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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随着科学技术的发展与公共安全保障需求的提高，视频监控系统在工业生产、日常生活、警备与军事方面的应用越来越广泛。采用基于 FPGA 的SOPC技术、H．264压缩编码技术和网络传输控制技术实现网络视频监控系统，在稳定性、功能、成本与扩展性等方面都有着突出的优势，具有重要的学术意义与实用意义， 本课题所设计的网络视频监控系统由以Nios Ⅱ为核心的嵌入式图像服务器、相关网络设备与若干PC机客户端组成。嵌入式图像服务器实时采集图像，采用H．264 编码算法进行压缩，并持续监听网络。PC机客户端可通过网络对服务器进行远程访问，接收编码数据，使用H．264解码算法重建图像并实时显示，使监控人员有效地掌握现场情况， 在嵌入式图像服务器设计阶段，本文首先进行了芯片选型与开发平台选择。然后构建图像采集子系统，采用双缓存乒乓交换的方法设计图像采集用户自定义模块。接着设计双Nios Ⅱ架构的SOPC系统，阐述了双软核设计中定制连接、内存芯片共享、数据搬移、通信与互斥的解决方法。同时完成了网络服务器的设计，采用μC/OS-Ⅱ进行多任务的管理与调度， H．264视频压缩编解码算法设计与实现是本文的重点。文中首先分析H．264．标准，规划编解码器结构。接着设计了16×16帧内预测算法，并设计宏块扫描方式，采用两次判决策略进行预测模式选择。然后设计4×4子块扫描方式，编写整数变换与量化算法程序。熵编码采用Exp-Golomb编码与CAVLC相结合的方案，针对除拖尾系数之外的非零系数值编码子算法，实现了一种基于表示范围判别的编码方法。最后设计了网络传输的码流组成格式，并针对编码算法设计相应解码算法。使用VC++完成算法验证，并进行测试，观察不同参数下压缩率与失真度的变化。 算法验证完成后，本文进行了PC机客户端设计，使其具有远程访问、H．264解码与实时显示的功能。同时将H．264 编码算法程序移植到NiosⅡ中，并将嵌入式图像服务器与若干客户端接入网络进行联合调试，构建完整的网络视频监控系统， 实验结果表明，本系统视频压缩率高，监控图像质量良好，充分证明了系统软硬件与图像编解码算法设计成功。本系统具有成本低、扩展性好及适用范围广等优点，发展前景十分广阔。
上传时间： 2013-04-24
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温度是生活中最基本的环境参数。温度的监测与控制，对于生物生存生长，工业生产发展都有着非同一般的意义。温度传感器的应用涉及机械制造、工业过程控制、汽车电子产品、消费电子产品和专用设备等各个领域。传统的常用温度传感器有热电偶、电阻温度计RTD和NTC热敏电阻等。但信号调理，模数转换及恒温器等功能全都会增加成本。现代集成温度传感器通常包含这些功能，并以其低廉的价格迅速地占据了市场。Dallas Semiconductor公司推出的数字式温度传感器DS1820采用数字化一线总线技术具有许多优异特性。其一，它将控制线、地址线、数据线合为一根导线，允许在同一根导线上挂接多个控制对象，形成多点一线总线测控系统。布线施工方便，成本低廉。其二，线路上传送的是数字信号，所受干扰和损耗小，性能好。本课题旨在分析和设计基于数字化一线总线技术的温度测控系统。本系统采用FPGA实现一个温度采集控制器，用于传感器和上位机的连接，并采用Microsoft公司的Visual C++作为开发平台，运用MSComm控件进行串口通信，进行命令的发送和接收。
上传时间： 2013-04-24
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变频器由于其节能显著，在工业生产中应用越来越广泛。变频器的逆变部分一般采用智能功率模块，但是大功率的IPM的价格非常昂贵。西门子25KW的变频器采用IGBT模块所以降低了成本，其IGBT的驱动电路非常有特色值得学习。
上传时间： 2013-07-14
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随着现代工业的发展，人机接口在工业生产以及社会生活中发挥着越来越重要的作用，同时，人机接口的各项技术问题也日益凸现出来，越来越受到世界各国的关注。 本课题就基于便携式仪表人机接口的设计开展研究。设计的关键步骤包括：人机接口的软硬件设计、实验系统的搭建以及在一条天然气管道上进行管道检测实验，验证人机接口的实用性。 论文中介绍了人机接口技术的发展过程与现状、人机接口系统的软硬件详细设计。人机接口硬件包括：ARM处理器控制核心、通信接口电路、LCD显示接口电路、USB接口储存电路；软件包括人机接口的底层软件与应用软件。在实验过程中，首先获取一段有裂纹的天然气管道，接着使用自行设计的采样模块检测磁场信号，通过串口将数据发送到人机接口平台，人机接口平台使用嵌入式Linux作为操作系统，使用Qt程序在LCD上显示实时曲线。而后人机接口将数据存储在闪盘中，同时使用一系列算法程序对数据进行处理，最后利用检测到的漏磁场法向分量HP（Y）的具有显著特征的最大梯度值的位置来判断裂纹的位置，再与实际的裂纹位置对比，得出可行性结论。经过大量的实验，该系统可以很好的实现检测目的，验证了人机接口的实用性。
