随着国民经济的发展，电力电子设备得到广泛应用，使得电网中的谐波污染越来越严重，极大地危害了电力设备的安全运行。电网中的谐波成份非常复杂，因此谐波的检测分析，是消除或降低谐波污染的前提。 通过大量资料的收集、阅读及相关技术的研究，本文分析了嵌入式系统在电力系统测控中的应用优势，设计了以ARM7TDMI内核处理器LPC2214为核心的电网谐波检测分析系统。系统主要实现低压配电网三相电压、电流的谐波检测与分析，包括电量数据采集和谐波分析两个部分。详细分析了谐波检测分析系统的工作原理，明确了系统功能需求，对系统各模块进行了设计，通过多路同步采集将电网电量数据输入系统，在处理器中完成数据倒序处理和快速傅立叶变换等相关的运算处理工作，可以得到各次谐波含量。 通过文中设计的硬件同步电路，可以准确获得电网信号三相电压与电流周期，通过同步采样的方法，消除或减小因快速傅立叶变换存在的频谱泄漏和栅栏效应的误差。结合谐波检测分析的需求与FFT算法的特点，为了减小响应时间，提高运算速度，采用了实序列快速傅立叶变换对数据的整合运算，即通过一次快速傅立叶变换运算，完成各相电流与电压两组数据从时域到频域的转换，并分析得到频域幅值和时域幅值之间的线性关系，避免了傅立叶反变换运算，提高了运算速度，实现谐波的准确检测。 最后经过样机测试证明，本文设计的电网谐波检测与分析系统能够准确、可靠的实现谐波含量的检测与分析。
上传时间： 2013-07-10
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随着信息化、网络化和智能化的发展，嵌入式系统和加密技术成为当今热门的技术。本文将两方面的技术结合起来，在对ARM嵌入式系统和高级数据加密标准算法Rijndael作全面分析的基础上，对其应用做了研究。 文中首先分析了嵌入式系统和数据加密算法的发展状况，介绍了 ARM微处理器体系结构和 Rijndael 算法原理的相关知识。然后，结合课题研究，详细介绍了开发板 SHX-ARM7 的硬件配置和嵌入式软件开发环境的建立，包括 ADS1.2和超级终端的设置。 文中深入研究了嵌入式操作系统的移植和 Rijndael 算法在开发板上的编程实现，给出了仿真实验结果。选择移植的μC/OS-Ⅱ操作系统具有良好的实时性、可扩展性和可移植性，为进一步的嵌入式应用打下基础。Rijndael 算法的实现分为三大模块：密钥扩展、加密和解密模块，其结果可作为API函数，在嵌入式加密应用软件编程中直接调用。 本文对基于 ARM 的 Rijndael 算法的应用进行了探讨，给出了基于ARM微处理器与Rijndael算法的IC卡数据加密系统的设计方案，并提出了三种密钥安全管理方案，经比较重点描述了“一卡一密、一次一密”的密码管理思想。该方法能够保证每张 IC 卡每次用来存储重要数据时的初始密钥都是随机的，在一定程度上增加了破译难度，提高了安全性。 在结论中阐述了尚需进一步解决的问题以及下一步的工作内容。
上传时间： 2013-07-06
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现代喷气织机以其高速、高性能等优势，占据了无梭织机的大部分市场，并成为最有发展前景的一种织机。送经、卷取机构是织机控制系统的重要组成部分，其对经纱张力的控制精度已成为评定织机质量的重要技术指标。因此，提高和改善喷气织机的电子送经和卷取控制系统的性能非常必要，而且，开发具有高速、高精度的独立电子送经和卷取控制模块具有广阔的应用前景。 本课题研究开发了一款独立的电子送经和卷取控制模块，通过人机界面或CAN通讯对该控制系统所需参数进行设置，使其可以根据参数设置应用于不同型号的喷气织机。通过对系统的控制分析，本课题主要从硬件电路设计、软件控制及张力控制算法三个方面进行研究。 首先，通过对喷气织机的性能要求及控制器结构与性能的综合考虑，系统采用以高速ARM7TDMI为内核的低功耗微处理器LPC2294作为系统控制器，该控制器不仅速度快、性能稳定，而且其丰富的外围模块大大简化了硬件电路的设计。硬件电路设计采用模块化设计方法，主要功能模块包括嵌入式最小系统模块、主轴编码器采集模块、张力采集模块、电机控制模块、通讯模块、人机界面模块、输入输出信号模块等。根据系统需要，对各个模块的控制器件进行选取，并设计出各个模块的接口电路。最后，为了提高系统的稳定性和可靠性，在硬件电路设计中采取了隔离、去耦等硬件抗干扰措施。 在软件设计方面，系统采用嵌入式实时操作系统μC/OS-II，便于系统升级和维护。