随着计算机技术、通信技术的飞速发展和3C(计算机、通信、消费电子)的融合,嵌入式系统已经渗透到各个领域。在32位嵌入式微处理器市场上,基于ARM(Advanced RISC Machine)内核的微处理器在市场上处于绝对的领导地位,因此追踪ARM技术的发展趋势显得尤为重要。在嵌入式操作系统的选择上,Linux一直因其内核精简、代码开放、易于移植等特点受到广大嵌入式系统工程师的青睐。另外,嵌入式系统一旦具备网络接入功能,其信息处理能力更加强大,因此有必要为嵌入式系统构建Web服务器。 本文主要目的是研究基于ARM的嵌入式Linux开发平台构建,并在此基础上进行网络应用程序的开发。 文章深入剖析了ARM9的体系结构,介绍了基于ARM9的S3C2410开发板的特性及资源;阐述了嵌入式操作系统的相关知识及嵌入式Linux移植的基本方法;搭建了移植所需要的开发环境,主要包括在宿主机Linux操作系统下编译arm-linux交叉编译工具等;然后详细阐述了嵌入式Linux开发平台的构建过程,包括对BootLoader的分析和移植,Linux2.6内核的结构分析、代码修改以及内核裁减、配置和移植,网卡驱动程序的移植,以及根文件系统的创建。按文中提供的方法和技巧可以很方便的建立一个ARM-Linux开发平台。 文章最后给出了基于所建平台的网络应用,即在上述所建的软硬件平台上创建Web服务器Boa,并基于Boa进行应用开发。最终实现了基于Boa嵌入式Web服务器的服务器端表单处理程序,实现了PC机与目标板的动态网页交互功能,并且,通过PC机IE浏览器可以直接控制目标板上的硬件和可执行程序,以实现对目标板的远程监控功能。
上传时间: 2013-04-24
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飞思卡尔s12x单片机开发的基础教程,各个模块的介绍.
上传时间: 2013-05-21
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随着计算机网络与嵌入式控制技术的迅速发展,作为传统运输行业的铁路系统对此也有了新的要求,列车通信网络应运而生。经过多年的发展,国际电工委员会(IEC)为了规范列车通信网络,于1999年通过了IEC61375-1标准。该标准将列车通信网络分为两条总线:绞线式列车总线(WTB)和多功能车辆总线(MVB)。MVB是一个标准通信介质,为挂在其上的设备传输和交换数据。而多功能车辆总线控制器(MVBC)是MVB与MVB实际物理层之间的接口,其主要实现MVB数据链路层的功能。由于该项关键技术仍被国外公司垄断,因此开发具有自主知识产权的MVBC迫在眉睫。 鉴于上述原因,本文深入研究了IEC61375-1标准。根据MVBC的技术特点,本文提出了使用FPGA来实现其具体功能的方案。挂在MVB总线上的设备分为五类,他们的功能各不相同。而支持4类设备的MVBC具有设备状态、过程数据、消息数据通信和总线管理功能,并且兼容2类和3类设备。本文的目的就是用FPGA实现支持4类设备的MVBC。 本文采用自顶向下的设计方法。整个MVBC主要划分为:编码模块、译码模块、冗余控制模块、报文分析单元、通信存储控制器、主控制单元、地址逻辑模块。在整个开发流程中,使用Xilinx的ISE集成开发环境。使用Verilog HDL硬件描述语言对上述各个模块进行RTL级描述,并用Synplify Pro进行综合。最后,在ModelSim中对各个模块进行了布线后仿真和验证。 在实验室条件下,通过严格的仿真验证后,其结果证明了本文设计的模块达到了IEC61375-1标准的要求。因此,用FPGA实现MVBC这一方案具有可操作性。 关键词:列车通信网;多功能车辆总线;多功能车辆总线控制器;现场可编程门阵列
上传时间: 2013-07-18
