基于FPGA的线型CCD高速驱动采集一控制板设计摘要：线型CCD图像传感器在工业检测、图像测量和机器视觉等方面有着广泛的应用。本文针对CCD测量应用系统中的前端处理、驱动控制和信号采集，设计制作了一款基于FPGA的高速驱动采集 体化控制板。该控制板选用了Altera公司的Cyclone系列FPGA和TI公司的专用图像信号处理芯片VSP5010，由FPGA对VSP5010进行配置，生成双路CCD驱动脉冲，控制接收A/D变换后的图像数据，并以适当的接口方式将采集数据送入计算机以便进行后期处理。该控制板将CCD的驱动脉冲产生和图像数据采集集于一体，有效简化了CCD测量应用系统前端的外部电路设计，提高了图像数据采集速率和质量，并具有灵活性强，易于扩展等特点。关键词：线型CCD：FPGA：AFE：驱动：数据采集
上传时间： 2022-06-22
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本文主要针对CCD相机中的数据采集、传输及显示的需要，设计了基于USB的相应系统。该系统设计工作包括硬件和软件两个部分，硬件部分选用了Cypress公司的CY7C68013A作为USB通讯芯片，负责接收由A/D转换得到的图像数据，并通过其实现与PC机之间的USB数据通信。本系统设计的主要工作难点是系统软件的设计，包括固件程序、USB驱动程序和应用程序的设计三部分。其中，固件程序在Keil uVision2环境中开发；而USB驱动程序则通过编写inf驱动文件和设计GPIF波形，对CY7C68013A的GPIF（通用可编程接口）进行编程，实现了硬件上的识别和数据的高速传输；PC机上的应用程序利用Visual C++.net2003开发，通过调用EZ-USB FX2LP的CyUSB.sys驱动文件和CyAPL.lib程序库，完成了与硬件之间的数据传输，并能够在应用程序主界面上显示所采集的图像信息。本文最后对系统进行了测试，并与国外产品作了对比。测试的各性能参数结果表明采用USB实现CCD和主机之间的通讯，满足了相机对数据快速稳定传输的实时性要求，同时也符合了相机操作简单方便的实用性要求。
上传时间： 2022-06-23
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本系统基于STM32f103系列芯片。整套系统分为两个采集从机节点，和一个接收主机基站。从机节点采集温度、湿度、二氧化碳浓度、光照强度和PH值，这五个环境参数。采集完成，通过Lora模块传输参数到主机基站，进行显示。本套系统还具有声光报警功能，以及备用能源方案。还有一个MATLAB制作的上位机显示界面可提供显示。
上传时间： 2022-07-01
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近年来，随着科学技术尤其是电子信息技术的飞速发展，人类对数据采集的需求也不断增加，数据采集系统已经被广泛的应用于民生、医疗、国防、教育、科技等各个领域，高速数据采集技术的研究是整个数据采集系统的难点和重点。数据采集系统和我们的生活息息相关，并且高采样率的数据采集系统已经在很多场合得到应用。比如在航空航天领域，火管喷气流量的动态测量，风洞测试中对不同物理量的信息采集，以及卫星遥感遥测等场合均需要实时分析和控制采集来的大量高速数据信息。又比如在生物光潜分析、医用CT三维重建系统以及散裂中子源的光通信等研究中也要求在非常短的时间内处理非常庞大的试验数据。还有在气象、雷达、地震预报等领域，工程师们会根据这些应用场合中信号实时性强、传输速度快的特点，通过获取一种能够完全记录现场信号的设备，并利用这些设备获取实验数据的手段，来构建各类模型和实物系统，因此数据采集中的速度、实时性、可靠性以及存储特性都是这些领域所要研究和关注的问题]。
上传时间： 2022-07-11
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本课题给出了一种基于高速PCI总线、以FPGA为核心处理器和控制器的高分辨率实时图像处理系统，该系统可实现对高分辨率高帧率图像（1024*768@60HZ）的实时采集、处理以及输出。本文首先给出了高分辨率实时图像处理系统的系统方案，然后介绍了高分辨率实时图像处理卡的详细设计方案。本文的重点在于介绍高分辨率实时图像处理系统的FPGA控制逻辑设计，主要研究了该数字图像处理系统中影响系统实时处理速度的数据流控制技术，如PCI接口控制、FPGA与外部RAM的高速读写控制、图像的采集预处理，图像的输出控制等，本文还介绍了高分辨率实时图像处理卡的上位机应用程序设计与实现，本文的最后介绍了系统的调试及应用。验证结果表明，本文所设计的接口模块可以很好地应用在高分辨率实时图像处理系统中，采用这些接口模块，系统能有效完成上述的图像数据流控制功能。
上传时间： 2022-07-27