上传时间： 2013-06-28
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在工业过程中，许多对象具有滞后特性，由于纯滞后的存在，使得系统的超调量变大，调节时间变长。因此滞后过程被公认为较难控制的对象，而且纯滞后占整个动态过程的时间越长，难控的程度越大。所以大纯滞后对象的控制一直是困扰自动控制和计算机应用领域的一大难题。而这类对象又广泛存在于石油、化工、酿造、制药、冶金等工业生产过程中。因此对该问题的研究具有重大的实际意义。 传统的PID配合Smith预估补偿器的控制方法，对模型误差反映比较灵敏，当存在建模误差或干扰时，控制效果并不能取得令人满意的效果。近年来随着模糊控制、神经网络控制等智能控制研究的不断深入，有些学者将它们与Smith预估控制、PID控制及预测控制等相结合，提出了针对不确定大滞后系统的新的控制方法。虽然有些控制方案效果不错，但系统的复杂程度和调试难度也随之增加。因此设计简单、快速、可靠的控制器，仍是一个重大课题。 本文首先介绍了大滞后过程的控制特点，概述了常用的大滞后过程的控制方法及其优缺点。接着概要地介绍了嵌入式系统的优点、发展历史、现状及前景。并针对性地介绍了ARM控制器的概况以及它的应用领域。然后本文针对大滞后对象提出了自抗扰控制器与Smith预估补偿器相结合的设计方案。通过仿真对比了本方案、PID配合Smith预估补偿器及单一的自抗扰控制器的控制效果，表明自抗扰控制器与Smith预估补偿器的结合有效地改善了大滞后对象的控制效果，增强了系统的鲁棒性和抗干扰能力。为验证该控制方案的实际控制效果，我们以PCT-II型过程控制实验装置中的具有大滞后特性的盘管内部的温度为被控对象，以JX44BO开发板作为主要的控制平台设计并完成大滞后控制实验。所以接下来本文介绍了实现这个嵌入式温度大滞后控制系统所涉及到的硬件平台、系统框图以及实验内容。然后本文介绍了嵌入式控制平台的控制界面以及各个主要功能的程序的实现，以及远程客户端程序在以太网通讯方面的程序实现和远程客户端程序的操作界面。最后本文给出了本次实验的参数设置以及最终的实验结果。实验结果表明在实际应用中本文所提出的方案对于大滞后对象具有较好的控制效果。
上传时间： 2013-06-11
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目前，ARM微处理器已经在多种领域中得到应用，有关统计表明，各种基于ARM微处理器的设备应用数量已经远远超过了通用计算机，基于ARM微处理器的开发应用正成为数字时代的技术潮流。而在Internet飞速发展的今天，网络已经渗透到了方方面面。在嵌入式系统中，和网络的结合已经成为嵌入式系统发展的必然趋势。 随着嵌入式技术及网络技术的发展，工业控制设备一般要求系统具备完成复杂测控任务能力和较强的实时性，并且能够与某一类型的控制网络相连，以实现远程监控。而正在利用的单片机技术则存在通信能力差、实时性不够等问题，本系统利用ARM处理器独特的网络通信功能实现对工业生产过程的监控无疑是一种新的尝试。基于ARM的工控系统，其应用程序可以方便的通过网络进行更新，数据可通过LCD现场显示，重要数据则可以文件形式保存在存储器中，数据和报警信息可通过串口或以太网向上传递。这样，用户就可以通过网络实现远程监控或远程维护。此外，利用操作系统上已有的软件和协议可迅速搭建前台数据采集系统，以实现测控系统和后台管理系统的通信。它的设计成功无疑会将利用单片机技术而产生的问题迎刃而解。 本文通过一个ARM9芯片AT91RM9200作为处理器的嵌入式网络监控系统，详细阐述了嵌入式系统的设计与开发过程。嵌入式系统作为特殊的计算机系统，一般包括以下3个方面：硬件设备、嵌入式操作系统和应用软件。本文也主要是围绕这三部分来展开的。其中包括：1、硬件电路的设计：最小系统设计和外围扩展电路设计；2、嵌入式操作系统的配置：交叉编译环境的搭建、BootLoader的移植、操作系统内核的移植和文件系统的移植；3、应用软件开发设计：主要是相关驱动程序的设计和应用程序设计。
上传时间： 2013-04-24
