本课题源于空中机器人大赛参赛项目。针对比赛要求，提出了一种基于ARM的低成本、高性能的嵌入式微小无人机飞行控制系统的整体方案，并由此展开了一系列的研究工作。 本文的重点是飞行控制系统的姿态确定系统设计和飞行控制系统的硬件设计及实现。 本文首先回顾了国内外微小无人机发展历程，介绍了其研究现状，并指出了微小无人机的发展趋势。根据需求设计了低价位、高性能的嵌入式微小无人机飞行控制系统的整体方案。 设计了低成本、低功耗的微小无人机的姿态确定系统方案，利用姿态四元数、龙格库塔法、高斯牛顿法和扩展卡尔曼滤波器估计出系统的姿态矩阵；对姿态确定方案进行了仿真。 设计了基于ARM的飞行控制系统的硬件部分，包括电源及复位电路，UART、SPI、JTAG等接口电路，PWM信号发生电路，A/D采样电路及前置电路，光电耦合电路等；完成了整个飞控系统PCB板制作以及对所设计电路的调试工作，使得系统运转正常。 最后针对本文设计的硬件平台进行了启动代码等系统底层软件的编写和调试，建立了系统的启动环境。
上传时间： 2013-06-03
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单片微型计算机(单片机)是将微处理器CPU、程序存储器、数据存储器、定时/计数器、输入/输出并行接口等集成在一起。由于单片机具有专门为嵌入式系统设计的体系结构与指令系统，所以它最能满足嵌入式系统的应用要求。Intel公司生产的MCS-51系列单片机是我国目前应用最广的单片机之一。 随着可编程逻辑器件设计技术的发展，每个逻辑器件中门电路的数量越来越多，一个逻辑器件就可以完成本来要由很多分立逻辑器件和存储芯片完成的功能。这样做减少了系统的功耗和成本，提高了性能和可靠性。FPGA就是目前最受欢迎的可编程逻辑器件之一。IP核是将一些在数字电路中常用但比较复杂的功能块，设计成可修改参数的模块，让其他用户可以直接调用这些模块，这样就大大减轻了工程师的负担，避免重复劳动。随着FPGA的规模越来越大，设计越来越复杂，使用IP核是一个发展趋势。 本课题结合FPGA与8051单片机的优点，主要针对以下三个方面研究： (1)FPGA开发平台的硬件实现选用Xilinx公司的XC3S500E-PQ208-4-C作为核心器件，采用Intel公司的EEPROM芯片2816A和SRAM芯片6116作为片内程序存储器，搭建FPGA的硬件开发平台。 (2)用VHDL语言实现8051IP核分析研究8051系列单片机内部各模块结构以及各部分的连接关系，实现了基于FPGA的8051IP核。主要包括如下几个模块：CPU模块、片内数据存储器模块、定时/计数器模块、并行端口模块、串行端口模块、中断处理模块、同步复位模块等。 (3)基于FPGA的8051IP核应用用所设计的8051IP核，实现了对一个4×4键盘的监测扫描、键盘确认、按键识别等应用。
上传时间： 2013-04-24
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当今绣花机市场蓬勃发展，绣花机控制系统作为绣花机最核心的部分，是提高性能和降低成本的关键。本文结合浙江虎王科技有限公司与浙江大学的合作项目“绣花机控制系统”，设计出一套基于ARM的技术先进、功能精简、高性价比的绣花机控制系统。论文按照嵌入式系统的开发过程，先根据市场需求划分了控制系统的功能模块并构建了总体架构,选择了系统的软硬件平台，然后采用先进的设计方法对绣花机控制系统的硬件和软件进行了设计。 第一章介绍了绣花机及其控制系统的发展过程和现状，论述了嵌入式系统的定义、特点和发展，阐述了ARM的发展历史、研究和应用现状，提出了论文的主要研究内容，最后给出了论文的总体结构。 第二章阐述了嵌入式系统的开发过程，选择了软硬件协同设计法为本系统的设计方法，论述了EDA技术的工作范围和设计步骤，详细讨论了软件的结构化设计方法和面向对象设计方法的原理，最后给出了绣花机控制系统的设计原则。 第三章根据市场需求划分了绣花机控制系统的功能模块，构建了系统总体架构，并分析了每个模块的具体功能；根据选型原则选出了适用于绣花机控制系统的上位机和下位机CPU芯片、操作系统及开发环境。 第四章根据总体架构，在选好的CPU芯片的基础．卜确定了绣花机控制系统的硬件框架，详细设计了电源电路、复位电路、存储器接口电路、键盘与显示电路、USB接口电路、串行通信接口电路和下层机电接口电路。 第五章按照上位机和下位机的层次构建了绣花机控制系统的软件框架，设计了键盘输入模块、图形显示模块、USB驱动模块、花样存储与管理模块、串口通信模块、机电控制模块的程序。 第六章回顾与总结全文的主要研究内容，归纳了本文的主要研究成果，并对今后的研究工作作了展望。
