本研究提出了一套完整的基于Linux嵌入式平台的EtherCAT主站系统设计方案，旨在打通整个EtherCAT协议技术环节。从主站和从站的硬件层面到软件层面再到上位机软件，开发出整套拥有自主知识产权的EtherCAT主站系统。设计EtherCAT从站模块，选用从站控制芯片ET1100设计通信板，STM32单片机设计控制板，将通信板和控制板通过SPI总线接口组合，组成两套从站模块，分别实现数字输入信号检测和模拟输入信号检测的功能。设计EtherCAT主站模块，选用基于AM3358处理器的BeagleBone Black作为Linux嵌入式开发平台，并且在该平台上运行集成Xenomai实时补丁的Linux操作系统，接着在操作系统上构建IgH EtherCAT Master for Linux开源框架和配置开发环境，最后基于这套开源框架进行应用程序的设计，完成整套主站模块设计。设计EtherCAT主站程序的两种交互模式，一种是基于命令行操作的控制台模式，还有一种是基于Qt开发的图形用户界面模式。用户可以通过任意模式，实现过程数据通信和服务数据通信的数据读写，并且执行一些其他的必要功能操作。结果表明，从站模块的基本功能实现，可以有效检测输入的数字信号和模拟信号。主站模块的基本功能实现，可以与从站模块建立起有效的过程数据通信和服务数据通信，性能上同步误差在ns级，报文的传输时间在us级，通讯抖动在us级别，可以满足工业控制系统对实时性的要求。控制台模式和图形用户界面模式交互有效。
上传时间： 2022-05-22
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随着半导体制造技术不断的进步，SOC(System On a Chip)是未来IC产业技术研究关注的重点。由于SOC设计的日趋复杂化，芯片的面积增大，芯片功能复杂程度增大，其设计验证工作也愈加繁琐。复杂ASIC设计功能验证已经成为整个设计中最大的瓶颈。 使用FPGA系统对ASIC设计进行功能验证，就是利用FPGA器件实现用户待验证的IC设计。利用测试向量或通过真实目标系统产生激励，验证和测试芯片的逻辑功能。通过使用FPGA系统，可在ASIC设计的早期，验证芯片设计功能，支持硬件、软件及整个系统的并行开发，并能检查硬件和软件兼容性，同时还可在目标系统中同时测试系统中运行的实际软件。FPGA仿真的突出优点是速度快，能够实时仿真用户设计所需的对各种输入激励。由于一些SOC验证需要处理大量实时数据，而FPGA作为硬件系统，突出优点是速度快，实时性好。可以将SOC软件调试系统的开发和ASIC的开发同时进行。 此设计以ALTERA公司的FPGA为主体来构建验证系统硬件平台，在FPGA中通过加入嵌入式软核处理器NIOS II和定制的JTAG(Joint Test ActionGroup)逻辑来构建与PC的调试验证数据链路，并采用定制的JTAG逻辑产生测试向量，通过JTAG控制SOC目标系统，达到对SOC内部和其他IP(IntellectualProperty)的在线测试与验证。同时，该验证平台还可以支持SOC目标系统后续软件的开发和调试。 本文介绍了芯片验证系统，包括系统的性能、组成、功能以及系统的工作原理；搭建了基于JTAG和FPGA的嵌入式SOC验证系统的硬件平台，提出了验证系统的总体设计方案，重点对验证系统的数据链路的实现进行了阐述；详细研究了嵌入式软核处理器NIOS II系统，并将定制的JTAG逻辑与处理器NIOS II相结合，构建出调试与验证数据链路；根据芯片验证的要求，设计出软核处理器NIOS II系统与PC建立数据链路的软件系统，并完成芯片在线测试与验证。 本课题的整体任务主要是利用FPGA和定制的JTAG扫描链技术，完成对国产某型DSP芯片的验证与测试，研究如何构建一种通用的SOC芯片验证平台，解决SOC验证系统的可重用性和验证数据发送、传输、采集的实时性、准确性、可测性问题。本文在SOC验证系统在芯片验证与测试应用研究领域，有较高的理论和实践研究价值。
上传时间： 2013-05-25
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目前在各行各业中应用种类繁多的测量仪器随着仪器性能指标要求的逐渐提升以及功能的不断拓展，对仪器控制系统的实时性和集成化程度等性能的要求也越来越高。目前发展的趋势是开放式、集成度向芯片级靠拢的高实时性仪器。针对目前传统的系统设计存在着功能简单、速度慢、实时性差、对数据的再加工处理能力极为有限等问题，本文根据课题需要提出了一种基于ARM+FPGA架构的高速实时数据采集嵌入式系统方案，应用在小功率半导体测量仪器上。方案采用三星S3C2410的ARM处理器进行管理控制，处理数据，界面显示；Altera公司的Cyclone系列的1C12 FPGA器件用来进行高速数据采集，提高了系统的实时性和集成化程度。 