随着信息技术的发展，数字信号的采集与处理在科学研究、工业生产、航空航天、医疗卫生等部门得到越来越广泛的应用，这些应用中对数字信号的传输速度提出了比较高的要求。传统的基于ISA总线的信号传输效率低，严重制约着系统性能的提高。 PCI总线以其高性能、低成本、开放性、软件兼容性等众多优点成为当今最流行的计算机局部总线。但是，由于PCI总线硬件接口复杂、不易于接入、协议规范比较繁琐等缺点，常常需要专用的接口芯片作为桥接，为了解决这一系列问题，本文提出了一种基于FPGA的PCI总线接口桥接逻辑的实现方案，支持PCI突发访问方式，突发长度为8至128个双字长度，核心FPGA芯片采用ALTERA公司的CYCLONE FPGA系列的EP1C6Q240C8，容量为6000个逻辑宏单元，速度为-8，编译后系统速度可以达到80MHz，取得了良好的效果。 基于FPGA的PCI总线接口桥接逻辑的核心是PCI接口模块。在硬件方面，特别讨论了PCI接口模块、地址转换模块、数据缓冲模块、外部接口模块和SRAM DMA控制模块等五个功能模块的设计方案和硬件电路实现方法，着重分析了PCI接口模块的数据传输方式，采用模块化的方法设计了内部控制逻辑，并进行了相关的时序仿真和逻辑验证，硬件需要软件的配合才能实现其功能，因此设备驱动程序的设计是一个重要部分，论文研究了Windows XP体系结构下的WDM驱动模式的组成、开发设备驱动程序的工具以及开发系统实际硬件的设备驱动程序时的一些关键技术。 本文最后利用基于FPGA的PCI总线接口桥接逻辑中的关键技术，对PCI数据采集卡进行了整体方案的设计。该系统采用Altera公司的cyclone Ⅱ系列FPGA实现。
上传时间： 2013-07-24
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近年来微光、红外、X光图像传感器在军事、科研、工农业生产、医疗卫生等领域的应用越来越为广泛，但由于这些成像器件自身的物理缺陷，视觉效果很不理想，往往需要对图像进行适当的处理，以得到适合人眼观察或机器识别的图像。因此，市场急需大量高效的实时图像处理器能够在传感器后端对这类图像进行处理。而FPGA的出现，恰恰解决了这个问题。 近十年来，随着FPGA(现场可编程门阵列)技术的突飞猛进，FPGA也逐渐进入数字信号处理领域，尤其在实时图像处理方面。Xilinx的研究表明，在2000年主要用于DSP应用的FPGA的发货量，增长了50％；而常规的DSP大约增长了40％。由于FPGA可无比拟的并行处理能力，使得FPGA在图像处理领域的应用持续上升，国内外，越来越多的实时图像处理应用都转向了FPGA平台。与PDSP相比，FPGA将在未来统治更多前端(如传感器)应用，而PDSP将会侧重于复杂算法的应用领域。可以说，FPGA是数字信号处理的一次重大变革。 算法是图像处理应用的灵魂，是硬件得以发挥其强大功能的根本。”共轭变换”图像处理方法是一种新型的图像处理算法，由郑智捷博士上个世纪90年代初提出。这种算法使用基元形状(meta-shape)技术，而这种技术的特征正好具备几何与拓扑的双重特性，使得大量不同的基于形态的灰度图像处理滤波器可用这种方法实现。该种算法在空域进行图像处理，无需进行大量复杂的算术运算，算法简单、快速、高效，易于硬件实现。通过十多年来的实验与实践证明，在微光图像，红外图像，X光图像处理领域，”共轭变换”图像处理方法确实有其独特的优异性能。本篇论文就针对”共轭变换”图像处理方法在微光图像处理领域的应用，就如何在FPGA上实现”共轭变换”图像处理方法展开研究。首先在Matlab环境下，对常用的图像增强算法和”共轭变换”图像处理方法进行了比较，并且在设计制作“FPGA视频处理开发平台”的基础上，用VHDL实现了”共轭变换”图像处理方法的基本内核并进行了算法的硬件实现与效果验证。此外，本文还详细地讨论了视频流的采集及其编码解码问题以及I2C总线的FPGA实现。
上传时间： 2013-04-24