上传时间： 2013-04-24
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随着液晶显示技术的发展，我们的日常生活中出现了各种各样功能强大的显示系统。本文主要以液晶显示技术的基本原理为理论基础，探讨并比较了单片机和ARM微处理器作为液晶显示控制系统各自的优缺点，并设计和完成了～套基于ARM微处理器的液晶显示控制系统。 该系统以Samsung公司的ARM微处理器芯片S3C4510B为CPU，根据ARM微处理器的特点，本文系统地分析了电源及复位电路、晶振电路、Flash 存储器接口电路、SDRAM存储器接口电路、串行接口电路、JTAG接口电路以及10M/100M以太网接口电路的设计方法。同时，重点描述了液晶显示模块电路和键盘控制电路的设计与实现。在各个部分硬件电路的调试成功过后，介绍了Bootloader的下载以及uClinux操作系统的下载和编译。在液晶显示控制系统的软件设计部分，本文重点分析了在uClinux操作系统下进行的用户程序的开发。根据液晶显示模块的特点和对键盘控制电路的I/O口配置，对整个显示控制系统的程序设计作出了一定的分析。最终通过对系统的调试，实现了ARM微处理器系统对LCD液晶显示器的显示控制。
上传时间： 2013-04-24
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生化分析仪是医疗机构进行临床诊断所必须的仪器之一。它通过对血液等人体体液的分析来测定诸如葡萄糖、胆固醇等生化指标，这些常规生化指标可以帮助医生诊断疾病。生化分析仪在临床诊断和化学检验中具有重要作用。 目前的半自动生化分析仪多以8位单片机为中央处理器，限制了仪器的性能。本文将嵌入式技术应用于生化分析仪的研制当中，选用了32位的ARM9处理器$3C2410A，嵌入Linux操作系统，搭建ARM+Linux的平台，设计了智能型半自动生化分析仪。 本文介绍了生化分析仪的原理——朗伯．比尔定律及其核心部件——光电比色计。对半自动生化分析仪的整体架构进行了说明。 半自动生化分析仪硬件结构上由电源、时钟、复位电路，存储器系统，液路控制系统，光路控制系统，恒温控制系统(包括温度测量和温度控制)，数据采集系统，人机交互系统(包括键盘、触摸屏、液晶显示器LCD和微型打印机)和其他一些接口等组成，对于这些外围硬件模块本文给出了详细设计。 在半自动生化分析仪软件设计方面，本文详细介绍了交叉编译调试环境的建立，引导装载程序U-Boot的移植，Linux内核的裁减与移植，设备驱动程序的设计，文件系统的建立与移植，应用程序的编写与移植。 本生化分析仪的功能包括MiniGUI图形用户界面、运动控制、温度控制、数据处理、打印功能及SQLite数据库管理等。该新型半自动生化分析仪使用方便，性价比高，适用于国内的中小型医疗机构。
上传时间： 2013-04-24
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USB2．0接口和基于ARM核的SOC系统的应用已经非常广泛，特别在电子消费类领域。包含USB2,0接口的ARM系统则更是市场的需求。本文介绍一种基于ARM核的USB2,0接口IP(AHB_USB2.0)的设计，主要对其中的串行接口引擎(SIE)的设计进行讨论。 该 AHB_USB2.0 IP核支持USB2.0协议，并兼容USB1.1协议；支持AMBA2.0协议和UTMI 1.05协议。该IP核一侧通过UTMI接口或ULPI接口的PHY与USB2.0主机端进行通信；另一侧则通过AHB总线与ARM相连。 AHB_USB2.0 IP核在硬件上分为三个大模块：ULPI模块(ULPI)、串行接口引擎(SIE)模块和AHB总线接口模块(AHB)。ULPI模块实现了UTMI接口转ULPI接口。串行接口引擎(SIE)模块为USB2.0的数据链路层协议处理模块，为整个IP核的核心部分，进一步分为四个子模块——GLC(全局控制模块)，PIE(PHY接口处理引擎)，SIF(系统接口逻辑)和EPB(端点缓冲模块)。GLC模块负责整个IP的复位控制，IP时钟的开关提示等；PIE模块负责处理USB的事务级传输，包括组包解包等；SIF模块负责协议相关寄存器组和端点缓冲区的读写，跨时钟域信号的处理和PIE所需的控制信号的产生；AHB模块负责IP核与ARM通信和DMA功能的实现。 该IP核的软件设计遵循USB协议，Bulk Only协议和UFI协议，由外挂ARM实现USB设备命令和UFI命令的解析，并执行相应的操作。设计了IP核与ARM之间的多种数据传输方法，通过软件实现常规数据读写访问、内部DMA或外部DMA等多种方式的切换。 本IP已经通过EDA验证和FPGA测试，并且已经在内嵌ARM核的FPGA系统上实现了多个U盘。这个FPGA系统的正确工作，证明了AHB_USB2.01P核设计是正确的。