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随着图像处理技术的不断发展,图像处理技术在国民经济和社会生活的各个方面都得到了广泛的运用。与此同时,人们对图像处理的要求也越来越高。传统的数字图像处理器件主要有专用集成芯片(Application Specific Integrated Circuit)和数字信号处理器(Digital Signal Process)。进入20世纪以来,伴随着半导体技术的发展,现场可编程门阵列FPGA以其应用灵活、集成度高、功能强大、设计周期短、开发成本低的特点,越来越多地被应用在图像处理领域。大量实践证明,FPGA的并行处理能力与流水线作业能显著地提高图像处理的速度,因此基于FPGA的图像处理系统有着广阔的发展前景。 本文研究的是一个在嵌入式视频监控系统下的图像预处理子系统。首先实现了一个通用可重复配置的图像处理算法研究硬件平台,完成图像的采集、接收、处理、存储、输出等功能。由于FPGA本身具有完全的可重复配置性,所以该架构的硬件平台可以很方便的升级和重复配置。其次在该平台上,本文使用Verilog HDL硬件语言在FPGA芯片上实现了多种图像预处理算法。在实现过程中,为了充分发挥FPGA在并行处理方面的强大功能,本文对算法做了一定的改进,使其尽量能使用并行处理的方式来完成。实验结果表明,本图像预处理系统能在毫秒级高速地完成多种图像算法,完全能够满足视频监控系统50帧/秒的输出要求。 最后根据视频监控系统在实际运用中出现的噪声类型多样化的情况,我们设计了一种基于反馈理论的图像处理效果控制模块。该模块能通过对处理后图像峰值信噪比(PSNR)的分析,控制FPGA对下一幅图像的噪声采用更有针对性的图像处理方法。
上传时间: 2013-05-20
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固态硬盘是一种以FLASH为存储介质的新型硬盘。由于它不像传统硬盘一样以高速旋转的磁盘为存储介质,不需要浪费大量的寻道时间,因此它有着传统硬盘不可比拟的顺序和随机存储速度。同时由于固态硬盘不存在机械存储结构,因此还具有高抗震性、无工作噪音、可适应恶劣工作环境等优点。随着计算机技术的高速发展,固态硬盘技术已经成为未来存储介质技术发展的必然趋势。 本文以设计固态硬盘控制芯片IDE接口部分为项目背景,通过可编程逻辑器件FPGA,基于ATA协议并使用硬件编程语言verilog,设计了一个位于设备端的IDE控制器。该IDE控制器的主要作用在于解析主机所发送的IDE指令并控制硬盘设备进行相应的状态迁移和指令操作,从而完成硬盘设备端与主机端之间基本的状态通信以及数据通信。论文主要完成了几个方面的内容。第一:论文从固态硬盘的基本结构出发,分析了固态硬盘IDE控制器的功能性需求以及寄存器传输、PIO传输和UDMA传输三种ATA协议主要传输模式所必须遵循的时序要求,并概括了IDE控制器设计的要点和难点;第二:论文设计了IDE控制器的总体功能框架,将IDE控制器从功能上分为寄存器部分、顶层控制模块、异步FIFO模块、PIO控制模块、UDMA控制模块以及CRC校验模块六大子功能模块,并分析了各个子功能模块的基本工作原理和具体功能设计;第三:论文以设计状态机流程和主要控制信号的方式实现了各个具体子功能模块并列举了部分关键代码,同时给出了主要子功能模块的时序仿真图;最后,论文给出了基于PIO传输模式和基于UDMA传输模式的具体指令操作流程实现,并通过SAS逻辑分析仪和QuartusⅡ对IDE控制器进行了功能测试和分析,验证了本论文设计的正确性。
上传时间: 2013-07-31
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图像是人类智能活动重要的信息来源之一,是人类相互交流和认识世界的主要媒体。随着信息高速公路、数字地球概念的提出,人们对图像处理技术的需求与日剧增,同时VLSI技术的发展给图像处理技术的应用提供了广阔的平台。图像处理技术是图像识别和分析的基础,所以图像处理技术对整个图像工程来说就非常重要,对图像处理技术的实现的研究也就具有重要的理论意义与实用价值,包括对传统算法的改进和硬件实现的研究。仿生算法的兴起为图像处理问题的解决提供了一条十分有效的新途径;FPGA技术的发展为图像处理的硬件实现提供了有效的平台。 @@ 本文在详细介绍邻域图像处理算法及其数据结构、遗传算法和蚁群算法基本原理的基础上,将其应用于图像增强和图像分割的图像处理问题之中,并将其用FPGA技术实现。论文中采用遗传算法自适应的确定非线性变换函数的参数对图像进行增强,在采用FPGA来实现的过程中先对系统进行模块划分,主要分为初始化模块、选择模块、适应度模块、控制模块等,然后利用VHDL语言描述各个功能模块,为了提高设计效率,利用IP核进行存储器设计,利用DSP Builder进行数学运算处理。