本文首先给出了ARM+FPGA架构的总体设计。硬件方面，简要讨论了ARM处理器的特点和优势，FPGA在高速采集和并行性上的优势，给出了硬件的总体结构和主要部件及相关接口。软件方面，研究了基于嵌入式Linux的嵌入式系统的构建和BootLoader的启动以及内核和根文件系统的结构，构建了嵌入式Linux系统包括建立交叉开发环境，修改移植BootLoader和裁减移植Linux内核，并且根据课题实际需要精简建立了根文件系统。 为了满足测量仪器的实时性，设计了ARM与FPGA的高速数据采集接口。进行了FPGA内部与ARM接口相关部分的硬件电路设计；通过分析ARM与FPGA内部时序的差异，针对ARM与FPGA内部FIFO时序不匹配的问题，解决了测量仪器中高速数据采集与处理速度不匹配的问题。接着，通过研究Linux设备驱动基本原理和驱动程序的开发过程，设计了Linux下的FPGA数据采集接口驱动程序，并且实现了中断传输。使得FPGA芯片通过高效可靠的驱动程序可以很好的与ARM进行通讯。 最后为了方便用户操作，进行了人机交互系统的设计。为了降低成本和提高实用性利用FPGA芯片剩余的资源实现了对PS/2键盘鼠标接口的控制，应用到系统中，大大提高了人机交互能力；通过比较分析目前比较流行的几种嵌入式GUI图形设计工具的优缺点，结合课题的实际情况选择了MiniGUI作为课题图形界面的开发。根据具体要求设计了适合测量仪器方面上使用的人机交互界面，并且移植到了ARM平台上，给测量仪器的使用提供了更好的交互操作。 本课题完成了嵌入式Linux开发环境的建立，针对课题实际硬件电路设计修改移植了bootloader，裁减移植了内核以及根文件系统的建立；设计了FPGA内部硬件电路，解决了接口中ARM与FPGA时序不匹配的问题，实现了ARM与FPGA之间的高速数据采集；设计了高速采集接口在嵌入式Linux下的驱动程序以及中断传输和应用程序；合理设计了适合测量仪器使用的人机交互界面，并巧妙设计了PS/2键盘鼠标接口，进一步提高了交互操作。
上传时间： 2013-06-21
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无线数据传输是指终端和监控中心通过无线网络的方式进行数据通信。本文以ARM处理器S3C2440A为核心搭建硬件平台，选用Linux作为嵌入式操作系统，实现了基于CDMA网络的无线数据传输系统。 系统以ARM920T微处理器芯片S3C2440A和CDMA模块Q2438F为实现核心。论文首先研究了基于S3C2440A微处理器的嵌入式系统硬件平台的架构，详细分析了ARM最小系统中各个功能组成模块；然后建立了嵌入式系统开发的arm-linux-gcc交叉编译环境，重点研究了Bootloader和Linux内核的配置与编译，并且在硬件平台上移植了Linux操作系统。在ARM嵌入式Linux开发平台上，研究了基于Video4Linux的USB摄像头采集图像的解决方案，即在Linux内核中加载Video4Linux模块，通过V4L模块提供的编程接口，操作USB摄像头设备文件/dev/video0，并且采用内存映射方式截取视频，完成了图像采集的软件设计。此外，论文还研究了在Linux环境下PPP协议拨号上网的实现方法，即通过AT指令初始化CDMA模块，使之附在CDMA网络上，通过编写脚本程序的方法建立PPP连接，获得网络运营商ISP动态分配给数据传输终端的IP地址，从而实现了无线模块拨号上网功能。在无线终端通过PPP拨号上网后，采用了客户端/服务器端模式，运行套接字(Socket)应用程序，将设备采集到的图像数据通过CDMA网络后再经过Internet传送到监控中心，实现了传输终端和监控中心之间的数据的发送与接收。 论文研究和实现的基于ARM嵌入式Linux和CDMA网络的无线数据传输系统满足设计要求，达到了预期目标。终端内嵌TCP/IP协议，可以通过CDMA网络连接到互联网，数据传输实时性强，为用户提供透明的数据传输通道。相比于传统的传输系统，它具有高可靠性、组网方便、可远程控制等特点，因此在电力自动化、环保、交通监控等领域有着广泛的应用，特别适用于移动环境、难于布线的场所和边远地区。
上传时间： 2013-06-11
