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： 2013-08-01
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随着图像分辨率的越来越高，软件实现的图像处理无法满足实时性的需求；同时FPGA等可编程器件的快速发展使得硬件实现图像处理变得可行。如今基于FPGA的图像处理研究成为了国内外的一个热门领域。 本文在FPGA平台上，用Verilog HDL实现了一个研究图像处理算法的可重复配置的硬件模块架构，架构包括PC机预处理和通信软件，控制模块，计算单元，存储器模块和通信适配模块五个部分。其中的计算模块负责具体算法的实现，根据不同的图像处理算法可以独立实现。架构为计算模块实现了一个可添加、移出接口，不同的算法设计只要符合该接口就可以方便的加入到模块架构中来进行调试和运行。 在硬件架构的基础上本文实现了排序滤波，中值滤波，卷积运算及高斯滤波，形态学算子运算等经典的图像处理算法。讨论了FPGA的图像处理算法的设计方法及优化策略，通过性能分析，FPGA实现图像处理在时间上比软件处理有了很大的提高；通过结果的比较，发现FPGA的处理结果达到了软件处理几乎同等的效果水平。最后本文在实现较大图片处理和图像处理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的讨论和改进，提高了算法的可用性，同时为进一步的研究提供了更加便利的平台。 整个设计都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真软件环境下开发的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平台上实现。在软件仿真过程中利用了ISE8.2自带仿真工具和ModelSim结合使用。 本课题为制造FPGA的专用图像处理芯片做了有益的探索性研究，为实现FPGA为核心处理芯片的实时图像处理系统有着积极的作用。
上传时间： 2013-07-29
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仪器仪表产品的总体发展趋势是传统的仪器仪表将仍然朝着高性能、高精度、高灵敏、高稳定、高可靠、高环保和长寿命的“六高一长”的方向发展；新型的仪器仪表与元器件将朝着微型化、集成化、电子化、数字化、多功能化、智能化、网络化、计算机化的方向发展；其中占主导地位、起核心或关键的作用是微型化、智能化和网络化。而我国仪器仪表在工业自动化仪表方面重点发展基本上是基于现场总线技术的主控系统装置及智能化仪表和专用自动化仪表；闸门测控仪表一般的功能都是控制闸门开度、荷重，以及超限报警等基本功能。处理器核心也一般都是8/16位的单片机，8/16位单片机功能简单难以满足嵌入式设备的网络、图像传输等要求，而且对人际交互功能的支持也相对较弱。 本文正是针对现有闸门测控仪存在的功能单一、网络功能差、接口标准不统一、不具备监控功能等问题，开发设计高性能新型智能仪表。以设计出一种智能型闸门测控仪表为研究出发点，在分析国内主流仪表厂家的仪表操作方式和仪表功能的基础上，合理地进行软硬件设计，为在同一硬件平台下实现多种仪表的功能进行创新性和探索性研究。提出基于ARM的嵌入式闸门智能测控仪表的设计，构建基于ARM系统的硬件平台和基于嵌入式Linux操作系统的软件平台。应用嵌入式系统技术设计开发全新的智能闸门测控仪主要功能包括：闸门开度和荷重自动检测、实时性控制；过闸流量实时自动监测；闸门运行状态诊断与故障报警；实时工况图像处理；工业以太网现场总线接口与网络传输等。
上传时间： 2013-04-24