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移动机器人是机器人研究领域中重要的一个分支，智能移动机器人集人工智能、智能控制、信息处理、图象处理、检测与转换等专业技术为一体，跨计算’机、自动控制、机械、电子等多学科，成为当前智能机器人研究的重点之一。路径规划是移动机器人研究的一个基本而又极其重要的课题。灵活有效的路径规划算法能够帮助机器人适应各种复杂的环境，大大提高机器人的应用领域，尤其是使移动机器人具备自动识别环境的能力，能在未知环境下完成一定的工作。 本文的主要任务是以LEGO Technic组件为本体，重新设计一个控制器，并据此研究移动机器人的避障和路径规划策略。为满足移动机器人避障的实时性、准确性要求，需要有一个功能完善的硬件平台，实现信息采集、处理以及避障的策略。本文设计了一套移动机器人控制器，该控制器以DSP TMS320F2407A为核心，辅之以相应的外围电路、传感器、人机交互、串行通信和电源等模块。车体动力学实验及避障实验结果验证了本文所设计的控制器的性能。 在对移动机器人的避障策略的研究过程中，采用了基于虚拟力场法的位置闭环控制方法，这种方法简化了传统避障方法的数学运算过程，提高了机器人对障碍物的反应速度。最后，设计了一套实验系统，进行相应的避障方法实验。结果表明，所设计的控制器能够完成基本的实时避障功能。
上传时间： 2013-06-30
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JPEG 2000是为适应不断发展的图像压缩应用而出现的新的静止图像压缩标准，小波变换是JEPG 2000核心算法之一。小波变换是一种可达到时(空)域或频率域局部化的时频域或空频域分析方法，其多尺度分解特性符合人类的视觉机制，更加适用于图像信息的处理。提升小波变换是一类不采用傅立叶变换做为主要分析工具的小波变换新方法，提升小波变换的提出大大简化了小波变换的计算，使其在实时信号处理领域得到广泛的应用。通过提升的方法很容易构造一般的整数小波变换，由于图像一般用位数较低的整数表示，整数小波变换可以将为整数序列的图像矩阵映射成整数小波系数矩阵，这就大大简化了小波变换的硬件电路设计。在当今数字化和信息化时代背景下，研究具有高速硬件处理功能的可变程逻辑器件在图像压缩算法领域的应用已经成为当今研究的热点。 本文旨在探讨和研制基于FPGA的小波变换模块的可能性和方法。本文采用Xilinx公司的Spartan-Ⅲ系列芯片，根据JPEG 2000推荐无损提升小波算法和有损提升小波算法，设计图像压缩系统的小波变换模块。主要工作如下： 第一部分介绍了传统小波分析理论和提升小波分析理论。包括连续小波时频局域性的特征，离散小波变换系数的意义，多分辨分析引出的构造小波基的系统方法和计算离散小波的快速算法等。重点放在介绍正交小波和双正交小波的构造方法，并介绍了数字图像在小波域的特点。讨论了提升小波变换的基本思想，讨论了用提升方法构造小波基以及传统小波变换的提升实现，讨论了整数小波变换。 第二部分介绍了FPGA结构及其设计流程。介绍了FPGA/CPLD器件的特征、发展趋势及FPGA/CPLD基本结构，然后重点介绍了本文用到的Xilinx公司Spartan-Ⅲ系列芯片的结构特点，以及Xilinx的FPGA开发软件ISE，最后介绍了硬件描述语言VHDL语言的特点。 最后一部分是本论文研究的主要内容，即JPEG 2000中最核心的算法-提升格式小波变换的一维变换模块设计和二维变换模块设计。一维提升小波变换模块采用两种不同的电路结构进行设计-低速低功耗的串行流水线结构和高速高功耗的并行阵列结构。同样，二维小波变换模块也采用了两种不同的电路结构进行设计-低速低功耗的折叠结构和高速高功耗的串行结构。 文章对提升小波变换的FPGA实现中的大量细节问题进行了讨论，给出了每种结构提升小波变换模块的电路原理图，并对原理图进行了仿真测试，仿真测试结果不仅表明了模块功能的正确性，而且表明不同小波模块可以满足相应领域的实际要求。
上传时间： 2013-06-08
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基于电子鼻技术和嵌入式技术的智能乙醇电子鼻系统是针对乙醇气体浓度检测的集成系统，可以在规定的温度、湿度和气压条件下，分析测量出气体中乙醇含量，具有广阔的应用前景。本文中智能乙醇电子鼻系统的研制涉及到测量人体肺深部气体中的乙醇含量，即呼出气体中的乙醇含量BrA.(breat.alcoho.concentration)，然后根据比例关系得出人体血液中的乙醇含量BAC(bloo.alcoho.concentration)，本文的研究内容如下： 第一章提出了课题来源及研究意义；在此基础上分析电子鼻技术和嵌入式技术的国内外研究现状，涉及到乙醇电子鼻、气敏传感器，以及嵌入式操作系统等技术；然后根据这些技术特点，确定了本文的研究内容和实施路线；最后，给出了论文的框架结构。 