路交通中极其重要的一个环节。人们已经不再满足于用基于PC机的导航系统，因为它过于昂贵并且功耗高。现在，基于嵌入式设备的导航系统在迅速发展，但目前流行的是基于WinCE操作系统，它的成本比较高。 本文设计的导航系统采用基于ARM9结构的低功耗、高性能嵌入式SOC芯片S3C2410作为主控制器，使用嵌入式linux作为系统的内核。Linux是一个开放并且免费使用的操作系统，而CPU使用了32位RISC(精简指令集)。基于ARM的嵌入式Llinux作为系统的内核解决了成本高的问题。因为嵌入式操作系统是本课题设计系统过程中应用的基础，所以本文会详细介绍。 系统可以采集GPS信号，支持RS-232接口，采用液晶显示屏(LCD)的人机接口，为操作人员提供了良好的监控界面。软件系统在嵌入式Linux操作系统下开发，实现了Linux操作系统和QT图形系统的移植，设备驱动程序、控制应用程序、人机交互界面的设计。 本文从理论、硬件设计、软件设计等方面介绍了基于ARM S3C2410多功能车载导航系统的设计与开发。
上传时间： 2013-07-01
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随着社会的发展，网络视频监控系统已经成为日常生产生活中的重要辅助设备，应用十分广泛。当前视频监控系统正逐步由模拟化走向数字化，随着视频压缩技术和网络技术的发展，开发新一代的基于计算机网络和多媒体MPEG-4压缩算法的视频监控系统已成为整个行业技术发展的主要方向之一。人们有时会采用DSP与MPEG-4算法结合的方案来实现，也有的部门采用了片上系统(SOC)，但这些不但编程极度复杂，而且成本也过高。本文提出并研究设计了一种基于ARM微处理器S3C2410、MPEG-4专用压缩芯片MPG440、以嵌入式Linux为操作系统的视频监控系统方案，不仅开发便捷、成本低廉，而且实时性较好，适应范围广。 首先，采用软硬件协同设计的思想提出了系统的总体设计方案，系统的整体架构分为摄像头、云台控制器、网络视频服务器以及客户端PC机等四大部分。 第二，以三星公司的S3C2410芯片和DAVICOM公司的DM9000以太网接口芯片为硬件核心，对整个系统进行了模块化的硬件电路的设计。根据S3C2410的特点及系统整体需求，完成了电源复位模块、晶振模块、存储器接口模块、视频数据处理模块、以太网接口模块、云台控制模块等的硬件选型与电路连接。其中，在云台控制模块等的电路设计中充分体现了优化设计的技巧，并重点对网络接口部分和视频数据处理部分进行了详细的硬件设计与说明。阐述了整个系统的工作流程。 第三，从应用需求出发，选择嵌入式Linux操作系统作为本系统的软件平台，搭建了交叉式的开发环境，对bootloader进行了选择，并给出了加载步骤。完成了对嵌入式Linux内核的选择及移植。 第四，采用基于任务的设计方法对服务器端的软件进行了总体设计，主要包括共用程序库、config配置文件、日志文件以及多个任务等。并对运行于客户端的软件设计进行了简要说明。 第五，由于数字视频传输的实时性能和通过网络传输以后客户端接收的视频图像质量在本系统中至关重要，所以本文对传输信道和网络协议进行了优化选择，并详细阐述了IP组播技术、流媒体传输协议等在图像传输过程中的具体应用。
上传时间： 2013-04-24
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随着我国电力行业的飞速发展，安全五防工作的重要性日益突显。为此我国大部分省市电力部门均要求高压带电设备必须配装安全五防装置——即高压带电显示装置。感应式高压带电显示闭锁装置由于其非接触式传感特性和相间处理无干扰的优点成为行业首选，而三相正弦波信号发生器则是感应式高压带电显示闭锁装置主要电气性能保证的关键。 本文研究基于感应式高压带电显示闭锁装置所感应的高压带电体电场信号，并依据感应式高压带电显示闭锁装置的电气性能行业标准制定了该信号发生器的性能指标。设计的三相正弦波信号发生器在硬件架构上以ARM7微处理器为核心，符合16C550工业标准的异步串行口UART0与PC机通信，便于信号输出和数据保存，为满足感应式高压带电显示闭锁装置在复杂环境运行的数据分析和智能决策提供了平台。现场数据的实时采集、保存和分析功能，将对感应式高压带电显示闭锁装置的智能化起到关键作用。