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运动控制系统是机器人控制系统的重要组成部分。本文将ARM与CPLD技术应用于机器人运动控制系统，使控制系统更加开放、更加模块化，同时ARM芯片的高速大容量的数据处理能力以及CPLD的高集成度，可编程性，能够逾越以往控制系统中实时、高速、高精度的技术瓶颈. 嵌入式技术是当今最热门的技术之一，由于简洁、高效等优点，使得其广泛应用在各个领域；所谓嵌入式系统就是以应用为中心，以计算机技术为基础，并且软硬件可裁剪，适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式操作系统以及用户的应用程序等四个部分组成，用于实现对其它设备的控制、监视或管理等功能。 本文主要阐述了基于嵌入式处理器S3C44B0X的机器人控制器的设计过程。文章首先介绍了机器人本体规划、嵌入式系统和嵌入式微处理器S3C44B0X的结构特点；接着介绍了基于S3C44B0X的智能控制器的设计，包括硬件设计和CPLD软件设计。其中控制器硬件平台扩展了外部存储器、串行口，通过输出PWM信号进入驱动电路模块，从而实现控制机器人运动的目的。在CPLD设计过程中，引入JTAG调试接口，方便系统程序的下载和调试，通过自上而下、分块设计的思想给出了QUARTUSⅡ设计环境下的软件代码。本系统利用不同任务间的切换来实现通信过程，而不再采用无操作系统的工程文件的形式，这样不但有利于项目的调试，也有利于对其它接口的扩展。最后对该控制器进行了测试和分析。
上传时间： 2013-07-19
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嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁减，适应应用系统，对功能，可靠性，成本，体积，功耗严格要求的专用计算机系统[1]。广泛应用于军事，信息家电，无线通信设备，消费类电子产品，移动计算平台等诸多领域，是当今热门的计算机开发技术。 随着科学技术发展，人们生活水平提高，数字高清电视逐渐普及，在各大卖场，对销售过程中展示设备也随之提出了更高的要求。但据调查，在中国现有的高清播放系统普遍存在价格昂贵，损耗高，寿命短及外部接口少等缺陷，导致无法普及。 针对这一现状，本课题设计了一种以嵌入式处理器ARM系列32位嵌入式EM8623芯片为硬件平台，嵌入式实时操作系统uclinux为系统软件平台的高清播放系统。 ARM(Advanced RISC Machines)既是一种处理器架构，又是公司的名称，该公司主要设计处理器架构，并将其技术授权给其他芯片厂商。该处理器架构具有外型小，性能高等特点，多用于便携式通讯工具，多媒体数字式消费类仪器和嵌入式系统解决方案等领域。本课题在充分考虑系统实用性和开发成本的基础上，采用EM8623芯片为CPU，片外扩展FLASH和SDRAM存储器。 uclinux系统从Linux2.0/2.4内核派生而来，虽然是为了支持没有MMU(虚拟内存管理单元)的处理器而设计，但保留了操作系统的所有特性，为硬件平台更好地运行提供了保证，也降低了软件设计复杂度，提高了系统的实时性和灵活性，缩短了开发周期。 该高清播放系统具有工作时间长，性能稳定等特点，采用面向对象和面向过程综合编程方法，ASM，C，C++多种语言混合编程方式实现，使系统具有很高的健壮性和可扩展性。 基于ARM的高清播放系统在现场运行稳定可靠，达到了预期的效果和实际要求。而且由于该高清播放系统外接接口丰富(包括常见的HDMI，S-Video，VGA，YPbPr，YCbCr)，连接使用方便，所以具有很好的市场价值，可广泛应用于电视销售柜台，化妆品展示柜台，联网广告机等领域。
上传时间： 2013-04-24