第二章分析系统需求，结合嵌入式技术理论，确定系统硬件方案和软件方案；在硬件方案中涉及到信息的处理、存储、通信等，在软件方案中涉及到嵌入式操作系统、文件系统、GUI系统的选择；对于乙醇电子鼻传感器方案，详细论述了乙醇燃料电池的工作过程及原理；最后，制定了智能乙醇电子鼻系统的总体技术及实施方案。 第三章着重阐述了系统的硬件设计过程，采用模块化思想，分阶段、分步骤地设计了硬件电路：分别从中央处理单元、信息采集及预处理、数据显示及报警、数据通信、数据存储、人机交互这六个方面，详细描述了硬件电路的工作过程和原理；至此，搭建出了硬件平台。 第四章主要描述了系统的软件设计过程，按照软件开发的流程，从系统引导代码BootLoader的编写，到嵌入式操作系统μClinux的移植，再到文件系统JFFS2的移植，最后到MiniGUI图形库的移植，都一一详细论述了实现过程；至此，搭建出了系统的软件平台。 第五章基于搭建的软件平台，阐述了系统相关驱动程序的开发过程、操作界面和应用程序的设计过程，给出了系统的界面图与操作流程图，明确体现了系统的功能模块；至此，完成了智能乙醇电子鼻系统的驱动及应用程序开发。 第六章和第七章，针对智能乙醇电子鼻系统的测试分析，搭建了系统测试平台，指定了符合本系统的测试指标及标准；对测试结果进行详细分析和对比，得出了系统性能的评价。根据这些评价，提出了系统的不足和今后要进一步研究和完善的方面。关键词：乙醇电子鼻；嵌入式系统；燃料电池；ARM；μCLinux操作系统
上传时间： 2013-07-24
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随着现代计算机技术和互联网技术的飞速发展，嵌入式系统成为当前最热门的焦点之一；ARM以其高性能低功耗等特性成为目前应用最广泛的32位嵌入式处理器。近年来得到快速发展的机电一体化设备的人民币纸币清分机系统，是嵌入式系统的典型应用；它的主要工作流程是：人民币图像通过图像传感器采集得到的模拟信号，经过放大、A/D转换和FPGA协调之后得到数字图像，经缓存后进入到主CPU--S3C2410，通过图像识别，实现面向、面值、新旧分级、破损程度等特征的识别，最后送出结果到控制CPU对识别结果进行相应的显示和机械动作。论文主要涉及以下这些内容： 1):基于ARM的嵌入式系统和清分机系统介绍。 2):人民币清分机的硬件系统基本构架，清分机的各关键硬件的选型及主要原理；着重介绍清分机的处理核心--S3C2410。 3):图像处理基础。介绍了清分机系统中各类图像的特点，图像分析中的常用工具--灰度直方图，从而为识别算法做好准备。 4):介绍了人民币的特征识别算法原理及实现基本流程，通过MATLAB对算法进行仿真研究。 5):嵌入式linux设备驱动的开发。针对清分机设备种类繁多而又是多任务的特点，本文提出使用可裁剪而又稳定的linux操作系统来管理整个清分机系统；而实现操作系统对清分机的管理首先就要实现设备与操作系统的连接--设备驱动。
上传时间： 2013-06-01
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21世纪是“信息世纪”，随着人们生活水平的不断进步，对于家居环境要求也日益增高。如何将信息产业的最新成果，应用于构建一个舒适和谐的家居环境，已日益引起人们的关注和重视。传统的家庭电子电器类产品具有单个控制的特点，无法进一步构成网络，和外界进行信息交互。“智能家居”概念的提出，改变了这种这种状况。智能家居系统可以将相对独立的电器产品“智能”地连接在一起，提供全方位信息交换功能，帮助家庭内部及外部实现信息畅通，从而优化生活环境，提高生活质量。 本文提出了一种基于GPRS网络的以ARM和嵌入式Linux操作系统为基础的家庭网关无线接入方案，能通过手机短信息对控制节点进行远程控制，实时获得当前图像信息和家居环境的各项物理参数。 本文所做的主要工作为： 1．调研了国内外智能化家居系统的研究现状和发展趋势，并结合目前国内智能家居的发展特点，设计了基于嵌入式系统的智能家居监控系统。在设计中选用了ARM9 S3C2440处理器和嵌入式Linux操作系统，主要由基于ARM的主控模块、GPRS短信发送模块、基于nRF2401的无线（分）节点通信模块几个部分组成。 2．建立了嵌入式系统的平台和开发环境。主要包括嵌入式Linux的裁减、设备驱动程序的编写，交叉编译和串口驱动的编写，完成了USB驱动的移植。 3．在组网方式上选择了nRF2401无线射频模块和GPRS模块，完成了周边器件的电路设计，实现了无线模块的相互通信和信息传输。 4．实现了XMODOM协议，将图片和物理信息传送至GPRS模块，并实现了彩信的MMS发送。 本文完成了智能家居监控系统的硬件设计和软件设计，并进行了调试，验证了所设计系统的有效性和实用性。实验结果表明提出的监控系统设计方法是可行的，且整个系统具有良好的通用性和可扩展性。由于采用Linux作为嵌入式操作系统，符合嵌入式的发展潮流，方便了在该设计的基础上进行二次开发和扩展。
上传时间： 2013-04-24
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