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数字超声诊断设备在临床诊断中应用十分广泛，研制全数字化的医疗仪器已成为趋势。尽管很多超声成像仪器设计制造中使用了数字化技术，但是我们可以说现代VLSI 和EDA 技术在其中并没有得到充分有效的应用。随着现代电子信息技术的发展，PLD 在很多与B 型超声成像或多普勒超声成像有关的领域都得到了较好的应用，例如数字通信和相控雷达领域。 在研究现代超声成像原理的基础上，我们首先介绍了常见的数字超声成像仪器的基本结构和模块功能，同时也介绍了现代FPGA 和EDA 技术。随后我们详细分析讨论了B 超中，全数字化波束合成器的关键技术和实现手段。我们设计实现了片内高速异步FIFO 以降低采样率，仿真结果表明资源使用合理且访问时间很小。正交检波方法既能给出灰度超声成像所需要的回波的幅值信息，也能给出多普勒超声成像所需要的回波的相移信息。我们设计实现了基于直接数字频率合成原理的数控振荡器，能够给出一对幅值和相位较平衡的正交信号，且在FPGA 片内实现方案简单廉价。数控振荡器输出波形的频率可动态控制且精度较高，对于随着超声在人体组织深度上的穿透衰减，导致回波中心频率下移的声学物理现象，可视作将回波接收机的中心频率同步动态变化进行补偿。 还设计实现了B 型数字超声诊断仪前端发射波束聚焦和扫描控制子系统。在单片FPGA 芯片内部设计实现了聚焦延时、脉宽和重复频率可动态控制的发射驱动脉冲产生器、线扫控制、探头激励控制、功能码存储等功能模块，功能仿真和时序分析结果表明该子系统为设计实现高速度、高精度、高集成度的全数字化超声诊断设备打下了良好的基础，将加快其研发和制造进程，为生物医学电子、医疗设备和超声诊断等方面带来新思路。
上传时间： 2013-06-18
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超声理论与技术的快速发展，使超声设备不断更新，超声检查已成为预测和评价疾病及其治疗结果不可缺少的重要方法。超声诊断技术不仅具有安全、方便、无损、廉价等优点，其优越性还在于它选用诊断参数的多样性及其在工程上实现的灵活性。 全数字B超诊断仪基于嵌入式ARM9+FPGA硬件平台、LINUX嵌入式操作系统，是一种新型的、操作方便的、技术含量高的机型。它具有现有黑白B超的基本功能，能够对超声回波数据进行灵活的处理，从而使操作更加方便，图象质量进一步提高，并为远程医疗、图像存储、拷贝等打下基础，是一种很有发展前景、未来市场的主打产品。全数字B型超声诊断仪的基本技术特点是用数字硬件电路来实现数据量极其庞大的超声信息的实时处理，它的实现主要倚重于FPGA技术。现在FPGA已经成为多种数字信号处理（DSP）应用的强有力解决方案。硬件和软件设计者可以利用可编程逻辑开发各种DSP应用解决方案。可编程解决方案可以更好地适应快速变化的标准、协议和性能需求。 本论文首先阐述了医疗仪器发展现状和嵌入式计算机体系结构及发展状况，提出了课题研究内容和目标。然后从B超诊断原理及全数字B超诊断仪设计入手深入分析了B型超声诊断仪的系统的硬件体系机构。对系统的总体框架和ARM模块设计做了描述后，接着分析了超声信号进行数字化处理的各个子模块、可编程逻辑器件的结构特点、编程原理、设计流程以及ARM处理模块和FPGA模块的主要通讯接口。接着，本论文介绍了基于ARM9硬件平台的LINUX嵌入式操作系统的移植和设备驱动的开发，详细描述了B型超声诊断仪的软件环境的架构及其设备驱动的详细设计。最后对整个系统的功能和特点进行了总结和展望。
上传时间： 2013-05-28
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基于嵌入式技术的远程监控系统可以达到动态、无死角的监控目的，可以对一些特殊环境进行远程监视和控制，且不受湿度、温度等条件的影响，广泛应用于军事、交通、智能家居、医疗监护等多个领域。可以解决传统监控系统将图像采集设备固定在一个地方而使监控范围有限，适用场合少等弊端。 本文设计了一款基于ARM和FPGA的远程监控系统。首先在对远程监控系统功能分析的基础上，设计了以ARM为主控制器和FPGA为辅助控制器的硬件电路，采用ARM芯片控制图像采集、速度采集、网络传输等干扰小的模块，采用FPGA芯片控制电机驱动、舵机驱动、电池监控等干扰大的模块，大大提高了系统的稳定性；其次设计了基于WinCE操作系统的图像采集、GPIO、PWM、外中断EINT-19的流接口驱动程序；同时设计了基于WinCE操作系统的图像采集及压缩、网络通信、车模速度采集的应用程序；FPGA内部逻辑电路采用Verilog语言完成电源监控、舵机控制、直流电机控制等功能。 本系统集图像采集和压缩、运动控制、网络传输于一体。其图像采集速度达30帧/秒，图像分辨率达640x480，JPEG压缩比达10：1，控制命令响应时间为1s，网络传输速率达10Mbps。其功能扩展容易，功耗低，体积小，抗干扰能力强，具有很好的市场前景。关键词：winCE；S3C2440A；FPGA；远程监控；流接口驱动
上传时间： 2013-04-24