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传统的家电采用各自独立的工作模式，不同家电之间无法通信，这样就不能有效地安排各种家电协同工作，容易造成浪费。同时它们无法自动获取外界的信息，人们无法对其进行远程操作，难以满足现代生活的需求。所以开发智能化的家电及其控制系统己成为当前的研究热点。 传统的电话只能进行语音通信，它存在利用率低、功能有限和安全性不好等缺点。近年来，以ARM为代表的高性能专用微处理器的出现，以及Linux、Windows CE等操作系统的完善，使嵌入式技术迅速发展，这为智能IP电话的研发提供了软硬件基础。 现阶段家庭网关接入互联网的方式主要为有线接入，因为这种方式网络性能比无线隐定，延时性相对要小，用它来远程控制智能家电比无线网要安全可靠。要实现智能家电的网络化，如果采用PC机进行直接进行控制，或者让每台家电接入网络，这样成本很高，不利于一般家庭的普及。 为此，笔者采用基于.ARM9芯片、Windows CE 4.2嵌入式操作系统的IP电话作为家电的控制中心，智能家电采用ARM9芯片和linux2.4操作系统。各个智能家电与IP电话采用串口进行通信，IP电话采用网口与因特网通信。这样可以大量的降低成本，而且通信方式比PLC和蓝牙通讯技术更安全可靠。 本文以IP电话与智能家电互联为切入点，结合ARM、嵌入式Linux和网络技术，设计出一种较为完善的IP电话与智能家电的控制系统。采用这种方式，使智能家电集电脑、电信和消费类电子产品的特征于一体，让家电具有信息的获取、加工、传递等功能，提供全方位的信息交换，帮助家电与外部保持信息交流畅通，这样可以优化人们的生活方式，节约能源费用资金。 笔者完成了系统硬件和软件设计，并进行了调试，验证了所设计系统的有效性和实用性。并力争将其拓展成为完善的智能家电控制系统。
上传时间： 2013-04-24
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嵌入式测控系统和测控装置在工业生产过程控制、仪器仪表及自动化系统、智能楼宇监控等方面得到广泛的应用。由于嵌入式测控系统监控对象的多样性，因此通用性不是很强，传统的设计方法都是从底层的硬件设计开始，再设计专用的软件，导致设计周期长，重复工作多，成本增加。微电子技术和计算机技术的飞速发展，使得微处理器的性能和功能得到极大的提高，为通用型测控平台的构建奠定了基础。 本文提出了一种嵌入式测控平台的设计思路。采用主板和扩展板相结合的模块化设计，使嵌入式测控系统可以在一个标准化平台上进行构建。平台主板选用基于32位ARM7TDMI-S内核的微控制器LPC2292作为核心，加上以太网芯片、CPLD以及其它外围电路，构成了一个维持系统正常运行的最小系统。扩展功能模块包括ZigBee无线通信、USB、A/D、D/A、液晶触摸屏等模块，通过层叠式结构与主板连接。测控开发平台在功能、电路、结构上实现了可裁剪、可扩展，能满足大多数嵌入式测控系统的需求。 在实现嵌入式测控开发平台硬件设计的基础上，嵌入式测控平台引入了Nucleus Plus实时操作系统来完成系统资源的管理和任务的调度。文中提出了启动代码模版的概念，简化了移植操作系统的工作，提高了效率。 基于ARM的嵌入式测控开发平台为开发各种智能化、小型化现代测控系统提供了可重用、高性能、图形化、网络化软硬件基础平台和高效的开发模式。从而，大大缩短了软、硬件开发的周期，具有十分重要的意义。 作为在测控开发平台的基础上构建测控系统的实例，研制了气门弹簧负荷计算机自动分选系统的现场级控制器。
上传时间： 2013-06-16
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数控机床是现代制造系统的基础和核心，而先进的数控技术是解决机床制造业持续发展的关键。随着嵌入式系统、微计算机技术和集成电路的迅速发展，高性能的32位CUP开始普及。它执行速度快、功能强大，在中、低档数控系统中已经完全可以替代PC机及8位单片机，获得更大的价格和技术优势。本文旨在打破传统基于PC机及8位单片机的数控系统，研究并设计一种基于ARM的32位嵌入式机床数控系统。 本文设计了基于ARM内核的嵌入式机床数控系统，并给出了硬件设计方案、软件程序设计思想及相应设计。硬件部分选用是日本NOVA电子有限公司研制的DSP运动控制专用芯片MCX314AL，作为数控装置电机的驱动芯片，其性能优良、接口简单、编程方便、工作可靠，给运动控制带来极大方便。采用ARM微处理器STR710负责控制MCX314AL、外围逻辑电路的管理及后台任务的实现。系统软件平台采用源代码公开的嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ，对数控系统软件模块的任务进行划分，并根据其实时性要求赋予不同优先级，采用基于优先级的抢占式调度算法，设计了任务间的通信方式及中断事件的响应，使该数控系统具有良好的实时性和稳定性，可以满足高精度加工的要求，同时也具有良好的人机界面和网络支持。