在系统硬件平台的基础上，根据设计要求对操作系统内核进行剪裁和移植，并对系统时钟节拍进行修改。结合硬件电路及系统控制要求，对系统启动代码进行修改；并根据系统对各个功能模块控制的时效性要求，对系统任务进行合理规划。为了说明系统采用该RTOS的可行性，对实时性要求最高的张力采集任务进行了实时性分析。对CAN通讯协议进行制定和编程实现，并对I2C、CAN和LCD驱动程序进行开发，另外，对每个任务的功能及控制流程和任务间及任务与中断间的信息通讯进行了说明。系统在软件方面也采用了一定的抗干扰技术，对硬件抗干扰进行补充。 最后，针对经纱张力的非线性和滞后性等复杂特性，对张力调节采用模糊参数自整定PID控制算法，设计出张力模糊参数自整定PID控制器。并在Matlab及Simulink工具下，对PID控制器下的张力算法及模糊参数自整定PID控制器下的张力算法进行仿真研究。而且对张力模糊PID控制算法在LPC2294中的实现进行了说明。关键词：ARM； μC/OS-II；喷气织机；送经卷取；模糊PID
上传时间： 2013-06-11
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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
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视频监控以其直观方便、准确、信息内容丰富而广泛应用于许多场合，已经渗透到交通、城市治安、国防等多种领域，甚至家庭安防，在人们的日常生活中扮演着越来越重要的作用。 由于传统的视频监控系统存在着结构复杂、稳定性可靠性不高、价格昂贵而且传输距离明显受限的缺点。近年来，随着计算机、网络、电子与通信、图像处理等技术的飞速发展，嵌入式网络视频监控技术应用而生。 本文针对视频监控系统的实际需求，结合嵌入式技术、图像处理技术和网络技术，设计并实现了一种实时性好、可靠性高、成本低的嵌入式网络视频监控系统。该系统以ARM9微处理器作为硬件平台，以具有开发资源丰富、免费等优势的Linux操作系统作为软件开发平台。该系统采用以太网作为网络传输介质，并使用TCP/IP网络协议。视频数据的传输协议选择了支持组播技术的RTP/RTCP传输协议，客户端在Linux下实现了基于SDL库视频显示。 论文首先描述了嵌入式系统与视频监控技术的发展及相关技术，分析了国内外视频监控系统的现状和发展趋势，对视频监控系统研究的背景和意义进行了阐述，并讨论了几种常见的视频监控解决方案，对几种目前流行的视频压缩算法进行了对比；然后，提出了嵌入式视频监控系统的软、硬件总体架构，并逐步对硬件平台和软件模块设计进行了选择和细化。其中，硬件平台根据视频数据采集以及处理需要选择了摄像头和存储器；软件设计中，首先完成了嵌入式系统的交叉开发环境搭建，针对ARM-Linux特性，完成了在开发板上操作系统和文件系统等移植，最后完成了Linux下V4L视频采集、JPEG图像压缩、RTP/RTCP网络传输、SDL库视频显示以及avi格式视频文件保存等。 此外，对系统构建过程中所用到的某些关键技木进行了较为详尽的探讨和研究，这对于从事相关科研工作的同仁们具有一定的参考价值。
上传时间： 2013-04-24
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三相spwm信号是由高频载波和三相调 制波比较而得的，三相svpwm信号也可理解为由高频载波和三相调制波比较而得，区别是前者的三相调制波是三相对称的正弦波，后者的三相调制波是三相对称的马鞍形波，马鞍形波由正弦波和一定幅值的三次谐波复合而成。但令人回味的是，svpwm的最初出现和发展却和以上思路大相径庭，其完全从空间矢量的角度出发，后来人们才发现svpwm和spwm的以上渊源[1]。至今svpwm已在三相或多相逆变器中得以广泛应用，其原因有两个，一是采用svpwm的逆变器输出相电压中的基波含量高于采用spwm的逆变器[2][3]，二是dsp的快速运算能力可以实时计算开关时间。但在实际应用svpwm时，往往对以下问题感到疑惑：svpwm算法的推导、开关向量的选择、dsp的实现、逆变器输出相电压有效值的大小。本文的内容将有助这些疑惑的解决，更灵活地应用svpwm算法。
上传时间： 2013-06-05