上传时间： 2013-05-17
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近年来，LED(light emitting diode，发光二极管)电子显示屏作为一种高科技产品日益引起人们的重视。它可以实时显示或循环播放文字、图形和图像信息，具有显示方式丰富、观赏性强、显示内容修改方便、亮度高、显示稳定且寿命长等多种优点，被广泛应用于商业广告、体育比赛、交通信息报导等诸多领域。 LED显示屏的核心技术主要集中在控制器中。目前，大部分异步显示屏采用的是8位或16位的微控制器，由于受到微处理器的处理速度、体系架构、寻址范围、外围接口资源等诸多限制，已难以在要求显示较多像素、显示内容帧频较高、动态显示效果复杂的情况下得到良好的动态视觉效果。 针对以上情况，本文研究开发了一种全新的，由32位高性能ARM微处理器组成的LED显示屏控制系统，就控制平台、硬件结构和软件开发实现给出了驱动部分和控制部分的详细分析与设计。 本文根据LED显示屏在列车车厢和火车、汽车车站旅客导向系统中为应用背景，结合LPC2138的功能特点和LED显示屏的功能需求。详细介绍了显示屏控制系统中包括电源模块、复位模块、RS485通讯电路等主要模块的设计。成功实现了数据扫描、数据发送、数据通讯等LED显示屏所需的功能。 结合控制系统RS485通讯协议和系统显示的要求，分析了LED显示屏通讯和控制系统的软件开发流程。并详细分析了显示屏的静、动态图文显示软件流程结构；系统从上位机接受数据到信息显示的整个软件处理流程。 最后本文分析了LED显示屏控制系统研发中所遇到的几个难点问题，包括：提高RS485总线可靠性和抗干扰问题、系统在频繁更换内容死机的问题、显示内容较多时视觉效果的处理问题，并给出了解决方法。 经过实际测试，本文所述LED显示屏控制系统性能良好，工作稳定可靠，易于维护升级，具有很高的性价比。
上传时间： 2013-05-28
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超声波传感器 本设计主要是基于AT89S51芯片为核心的超声波测距仪，并有超声波处理模块CX20106A、CD4069组成的超声波发射电路、数码管显示等器件组成，包括单片机系统、超声波发射电路、超声波接收电路、单片机复位电路、LED显示电路。主要实现超声波测距并指示功能。依据实际的测量精度要求还可以添加温度补偿电路。本系统成本低廉，功能实用。
上传时间： 2013-07-04
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当前正处于第三代移动通信技术发展的关键时期，各种与3G相关的无线网络终端的需求量与日俱增。为3G无线网络终端选择一个高性能的处理器，并且提供一套完整的系统解决方案，满足3G时代人们对数据通信业务的需求，无疑是一个有意义且亟待解决的重要问题。 OMAP(Open Multimedia Applications Platform)是美国德州公司(TI)推出的专门为支持第三代(3G)无线终端应用而设计的应用处理器体系结构。OMAP处理器平台堪称无线技术发展的里程碑，它提供了语音、数据和多媒体所需的带宽和功能，可以极低的功耗为高端3G无线设备提供极佳的性能。 本文的研究内容是开发基于OMAP5910处理器的具有多个扩展接口的嵌入式开发平台，以及摄像头显示驱动程序，以便能为3G相关的无线网络终端提供一个系统级的解决方案，本文首先介绍了OMAP技术的特点和优点，并对OMAP5910处理器的硬件结构进行了简单说明，在此基础上提出了基于OMAP5910嵌入式平台的FPGA设计，包括用FPGA扩展的接口：触摸屏接口，硬盘接口，以太网接口；控制的接口：USB口，串口；以及实现的功能：与OMAP5910处理器的通信功能，中断控制功能，选择启动顺序功能，复位延时功能。然后介绍了基于OMAP5910的摄像显示系统的硬件设计，主要包括摄像头接口和摄像头模块，EMIFS和EMIFF接口以及LCD接口。最后描述了嵌入式Linux操作系统下摄像头驱动程序的完整实现过程。
上传时间： 2013-05-24