时序控制是整个系统设计的核心,为尽量避免毛刺现象,各模块的时序控制都是采用单进程的Moore状态机实现的。在图像分割环节中,图像分割问题转换为求图像的最大熵问题,采用蚁群算法对改进的最大熵确定的适应度函数进行优化,并对基于FPGA和蚁群算法实现图像分割的各个模块设计进行了详细介绍。 @@ 对实验结果进行分析表明遗传算法和蚁群算法在数字图像处理中的使用明显改善了处理的效果,在利用FPGA实现遗传算法和蚁群算法的整个设计过程中由于充分发挥了FPGA的并行计算能力及流水线技术的应用,大大提高算法的运行速度。 @@关键词:图像处理;遗传算法;蚁群算法;FPGA
上传时间: 2013-06-03
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随着中国二代导航系统的建设,卫星导航的应用将普及到各个行业,具有自主知识产权的卫星导航接收机的研究与设计是该领域的一个研究热点。在接收机的设计中,对于成熟技术将利用ASIC芯片进行批量生产,该芯片是专用芯片,一旦制造成型不能改变。但是对于正在研究的接收机技术,特别是在需要利用接收机平台进行提高接收机性能研究时,利用FPGA通用可编程门阵列芯片是非常方便的。在FPGA上的研究成果,一旦成熟可以很方便的移植到ASIC芯片,进行批量生产。本课题就是基于FPGA研究GPS并行捕获技术的硬件电路,着重进行了其中一个捕获通道的设计和实现。 GPS信号捕获时间是影响GPS接收机性能的一个关键因素,尤其是在高动态和实时性要求高的应用中或者对弱GPS信号的捕获方面。因此,本文在滑动相关法基础上引出了基于FFT的并行快速捕获方法,采用自顶向下的方法对系统进行总体功能划分和结构设计,并采用自底向上的方法对系统进行功能实现和验证。 本课题以Xilinx公司的Spartan3E开发板为硬件开发平台,以ISE9.2i为软件开发平台,采用Verilog HDL编程实现该系统。并利用Nemerix公司的GPS射频芯片NJ1006A设计制作了GPS中频信号产生平台。该平台可实时地输出采样频率为16.367MHz的GPS数字中频信号。 本课题主要是基于采样率变换和FFT实现对GPS C/A码的捕获。该算法利用平均采样的方法,将信号的采样率降低到1.024 MHz,在低采样率下利用成熟的1024点FFT IP核对C/A码进行粗捕,给出GPS信号的码相位(精度大约为1/4码片)和载波的多普勒频率,符合GPS后续跟踪的要求。 同时,由于FFT算法是以资源换取时间的方法来提高GPS捕获速度的,所以在设计时,合理地采用FPGA设计思想与技巧优化系统。基于实用性的要求,详细的给出了基于FFT的GPS并行捕获各个模块的实现原理、实现结构以及仿真结果。并达到降低系统硬件资源,能够快速、高效地实现对GPS C/A码捕获的要求。 本研究是导航研究所承担的国家863课题“利用多径信号提高GNSS接收机性能的新技术研究”中关于接收机信号捕获算法的一部分,对接收机的设计具有一定的参考价值。
上传时间: 2013-07-22
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通用异步收发器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter,UART)是一种能同时支持短距离和长距离数据传输的串行通信接口,被广泛应用于微机和外设之间的数据交换。像8251、NS8250、NS16550等都是常用的UART芯片,但是这些专用的串行接口芯片的缺点是数据传输速率比较慢,难以满足高速率数据传输的场合,而更重要的就是它们都具有不可移植性,因此要利用这些芯片来实现PC机和FPGA芯片之间的通信,势必会增加接口连线的复杂程度以及降低整个系统的稳定性和有效性。 本课题就是针对UART的特点以及FPGA设计具有可移植性的优势,提出了一种基于FPGA芯片的嵌入式UART设计方法,其中主要包括状态机的描述形式以及自顶向下的设计方法,利用硬件描述语言来编制UART的各个子功能模块以及顶层模块,之后将其集成到FPGA芯片的内部,这样不仅能解决传统UART芯片的缺点而且同时也使整个系统变得更加具有紧凑性以及可靠性。 本课题所设计的LIART支持标准的RS-232C传输协议,主要设计有发送模块、接收模块、线路控制与中断仲裁模块、Modem控制模块以及两个独立的数据缓冲区FIFO模块。