上传时间： 2013-04-24
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近年来，伴随着PC及微处理器的迅速发展、软件资源的丰富，嵌入式系统成为研究与应用的热点。嵌入式系统是一种面向具体应用的将底层硬件、实时操作系统和应用软件相结合的专用计算机系统。其广泛应用于控制领域、消费电子产品等行业，己成为现代电子领域的重要研究方向之一。 本文结合课题实际需要与当前的控制器发展趋势，构建和开发基于ARM和μC/OS-Ⅱ实时操作系统的嵌入式通用控制器应用平台.在分析ARM内核处理器的基础上，自主开发以PHILIPS公司LPC2880芯片为核心的嵌入式通用控制器的硬件平台。根据嵌入式控制器的实际应用要求设计了相应的应用模块，主要包括：串口模块、存储器扩展模块、液晶显示和键盘模块等。并完成了各个功能模块的接口函数，创建了应用函数库，为后面的代码应用和移植提供了方便。在对电机驱动控制原理的学习掌握基础上，开发出基于L297/L298芯片的步进电机驱动器及基于LMD18200芯片的伺服电机驱动器。为实现控制器与PC机的通讯，确定了USB2.0通讯接口作为主要通讯方式，详细分析了通用串行总线的软硬件特点，根据LPC2880芯片特点实现嵌入式USB主机模式的通讯方式，并给出了它和主控制器的连线原理图以及USB主机的系统软件框架。 嵌入式实时操作系统是嵌入式系统应用软件开发的支撑平台，通过对现在常用的几种嵌入式操作系统的综合比较，选择μC/OS-Ⅱ作为本系统的RTOS。详细分析了μC/OS-Ⅱ内核工作原理，改进了中断和时钟处理的不足。成功的将μC/OS-Ⅱ系统移植到ARM微处理器中，并通过相应的开发工具，对移植系统进行模拟调试和功能测试。结果表明，设计的嵌入式通用控制器平台基本达到预期目标.
上传时间： 2013-04-24
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本文实现了GPS中频信号处理的整体设计方案。该方案使用Zarlink公司的GP2015射频芯片和FPGA共同搭建硬件系统，用于实现GPS定位功能。其中GP2015芯片作为GPS信号接收前端，FPGA作为系统搭建和算法实现的平台。 首先，针对建立GPS中频数据处理平台的需要，设计了GPS信号接收的射频前端以及LVDS数据传输电路，编写了FPGA传输大量高频数据的VHDL程序，实现了数据的传输及存储。其次，设计PC机的用户界面接口程序，为控制和测试提供了可靠的保障。在此基础上开发了GPS中频数据处理的平台，为研究GPS定位算法提供了硬件基础。 数据捕获和追踪是GPS算法中最耗时的两部分，因此，本设计提出快速精确的数据捕获方法。在分析频域捕获算法的基础上，提出相位差分精确定频的方法，分析其可行性，给出实施方案并与普通串行精确定频算法比较，经过实验，得到了很好的结果。 在研究捕获算法的基础上，本文在FPGA上实现了GPS中频信号的捕获算法。既保证了软件算法的灵活性又利用了硬件工作的实时性，达到了快速捕获的目的。
上传时间： 2013-04-24
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随着科学技术的发展与公共安全保障需求的提高，视频监控系统在工业生产、日常生活、警备与军事方面的应用越来越广泛。采用基于 FPGA 的SOPC技术、H．264压缩编码技术和网络传输控制技术实现网络视频监控系统，在稳定性、功能、成本与扩展性等方面都有着突出的优势，具有重要的学术意义与实用意义， 本课题所设计的网络视频监控系统由以Nios Ⅱ为核心的嵌入式图像服务器、相关网络设备与若干PC机客户端组成。嵌入式图像服务器实时采集图像，采用H．264 编码算法进行压缩，并持续监听网络。PC机客户端可通过网络对服务器进行远程访问，接收编码数据，使用H．