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无线传感器网络是一项融合计算机技术、半导体技术、通信技术、传感器技术等的新兴技术，它在军事、工业、农业、建筑、医疗、交通等各个领域均有广阔的应用前景。无线传感器网络中包含众多关键技术，因此需要一种功能强大的节点支持网络的正常运行，为用户提供多功能的服务。 目前无线传感器网络节点的硬件平台绝大部分是基于单片机实现的，它们具有有限的存储和处理能力，只能完成简单的传感器数据采集、处理和转发功能。有少部分硬件平台采用32位的处理器，但是这些平台的价格昂贵或者灵活性较差，不利于无线传感器网络的实验研究及应用的拓展。 基于上述研究现状，本文设计并实现一个基于32位ARM处理器和Linux操作系统的无线传感器网络节点。该节点具有强大的存储、处理能力，而且成本和功耗较低，能够配合不同类型的传感器节点使用，便于二次开发，对于无线传感器网络各种理论和算法的验证及实现各种应用有重大意义。论文主要分为三部分： 1、无线传感器网络节点硬件设计：在分析现有硬件平台缺点的基础上，设计本文的无线传感器网络节点硬件结构，进行硬件选型并分析各个模块的结构和硬件原理，搭建好硬件平台。 2、无线传感器网络节点软件实现：根据设计的无线传感器网络节点硬件结构分析软件应包含的内容及层次结构。由于Linux支持多种体系结构、开源等优点，因此本文选择其作为无线传感器网络节点的操作系统，并分层次地实现基于Linux的整个软件系统，包括引导程序、内核、根文件系统、驱动程序。 3、无线传感器网络节点的应用：在1、2部分完成的基本功能上需要扩充具体的应用程序才能将该节点应用到实际环境中。这部分首先分析本文所实现的节点的几种典型应用场景，然后在该节点上实现几种常用的服务程序，最后设计并实现质心定位应用案例，展示了在此节点上可方便地实现功能扩充和特定应用开发，同时也说明了该节点强大的功能。
上传时间： 2013-04-24
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条码技术是随通信技术，计算机技术的发展应运而生的自动识别技术的一种。根据二进制编码规则对应形成的由对光反映率不同的条、空组成的图形，经光电扫描识读器扫描，将采集的信息经处理器进行处理，从而达到自动识别的目的。条码技术自出现以来，得到了人们的普遍关注，发展十分迅速，已广泛用于交通运输、商业、医疗卫生、制造业、仓储业、邮电业等领域，极大的提高了数据采集和信息处理的速度，提高了工作效率，并为管理的科学化、信息化和现代化作出了贡献。目前常用的是一维条码，但一维条码最大的弱点就是表征的信息量是有限的，需要依赖外部数据库支持，离开这个数据库条码本身就没有意义了。二维条码克服了这一弱点，它是在一维条码基础上形成的高密度、高信息量的条码，可以将大量信息在小区域内编码，它本身就是一个完整的数据文件，是实现证件、卡片等信息存储、携带并可以通过机器自动识读的理想方法。 本课题采用流行的嵌入式技术，采用S3C44BOX作为二维条码PDF417识别器的数据采集终端，该终端内嵌μC/OS-Ⅱ操作系统，将应用分解成多任务，简化了应用系统软件设计；使控制系统的实时性得到了保证，提高了系统的可靠性和稳定性；同时也增强了系统的可扩展性和产品开发的可延续性。 本课题的主要任务是PDF417(Portable Data File)二维条码图像的识别。先由扫描仪或照相机获取二维条码的原始图像，再由PC(Personal Computer)计算机中的图象处理程序对图象数据进行处理，然后在条码中定位单个码字符号的图像，利用算法识别出单个码字符号。本文在条码图像的预处理方面进行了算法改进，取得了较好的成果，能够有效的去掉干扰噪声和图像定位。通过实验结果表明：本课题研究的二维条码识别系统是比较令人满意的。
上传时间： 2013-08-01
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随着工业技术的不断发展，以及人对安全防范意识的逐渐加强，视频监控系统已经成为人们在生产、生活中必不可少的一个部分。特别是近年来，随着计算机技术的发展、宽带的普及、图像处理技术的提高，视频监控在越来越广泛地渗透到教育、娱乐、医疗、运动等各个领域。视频监测系统已经成为当今可视化领域的一个新的开发热点。许多应用领域对于视频监控系统提出了更高更新的要求，如何经济有效地实现特定环境所需的监控功能，给我们提出了新的课题。 本文设计和实现了基于ARM9和Linux操作系统的嵌入式视频监控系统，实现视频图像的采集、压缩和传输。文章结合嵌入式技术、图像压缩技术和网络技术，设计了一种基于嵌入式的网络视频监控系统。 本文首先研究了视频监控系统的发展现状及今后发展趋势，详细分析了嵌入式监控系统的基本原理和性能要求，提出了系统的设计的总体方案。