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机械手是自动装配生产线上必不可少的设备，它可以模拟人手臂的部分动作，按预定的程序、轨迹和要求，实现抓取、搬运和装配等工作。在减轻人的劳动强度和提高装配质量和在恶劣环境下作业等方面，起到了积极的作用。嵌入式系统是近年来发展起来的以应用为中心并且软硬件可裁剪的实时系统，它的特点是高度自动化，响应速度快等，非常适合于要求实时的和多任务的场合。 本文分析了机械手控制系统的功能要求，研究设计了一种基于ARM和DSP的机械手数控系统的方案。嵌入式ARM处理器，具有运行速度快、功耗低、程序设计灵活、外围硬件资源丰富等优点，但其很难在处理大数据量、复杂算法时保证系统的灵活性和实时性。DSP作为数字信号处理的核心器件，能够实时快速的完成控制算法运算，由于DSP普通输入输出口的高低电平变化周期最快只能到1微秒左右，不适合高速输入输出；FPGA芯片高速输入输出数据，时间可缩短至几十纳秒。另外利用FPGA可以方便的实现各种接口的逻辑时序，丰富的接口使得该系统能够方便的进行移植，扩展了该系统的应用领域，从而提升了其性价比，通过ARM处理器和DSP以及FPGA技术的有机结合，发挥各自的优势，使系统具有程序设计灵活、以太网通信、大容量存储、高速数据输出、可移植等特点，既满足高速机械手自动控制的要求，同时又具有一定的通用性。 通过本课题实践表明，基于ARM和DSP构建嵌入式数控系统的应用方案全可行、合理，同传统的人机交互系统设计相比，能大量地减轻研发任务，提高发速度，能够在短时间内得到控制性能优秀的数控系统。
上传时间： 2013-06-11
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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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遥感图像是深空探测和近地观测所得数据的重要载体，在军事和社会经济生活领域发挥着重要作用。由于遥感图像数据量巨大，它的存储和传输已成为遥感信息应用中的关键问题。图像压缩编码技术能降低图像冗余度，从而减小图像的存储容量和传输带宽，它的研究对于遥感图像应用具有重要的现实意义。CCSDS图像压缩算法是空间数据系统咨询委员会(CCSDS)提出的图像数据压缩算法。该算法复杂度较低，并行性好，适合于硬件实现，能实现对空间数据的实时处理，从而广泛应用于深空探测和近地观测。对于直接关系到军事战略、经济建设等方面的遥感图像的传输，必须对它进行加密处理。AES加密算法是由美国国家标准和技术研究所(NIST)于2000年发布的数据加密标准，它不但能抵抗各种攻击，保证加密数据的安全性，而且易于软件和硬件实现。本论文对CCSDS图像压缩算法和AES加密算法进行了研究，完成的主要工作包括： (1)研究了CCSDS图像压缩算法的原理和结构，用C语言实现了算法的编解码器，并与SPIHT算法和JPEG2000算法的性能进行了比较。 (2)研究了AES加密算法的原理和结构，用C语言实现了算法的加解密器。 (3)介绍了实现CCSDS图像压缩算法和AES加密算法的FPGA设计所选择的软件开发工具、开发语言和硬件开发平台。 (4)给出了CCSDS编码器的FPGA实现方法和实现性能。 (5)给出了AES加密器的FPGA实现方法和实现性能。 本文设计的CCSDS图像压缩和AES加密FPGA系统运用了流水线设计、高速内存设计、模块并行化设计和模块串行化设计等技术，在系统速度和资源面积上取得了较好的平衡，达到了预期的设计目的。
上传时间： 2013-07-15
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本文以星载图像数据的压缩与加密为背景，对CCSDS图像压缩算法和AES数据加密算法做了深入研究。文章的主要工作包括： (1)实现了CCSDS图像压缩算法的C程序，并且与SPIHT算法和JPEG2000算法在星载图像压缩领域做了简单的对比； (2)对原始CCSDS图像压缩算法进行了改进。实验结果表明，改进后的算法在提升算法性能的同时，降低了算法的复杂度； (3)研究了AES数据加密标准，并实现了该算法的C程序； (4)用VerilogHDL语言实现了CCSDS图像压缩算法和AES数据加密算法的编码器； (5)在FPGA硬件平台上，验证了这两种算法编码器的正确性和有效性。
上传时间： 2013-04-24
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