264解码算法重建图像并实时显示，使监控人员有效地掌握现场情况， 在嵌入式图像服务器设计阶段，本文首先进行了芯片选型与开发平台选择。然后构建图像采集子系统，采用双缓存乒乓交换的方法设计图像采集用户自定义模块。接着设计双Nios Ⅱ架构的SOPC系统，阐述了双软核设计中定制连接、内存芯片共享、数据搬移、通信与互斥的解决方法。同时完成了网络服务器的设计，采用μC/OS-Ⅱ进行多任务的管理与调度， H．264视频压缩编解码算法设计与实现是本文的重点。文中首先分析H．264．标准，规划编解码器结构。接着设计了16×16帧内预测算法，并设计宏块扫描方式，采用两次判决策略进行预测模式选择。然后设计4×4子块扫描方式，编写整数变换与量化算法程序。熵编码采用Exp-Golomb编码与CAVLC相结合的方案，针对除拖尾系数之外的非零系数值编码子算法，实现了一种基于表示范围判别的编码方法。最后设计了网络传输的码流组成格式，并针对编码算法设计相应解码算法。使用VC++完成算法验证，并进行测试，观察不同参数下压缩率与失真度的变化。 算法验证完成后，本文进行了PC机客户端设计，使其具有远程访问、H．264解码与实时显示的功能。同时将H．264 编码算法程序移植到NiosⅡ中，并将嵌入式图像服务器与若干客户端接入网络进行联合调试，构建完整的网络视频监控系统， 实验结果表明，本系统视频压缩率高，监控图像质量良好，充分证明了系统软硬件与图像编解码算法设计成功。本系统具有成本低、扩展性好及适用范围广等优点，发展前景十分广阔。
上传时间： 2013-08-03
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JPEG2000是新一代的静态图像压缩标准，它相比JPEG有很多新的特性，如渐进传输和感兴趣区域编码等，因而它具有广阔的应用前景，特别是在数码相机、PDA等便携式设备中。 JPEG2000的核心主要包括小波变换和基于最优化截断点的嵌入式块编码(EBCOT)算法，其计算复杂度远远高于JPEG，完全采用软件方案实现将会占用大量的处理器时间和内存开销，而且速度较慢，实时处理的能力较差。为了推广JPEG2000在便携式产品、消费类电子产品中的应用，打开巨大的潜在市场，研究硬件实现的算法实时处理方案具有重要的应用价值。 EBCOT算法是一个两层的编码引擎，其中的上下文编码的运算量约占到总运算量的50％，是提高编码速度的关键算法之一。由于上下文编码大部分都是逻辑运算，没有复杂的数学运算，但逻辑控制流程复杂繁琐，对存储器访问频繁，采用DSP或者其他的通用处理器通过指令控制实现该算法，未能显著提高编码速度。本文采用FPGA芯片，以电路逻辑的方式来实现该算法并进行优化，在研究和分析了上下文编码算法运算特点的基础上，设计了列判断和交错存储相结合的硬件实现方案，并采用硬件描述语言Verilog在寄存器传输级描述了相应的硬件电路。通过功能仿真和逻辑综合后，所获得的上下文编码模块最大时钟频率为101MHz，且能在130ms内完成对一幅512×512灰度图像的编码，性能比Jasper软件中的实现方案提高了75％。 JPEG2000的一个重要特性是其具有渐进传输的能力，而码流组织是获得渐进传输特性的技术关键。码流组织通过在输出码流中安排数据包的先后顺序来实现渐进传输的目的。本文对JPEG2000中实现渐进传输的机制进行了分析，并研究了码流组织的算法实现。 为了对JPEG2000算法实现进行验证，本文设计了基于FPGA和ARM的验证实验平台，其中FPGA主要完成算法中运算量较大的小波变换、上下文编码和算术编码，而ARM处理器则完成码流组织、数据打包以及和PC机的通信。本文在该平台上对所设计的上下文编码算法和码流组织模块的设计进行了验证，实验结果表明本文设计的算法模块功能正确，并在一定程度上提高了编码速度。
上传时间： 2013-04-24