该模块具有可变的波特率、数据帧长度以及奇偶校验方式,还有多种中断源、中断优先级、较强的抗干扰数据接收能力以及芯片内部自诊断的能力,模块内分开的接收和发送数据缓冲寄存器能实现全双工通信。除此之外最重要的是利用IP模块复用技术设计数据缓冲区FIFO,采用两种可选择的数据缓冲模式。这样既可以应用于高速的数据传输环境,也能适合低速的数据传输场合,因此可以达到资源利用的最大化。 在具体的设计过程中,利用Synplify Pro综合工具、ModelSim仿真工具、ISE集成的软件开发环境中对各个功能模块进行综合优化、仿真验证以及下载实现。各项数据结果表明,本课题中所设计的UART满足预期设计目标。
上传时间: 2013-08-02
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数字图像处理技术是信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一。目前,数字图像处理技术被广泛应用于航空航天、通信、医学及工业生产等领域中。数字图像处理的特点是处理的数据量大,处理非常耗时,本文研究了在FPGA上用硬件描述语言实现图像处理算法,通过功能模块的硬件化,解决了视频图像处理的速度问题。随着微电子技术的高速发展,FPGA为数字图像信号处理在算法、系统结构上带来了新的方法和思路。 本文设计的基于FPGA的图像处理系统,是一个具有视频图像采集、图像处理、图像显示功能的图像处理系统。该系统采用Altera公司FPGA芯片作为中央处理器,由视频解码模块、图像处理模块、视频编码模块组成。模拟视频信号由CCD传感器送入,经视频解码芯片SAA7113转换成数字视频信号后,图像处理模块完成中值滤波和边缘检测这两种图像处理算法,视频编码芯片SAA7121将数字视频信号转换成模拟视频信号输出。 整个设计及各个模块都在Altera公司的开发环境QuartusⅡ以及第三方仿真软件Modelsim上进行了仿真及逻辑综合。仿真结果表明,使用FPGA硬件处理图像数据不仅能够获得良好的处理效果,处理速度也远远高于软件法处理的方法。
上传时间: 2013-04-24
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通信与信息技术行业飞速发展,已成为我国支柱产业之一。随着该行业的迅速发展,社会对具备实际动手能力人才的需求也不断增加,高校通信教学改革势在必行。在最初的通信原理实验设备中每个实验独立占用一块硬件资源,随着EDA技术的发展,实验设备厂商将CPLD/FPGA技术作为独立的一项实验内容,加入到通信原理实验设备中。FPGA技术具备集成度高、速度快和现场可编程的优势,适合高集成度和高速的时序运算。本文总结现有通信原理实验设备的优缺点,采用FPGA技术设计出集验证性和设计性于一体,具备较高的综合性和系统性的通信原理实验系统。 本系统提供了一个开放性的硬件、软件平台,从培养学生实际动手能力出发,利用FPGA在通用的硬件上实现所有实验内容。学生在本系统上除了能完成已固化的实验内容,还可以实现电子设计开发和验证。这对培养学生的实践能力大有裨益。 本文结合数字通信系统基本模型,把基于FPGA的通信原理实验系统划分为信号源模块、发送端模块、信道仿真模块、接收端模块和同步模块几部分。其中,模拟信号源采用DDS技术,能够生成非常高的频率精度,可作为任意波形发生器。发送端和接收端模块结合到一起组成多体制调制解调器,形成多频段、多波形的软件无线电系统。载波同步采用全数字COSTAS环提取技术,具备良好的载波跟踪特性,利用对载波相位不敏感 的Gardner算法跟踪位同步信号。 本文首先介绍了通信原理实验系统的研究现状和意义;然后根据通信系统模型从《通信原理》各个章节中提炼出各模块的实验内容,分别列出各实验的数字化实现模型;继而根据各模块资源需求选取合适FPGA芯片,并给出硬件设计方案;最后,给出各模块在FPGA上具体实现过程、系统测试结果及分析。测试和实际运行结果表明设计方法正确,且功能和技术指标满足设计要求。 关键词:通信原理,实验系统,FPGA,DDS,多体制调制解调,全数字COSTAS环,位同步
上传时间: 2013-07-07
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