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发动机的燃油系统是发动机的关键部分，直接影响着发动机的动力性能、经济性能和使用性能，其中喷油泵是该系统中至关重要的部件，是燃油系统的核心，而喷油泵试验台是检测和调整发动机喷油泵所必需的关键设备。 喷油泵实验系统被广泛应用在教学、科研及生产部门，成为我国喷油泵研究与制造水平的关键。传统的实验系统多属于简单机电式的，效率和自动化程度较低。近年来出现的一些实验系统结合了现代计算机技术，在性能和功能上有所增强，但在硬件和软件方面还存在着结构复杂，可靠性、稳定性差等问题，且此类系统通常只能在实验室进行研究，难以实时的在现场进行检测，难以方便的应用于工业生产、维修的厂况，也不能满足科学研究及生产制造等方面的要求。 本论文将喷油泵实验系统与计算机及嵌入式技术有机结合起来，充分发挥嵌入式系统实时性强、功能专一的特点，研制了一种基于ARM-Linux的喷油泵实验系统。系统采用Samsung公司性价比较高的ARM9芯片S3C2410A为硬件核心，移植嵌入式Linux作为操作系统，编写应用程序，开发了友好的人机交互界面，具有体积小、重量轻、功耗低、操作简单、可靠性高等特点，对于我国的教学、科研及工业生产具有重大意义。 文中首先简要介绍了喷油泵实验系统的发展现状、嵌入式系统的基本定义以及本课题所要研究的内容和意义，然后在对系统的需求进行分析的基础上，给出了系统的总体方案设计，并进一步分块探讨了：系统的硬件设计；系统软件设计(详细阐述了将嵌入式Linux操作系统移植到ARM微处理器S3C2410A上的过程)；应用程序设计。最后对本文所开发的实验系统进行了调试并对后续工作做了展望。结果证明，此喷油泵实验系统运行稳定，性能可靠，能够方便快速的应用于教学实验、科学研究以及生产实践中，是性能优良的喷油泵实验系统。
上传时间： 2013-06-08
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图像监控系统是一门集计算机技术、通信技术和数字图像处理技术于一体的综合系统。它以其直观、方便、信息内容丰富等特性而被广泛应用于工业生产、交通、电信、电力、银行、智能办公大楼等场所。网络技术、嵌入式技术和图像处理技术的发展使得数字化图像数据的网络实时传输和控制成为可能。嵌入式图像监控系统就是一种以嵌入式技术、图像压缩编码技术、网络传输控制技术为核心的新型监控系统，它在稳定性、实时性、处理速度、功能、价格、扩展性等方面和传统的监控系统相比有着突出的优势，同时也代表着目前图像监控系统研究和发展的方向。 本文设计了一种基于嵌入式的远程图像监控系统，系统以ARM7作为核心处理器，并采用μClinux操作系统，实现前端采集的图像信息经GPRS无线信道进行远程传输。 本文完成的工作包括嵌入式远程图像传输系统硬件平台搭建与软件开发。硬件方面，完成了以ARM7微处理器(Samsung公司的S3C44BOX)为核心的系统硬件平台搭建。该系统硬件资源包括S3C44BOX，Flash，SDRAM，UART，以太网控制器以及LCD接口等；软件方面，针对硬件平台完成Bootloader移植和μClinux移植，并完成嵌入式监控终端和上位机应用程序的设计。在本系统中把上位机做为服务器，嵌入式监控终端做为客户端，通过GPRS网络客户端应用程序和服务器应用程序在Internet上建立联接，从而可以相互访问。 本文首先综述了课题研究的目的意义以及国内外研究现状。其次设计了以ARM7为核心处理器并采用嵌入式μClinux操作系统的远程图像监控系统整体方案。从Bootloader概念出发，对U-Boot在系统硬件平台上的移植做了详细的分析，并研究了其在移植过程中经常出现的问题，提出了解决方法。分析了μClinux系统结构及驱动程序原理，并在系统硬件平台上实现μClinux移植。最后研究设计了系统整体软件设计，包括上位机软件设计和嵌入式终端的软件设计，并给出了实验结果。
上传时间： 2013-06-23
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液位是工业生产中常见的测量参数，化工、石油、污水处理等各类工厂企业都要进行液位测量。目前，液位检测技术飞速发展，新的液位测量仪表量程大、精度高、功能全，我国新型液位仪表大多依靠进口。由于超声波测量液位具有非接触测量、可测低温介质、能够定点和连续测量等优点，近年来，超声液位测量技术取得了长足的进步，己成功应用于江河水位、化学和制药工业、食品加工、罐装液位等多种领域。 本文研制的是基于ARM的超声波液位计。传统的超声波液位计一般使用8位的单片机作处理器，采用电子元件捕捉到超声波回波信号后产生中断，判断超声波的传播时间。本文提出了使用32位ARM芯片做处理器，采用数字信号处理的方法来判断超声波传播时间的设计方案。 本文使用高性能的ARM7TDMI-S内核的芯片LPC2119作为系统的运算控制器，加强了系统对超声波回波信号的处理能力；使用A/D转换器将回波信号转换为数字信号，采用数字滤波处理信号，利用数值处理来判断超声波回波信号的起始点，提高了液位的测量精度；采用单换能器收发一体式电路设计，简化了液位的计算；利用LPC2119芯片内部的CAN总线控制器设计了CAN总线通信接口；选用一线式数字温度传感器DSl8820进行温度补偿，避免了由于环境温度的变化而产生的测量误差。ARM芯片丰富的内部资源和I/0口线有利于今后扩展功能，升级系统。本超声波液位计使用方便，精度高，能满足工业生产中的要求。
上传时间： 2013-04-24
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