上传时间： 2013-05-25
上传用户：mylinden
飞机飞行的高度、马赫数和升降速度等参数是飞机的自动控制、导航、火控、空中管制、和告警等系统必不可少的信息。随着飞机性能的不断增强，飞机上各系统对飞行参数测试的要求也越来越高，旧有的测试系统已逐渐不能适应现代高速飞机飞行参数的测试需求，本文针对项目委托方提出的技术要求，经过对飞行参数测试技术及其发展趋势的研究分析，最终确定采用嵌入式技术，设计一款基于32位微处理器ARM的集数据采集、处理、显示为一体的测试飞机飞行高度、马赫数和升降速度的系统。 基于课题的研究内容，本文在分析研究飞机飞行参数测试原理的基础上，围绕着设计目标，从整体方案的选择、系统各部分元件的选取及测试系统的软硬件设计等方面阐述了主要开展的设计研究工作。重点对系统硬件电路设计、软件设计和气压传感器的温度补偿方法进行了深入论述。 应当指出，本文介绍的大气数据参数测试专用机，选用小型化高采样速率的硅压阻式气压传感器、高性能的32位ARM微处理器、高精度A/D转换器、专用接口芯片等优化组合，集成度高，体积小，重量轻。实验结果表明了所设计的系统方案合理有效，具有较好的实时性和可靠性，基本上满足了系统的设计需要。
上传时间： 2013-06-23
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随着国有银行向商业银行的转变,银行的设备采购标准会越来越高，与此同时，银行柜台业务量的增加，使得老一代的银行专用打印机无论在速度上还是在使用的方便性上都显得力不从心，为了占领市场，公司有必要开发新型的、使用更加方便的打印机。 老一代打印机在打印存折时，柜台工作人员要把存折放准位置，要不然打印会偏离预定位置，在打印信函时，有的冷僻字无法打印出来，软件无法下载升级。为了加快柜台处理速度，减小柜台工作人员的工作量，需要开发能自动纠偏定位，字符完善的打印机。 本文在分析需求的基础上，比较当前流行的处理器，选用Atmel公司的ARM芯片AT91M42800A作为处理核心，使用Xilin公司的20万门的FPGA XC2S200做硬件逻辑控制，通过光电传感器和相关的控制电路来实现自动纠偏定位。在嵌入式操作系统上选用Nucleus Plus，约95％的Nucleus Plus代码用C语言编写，因此它能很方便移植，同时它还提供全部源代码，这样便于开发。另外，它还只要一次性付费，这使得它有很好的成本优势。 文中详细说明了本系统的硬件、固件的实现。在硬件上阐述了一些单元电路，包括存储器电路，接口电路，传感器电路等的设计思路和实现方法。通过光电传感电路，步进电机控制和软件结合，形成闭环控制，从而实现了快速自动纠偏定位；通过大屏幕的LCD显示实现了操作界面的简单化；采用大容量的存储器以及大字库解决了冷僻字无法打印的问题；固件部分详细阐述了系统上电启动过程，包括Bootstrap模块和loader模块，Bootstrap模块主要功能是重定位存储器，初始化基本硬件以及Loader模块的自动在线下载升级。Loader模块的主要功能是下载FPGA的配置代码，初始化键盘和显示器，然后调用Nucleus Plus初始化代码，从而建立和调用任务。 本文通过总结测试结果，与老一代打印机相比，新打印机在智能化上实现了自动纠偏定位，使得打印机操作人员不需要准确放置存折，就能正确打印，提高了工作效率；在打印速度上比原系统提高30％，还可方便地实现软件升级。 当然，新的打印机在存折偏移很大时，要耗费长时间才能把存折推到正确位置。这要在纠偏算法上做进一步的改进。
上传时间： 2013-04-24
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