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随着对高处理能力、网络通信、实时多任务,超低功耗这些需求的增长,传统8位处理器已经不能满足新产品的要求了,高端嵌入式处理器已经得到了普遍的重视和应用.ARM是目前嵌入式领域应用最广泛的RISC微处理器结构,该文研究了基于ARM处理器的嵌入式系统的开发,介绍了利用一款ARM微处理器和FPGA设计的四路E1中继板卡的硬件结构和工作原理,并在这个硬件平台上进行软件开发的过程.该四路E1收发器能够提供四条E1链路,把带宽从2Mbps提高到8Mbps,能够同时负载120个用户的通信,解决了数字环路系统中卡槽数目限制的问题.目前,建立在G. 703基础上的El接口在分组网、帧中继网、GSM移动基站及军事通信中得到广泛的应用,传送语音信号、数据、图像等业务.文中首先分析了当前数字环路系统的发展现状和趋势,随着网络通信的用户数目及信息量的猛增,拓宽数据传输的通道是一项研究热点,这是开发四路E1收发器的一个目的.接着叙述了数字环路系统的结构和工作原理,即四路E1收发器的应用环境,着重介绍了四路E1板卡在整个系统中所扮演的角色和嵌入式处理器ARM的体系结构和特点,鉴于数据传输中对时钟的要求比较严格,该文还介绍了FPGA技术,应用它主要是为系统提供各个精确的时钟.然后,在分析了四路E1收发器的工作原理和比较了各类处理器特点的基础上,提出了四路E1收发器的硬件设计,分别介绍了时钟模块、系统接口电路、存储系统模块、四通道E1合成器模块、CPU模块以及时隙交换模块.接着,在研究分析了G.703和G.704等通信协议后,再根据系统要求提出了四路E1收发器的软件设计.先介绍了实时操作系统RTXC,详细阐述了ARM处理器启动代码程序的设计,然后给出了在此操作系统下软件设计的整体结构,分四个任务分别阐述此软件功能,其中详细介绍了信令处理模块、接口中断处理模块、系统运行监测模块和RC消息LC消息处理模块.最后介绍了软件和硬件的调试方法以及设计过程中的调试开发过程,整个系统设计完成后,经过反复调试、测验已达到了预期的效果,现正投入使用中.
上传时间： 2013-04-24
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随着微电子技术和电力电子技术的飞速发展，运动控制系统正朝着通用化、智能化、微型化的方向发展。目前，以数字信号处理器（DSP）和现场可编程门阵列（FPGA）为核心的运动控制卡已成为运动控制器的发展主流。它可方便地以插卡形式嵌入PC机，将PC机强大的信息处理能力和开放式特点与运动控制卡的运动控制能力相结合，具有信息处理能力强、开放程度高、运动控制方便、通用性好的特点。因此，本文通过对运动控制技术的深入研究，开发了一款以DSP和FPGA为主控单元、基于PCI总线的运动控制卡。 首先，设计了运动控制卡硬件电路，对控制卡的DSP和FPGA外围电路、PCI总线接口电路、模拟量输出电路、编码器信号采集电路、通用I/O接口电路等实现方法进行了详细讨论。 为提高控制卡的硬件集成度和可靠性，通过对FPGA的编程设计，在FPGA中实现了PCI总线目标设备接口控制器、双端口RAM、DDA精插补电路、DAC接口电路、编码器信号处理电路和数字I/O信号处理电路。 基于改进的数字PID控制器和前馈控制，设计开发了运动控制卡的位置闭环伺服控制器，并整定了控制器参数，获得良好的伺服控制特性。 最后，采用WinDriver开发了控制卡的驱动程序，并详细介绍了驱动程序的开发流程。
上传时间： 2013-08-01
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数据采集 基于DSP和FPGA的高精度数据采集卡设计
上传时间： 2013-08-29
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为了实现对直流电机快速、准确调速的要求，提出了一种基于串口通信的直流电机PID调速系统设计方案，并实现系统的软硬件设计。采用按键、OLED显示屏等人机交互工具进行参数设置及显示，通过PID控制器闭环反馈控制调节PWM信号，串口与上位机通信实现对数据的客观分析。测试结果表明，该系统具有运行稳定、调速准确、响应时间短等特点，达到了系统设计要求。
上传时间： 2013-10-13
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由于以太网的高性价比、高带宽和开放性,以太网成为最广泛的局域网技术,但是它缺乏对实时网络的 支持。现代控制网络与数据网络的一体化,实时数据和非实时数据并存,如何分辨和优先处理实时数据、防止突 发的非实时数据传输独占网络带宽,对此进行了探讨和实践。基于Linux 的开放源代码,对Linux 中的网络系统 加以改造,使Linux 支持实时通信
上传时间： 2016-01-25
上传用户：赵云兴
本文简述汽车总线的发展概况，介绍一种新型A类汽车总线——LIN（Local Interconnect Network）的技术要点，在分析传统汽车网络的基础上阐述了基于CAN/LIN总线的分级制汽车网络的优点及其在汽车上的应用，设计了LIN子网络。
上传时间： 2014-01-26
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