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随着半导体技术与数字集成电路(微处理器、存贮器以及标准逻辑门电路等)技术的迅速发展，特别是随着计算机技术的发展，在工业生产和科学技术研究的各行各业中，人们利用PC机的强大处理功能代替传统仪器的某些部件，开发出各种测量仪器(虚拟仪器)，传统仪器的数字逻辑部分多是采用分立集成电路(IC)组成，分立IC愈多，给系统的电路设计、调试及维护带来诸多不便。而随着EDA技术的飞速发展，大规模可编程逻辑芯片CPLD / FPGA应运而生。这类芯片可以替代几十甚至上百块通用IC芯片，而且，因其可用硬件描述语言进行芯片设计、支持在线编程和在系统编程等优点而备受青睐。本课题主要是用FPGA实现一个验证平台。用于SOC及IPCore的验证。用FPGA系统验证板实现在实际硬件环境中的验证可以弥补ASIC 设计流程中仿真的不足, 通过该验证也可以加快ASIC设计且降低由于逻辑问题所造成ASIC 开发中的成本损耗。本文首先介绍了EDA技术的发展，然后介绍了FPGA，SOC,和IPCore的一些基本概念，分析了FPGA在现代集成电路设计领域的一些应用。最后，具体设计了一块用设计验证的开发板，并讨论了其设计结构，流程及验证方法。
上传时间： 2013-05-16
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现代自动化生产技术迅猛发展,对保证其产品质量的检测技术也提出了更高的要求,许多传统的检测手段已不能满足现代化大生产的需求.而在计算机视觉理论基础上发展起来的视觉检测技术以其高精度、非接触、自动化程度高等优点满足了现代生产过程在线检测的要求,逐渐由实验室走向工业现场,得到了日益广泛的应用.随着现代生产节拍的不断加快,以及检测节点的增多,处理数据量的增大,对视觉检测系统的测量速度提出了更高的要求,而在现有的检测系统中,实现100％实时在线检测的关键问题是提高视觉图像的处理速度,从而提高整个视觉检测系统的处理速度.因此该文提出基于FPGA的高速图像处理系统的设计方案,得到了国家"十五"攻关项目"光学数码柔性通用坐标测量机"的资助.该文针对以下三个方面进行研究并取得一定的成果:(一)高速图像处理硬件解决方案的研究通过分析现有的几种实现高速图像处理的方法的优缺点,提出了基于现场可编程逻辑器件FPGA(Field Programmable Gate Array)技术的高速图像处理系统的方案,并构建了其硬件平台.(二)基于USB总线的通讯采用USB专用接口芯片,实现高速图像处理系统与PC机的通讯验证硬件设计的正确性.(三)基于FPGA的图像处理的研究分析图像处理的特点及其基本的方法,初步研究了基于FPGA的图像低层次处理的硬件化方法的实现.
上传时间： 2013-04-24
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随着微电子技术和电力电子技术的飞速发展，运动控制系统正朝着通用化、智能化、微型化的方向发展。目前，以数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）为核心的运动控制卡已成为运动控制器的发展主流。它可方便地以插卡形式嵌入PC机，将PC机强大的信息处理能力和开放式特点与运动控制卡的运动控制能力相结合，具有信息处理能力强、开放程度高、运动控制方便、通用性好的特点。因此，本文通过对运动控制技术的深入研究，开发了一款以DSP和FPGA为主控单元、基于PCI总线的运动控制卡。 首先，设计了运动控制卡硬件电路，对控制卡的DSP和FPGA外围电路、PCI总线接口电路、模拟量输出电路、编码器信号采集电路、通用I/O接口电路等实现方法进行了详细讨论。 为提高控制卡的硬件集成度和可靠性，通过对FPGA的编程设计，在FPGA中实现了PCI总线目标设备接口控制器、双端口RAM、DDA精插补电路、DAC接口电路、编码器信号处理电路和数字I/O信号处理电路。 基于改进的数字PID控制器和前馈控制，设计开发了运动控制卡的位置闭环伺服控制器，并整定了控制器参数，获得良好的伺服控制特性。 最后，采用WinDriver开发了控制卡的驱动程序，并详细介绍了驱动程序的开发流程。
上传时间： 2013-08-01
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