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目 录 第一章 概述 3 第一节 硬件开发过程简介 3 §1.1.1 硬件开发的基本过程 4 §1.1.2 硬件开发的规范化 4 第二节 硬件工程师职责与基本技能 4 §1.2.1 硬件工程师职责 4 §1.2.1 硬件工程师基本素质与技术 5 第二章 硬件开发规范化管理 5 第一节 硬件开发流程 5 §3.1.1 硬件开发流程文件介绍 5 §3.2.2 硬件开发流程详解 6 第二节 硬件开发文档规范 9 §2.2.1 硬件开发文档规范文件介绍 9 §2.2.2 硬件开发文档编制规范详解 10 第三节 与硬件开发相关的流程文件介绍 11 §3.3.1 项目立项流程： 11 §3.3.2 项目实施管理流程： 12 §3.3.3 软件开发流程： 12 §3.3.4 系统测试工作流程： 12 §3.3.5 中试接口流程 12 §3.3.6 内部验收流程 13 第三章 硬件EMC设计规范 13 第一节 CAD辅助设计 14 第二节 可编程器件的使用 19 §3.2.1 FPGA产品性能和技术参数 19 §3.2.2 FPGA的开发工具的使用： 22 §3.2.3 EPLD产品性能和技术参数 23 §3.2.4 MAX + PLUS II开发工具 26 §3.2.5 VHDL语音 33 第三节 常用的接口及总线设计 42 §3.3.1 接口标准： 42 §3.3.2 串口设计： 43 §3.3.3 并口设计及总线设计： 44 §3.3.4 RS－232接口总线 44 §3.3.5 RS－422和RS－423标准接口联接方法 45 §3.3.6 RS－485标准接口与联接方法 45 §3.3.7 20mA电流环路串行接口与联接方法 47 第四节 单板硬件设计指南 48 §3.4.1 电源滤波： 48 §3.4.2 带电插拔座： 48 §3.4.3 上下拉电阻： 49 §3.4.4 ID的标准电路 49 §3.4.5 高速时钟线设计 50 §3.4.6 接口驱动及支持芯片 51 §3.4.7 复位电路 51 §3.4.8 Watchdog电路 52 §3.4.9 单板调试端口设计及常用仪器 53 第五节 逻辑电平设计与转换 54 §3.5.1 TTL、ECL、PECL、CMOS标准 54 §3.5.2 TTL、ECL、MOS互连与电平转换 66 第六节 母板设计指南 67 §3.6.1 公司常用母板简介 67 §3.6.2 高速传线理论与设计 70 §3.6.3 总线阻抗匹配、总线驱动与端接 76 §3.6.4 布线策略与电磁干扰 79 第七节 单板软件开发 81 §3.7.1 常用CPU介绍 81 §3.7.2 开发环境 82 §3.7.3 单板软件调试 82 §3.7.4 编程规范 82 第八节 硬件整体设计 88 §3.8.1 接地设计 88 §3.8.2 电源设计 91 第九节 时钟、同步与时钟分配 95 §3.9.1 时钟信号的作用 95 §3.9.2 时钟原理、性能指标、测试 102 第十节 DSP技术 108 §3.10.1 DSP概述 108 §3.10.2 DSP的特点与应用 109 §3.10.3 TMS320 C54X DSP硬件结构 110 §3.10.4 TMS320C54X的软件编程 114 第四章 常用通信协议及标准 120 第一节 国际标准化组织 120 §4.1.1 ISO 120 §4.1.2 CCITT及ITU-T 121 §4.1.3 IEEE 121 §4.1.4 ETSI 121 §4.1.5 ANSI 122 §4.1.6 TIA/EIA 122 §4.1.7 Bellcore 122 第二节 硬件开发常用通信标准 122 §4.2.1 ISO开放系统互联模型 122 §4.2.2 CCITT G系列建议 123 §4.2.3 I系列标准 125 §4.2.4 V系列标准 125 §4.2.5 TIA/EIA 系列接口标准 128 §4.2.5 CCITT X系列建议 130 参考文献 132 第五章 物料选型与申购 132 第一节 物料选型的基本原则 132 第二节 IC的选型 134 第三节 阻容器件的选型 137 第四节 光器件的选用 141 第五节 物料申购流程 144 第六节 接触供应商须知 145 第七节 MRPII及BOM基础和使用 146
标签： 硬件工程师
上传时间： 2013-05-28
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