在硬件设计方面，系统采用三星公司的S3C2410A作为嵌入式处理器，配合外围硬件电路构成嵌入式核心板。系统采用模块化设计方案，将硬件划分为三大模块：主控器与储存器模块；电源时钟复位电路模块；外围接口电路模块。在论文中对各个部分进行了详细的介绍。完成了核心板的硬件设计后，接下来介绍如何构建嵌入式监控系统的软件平台，包括成功的移植Linux操作系统；嵌入式Linux下USB接口摄像头驱动的接口和实现。最后在基于嵌入式Linux系统的平台上完成应用程序的设计，完成视频图像的采集、压缩、传输，这部分主要完成的工作有：如何使用Video4Linux API库函数实现图像采集；如何实现视频流的软件压缩；如何保证视频流数据的实时传输。 本文实现了一种体积小、成本低廉、数字化的监控解决方案。该系统可满足监控系统对数据传输可靠性和实时性的要求，具有广泛的应用价值。
上传时间： 2013-07-10
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随着科学技术的进步以及人民生活水平的日益提高，人均寿命日益延长，社会将进入老龄化，老人的医疗护理需求将很大。一方面老年病人更愿意接受家庭环境下的护理，另一方面从长远来看，对人体生理参数指标的监测与记录对现代人身体变化状况的研究具有深远意义。因此，本文设计了基于ARM人体生理参数监测系统终端和与之配套的专业医疗机构服务系统。 终端通过以太网接入到INTERNET，利用TCP/IP协议进行传输，实现生理参数信号的远程采集与传输。在医疗端给出针对不同终端客户的医疗建档和服务。 1．文章介绍了人体生理参数(改参数包括血压，脉搏波，体温)的生物信号转为电信号的医理模型，然后根据医理模型得到数学模型和物理模型。 2．给出终端硬件设计的实现。文章对终端采用的三星公司的S3C2440微处理器进行了介绍，并且实现了对终端系统中的AD数据采集、LCD液晶屏和触摸屏的搭建、储器的扩张、源系统的设计、网络连接电路的硬件开发。这种基于ARM嵌入式处理器S3C2440及Linux操作系统的实现方案，经过实验检验了其工作的可行性。 3．终端的嵌入式系统的软件实现。实现了终端主要模块中的液晶显示屏、触摸屏、AD、网络芯片等在嵌入式linux环境下驱动的编写。同时，本文对终端的应用程序的各个功能模块的设计方法的进行了详细介绍。 4．服务器端的软件系统实现。对各个医疗模块数据库的构建也给出了详细的介绍。 最后文章得到结论：基于以太网的人体生理参数采集系统能够充分利用Internet的优势，提高人们对自身身体变化的关注度，因而为远程医疗、家庭保健、专家会诊等新兴的医疗技术提供良好的基础支持。
上传时间： 2013-04-24
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心血管疾病是当今世界危害人类健康的头号杀手，主要由高血压和动态粥样硬化等病症引起，早期这些病症不明显，但是一些相关的参数都己发生变化。因此通过检测这些参数就可以及早诊断出心血管疾病的潜在危险，也可以评估病人的病况和预示疾病的程度。因此若能及时检查这些参数就可以及早诊断出心血管疾病的潜在危险，为其预防和治疗争取了宝贵的时间。大量的临床实测结果证实，脉搏波的波形特征与心血管疾病密切相关。因此，系统通过检测脉搏信号来检测心血管参数。 便携式医疗仪器具有很大的市场，医疗仪器已从传统的PC和工业控制计算机转向嵌入式计算机系统。随着微处理器运算能力的增加，ARM微处理器及其优越的性能必将成为心血管检测系统的的主要平台。本系统采用三星ARM920作为处理器，通过脉搏传感器采集脉搏信号，并基于嵌入式Linux操作系统来实现。系统可实时显示脉搏波波形，选择显示心血管参数。本论文详细阐述了如何通过检测脉搏波来计算心血管参数；具体分析了系统的硬件平台；主要论述了软件的实现，包括bootload的移植，嵌入式Linux系统的移植，驱动程序的移植；应用程序的编写；基于QT的图形界面开发。采用高性能的ARM处理器作为系统的控制核心，不但能实时检测到脉搏信号，并对信号进行分析处理，而且集成了丰富的外设接口，有利于整个系统的集成。进一步提高通过脉搏波信号计算心血管参数的精度，系统的集成化和小型化，对参数异常处理的进一步处理是今后工作的发展趋势。 随着医疗卫生事业的发展，心血管疾病的预防和治疗急需解决，心血管检测系统具有广阔的市场空间，不仅适合临床使用，也适合普通家庭的应用。
上传时间： 2013-04-24
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