随着列车自动化控制和现场总线技术的发展,基于分布式控制系统的列车通信网络技术TCN(IEC-61375)在现代高速列车上得到广泛应用。TCN协议将列车通信网络分为绞线式列车总线WTB和多功能车辆总线MVB,其中WTB实现对开式列车中的互联车辆间的数据传输和通信,MVB实现车载设备的协同工作和互相交换信息。 本文介绍了国内外列车通信网络的发展情况和各自优势,分析了MVB一类设备底层协议。研究利用FPGA实现MVB控制芯片MVBC,用ARM作为微处理器实现MVB一类设备的嵌入式解决方案。其中,在FPGA芯片中主要采用自顶向下的设计方法,RLT硬件描述语言实现MVB控制芯片MVBC一类设备的主要功能,包括帧编码器、帧解码器和逻辑接口单元。ARM主要完成了软件程序的编写和实时操作系统的移植。在eCos实时操作系统上,完成了驱动和上层应用程序,包括端口初始化、端口配置、帧收发指令和报文分析。 为了验证设计的正确性,在设计的硬件平台基础上,搭建了MVB通信网络的最小系统,对网络进行系统功能测试。测试结果表明:设计方案正确,达到了设计的预期要求。
上传时间: 2013-08-03
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随着交通工具的迅猛发展,智能交通系统(Intelligent TransportationSystems,简称ITS)在交通管理中受到广泛的关注。而在ITS中,车牌识别(LicensePlate Recognition,简称LPR)是其核心技术。车牌识别系统主要由数据采集和车牌识别算法两个部分组成。由于车牌清晰程度、摄像机性能、气候条件等因素的影响,牌照中的字符可能出现不清楚、扭曲、缺损或污迹干扰,这都给识别造成一定难度。因此,在复杂背景中快速准确地进行车牌定位成为车牌识别系统的难点。 本文研究和设计了一种集图象采集,图象识别,图象传输等于一体的实时嵌入式系统。该平台包括硬件系统设计与应用程序开发两个方面,充分利用TI公司的C6000系列DSP强大的并行运算能力、以及FPGA的灵活时序逻辑控制技术,从硬件方面实现系统的高速运行。 本文的主要工作有两部分组成,具体如下: (1) 在硬件设计方面:实现由A/D、电源、FPGA、DSP以及SDRAM和FLASH所组成的车牌识别系统;设计并完成系统的原理图和印制板图;完成电路板调试,以及完成FPGA.在高速图像采集中的veriIog应用程序开发。 (2) 在软件开发方面:完成Philips公司的SAA7113H的配置代码开发,以及DSP底层的部分驱动程序开发。 该系统能够实现25帧每秒的数字视频流图像数据的输出,并由FPGA负责完成一幅720×572数据量的图像采集。DSP负责系统的嵌入式操作,包括系统的控制和车牌识别算法的实现。 目前,嵌入式车牌识别系统硬件平台已经搭建成功,系统软件代码程序也已经开发完成。本系统能够实现高速图像采集、嵌入式操作与车牌识别算法、UART数据通信等功能,具有速度快、稳定性高、体积小、功耗低等特点,为车牌识别算法提供一个较好的验证平台。
上传时间: 2013-04-24
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在工业控制领域,多种现场总线标准共存的局面从客观上促进了工业以太网技术的迅速发展,国际上已经出现了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多种工业以太网协议。将传统的商用以太网应用于工业控制系统的现场设备层的最大障碍是以太网的非实时性,而实现现场设备间的高精度时钟同步是保证以太网高实时性的前提和基础。 IEEE 1588定义了一个能够在测量和控制系统中实现高精度时钟同步的协议——精确时间协议(Precision Time Protocol)。PTP协议集成了网络通讯、局部计算和分布式对象等多项技术,适用于所有通过支持多播的局域网进行通讯的分布式系统,特别适合于以太网,但不局限于以太网。PTP协议能够使异质系统中各类不同精确度、分辨率和稳定性的时钟同步起来,占用最少的网络和局部计算资源,在最好情况下能达到系统级的亚微级的同步精度。 基于PC机软件的时钟同步方法,如NTP协议,由于其实现机理的限制,其同步精度最好只能达到毫秒级;基于嵌入式软件的时钟同步方法,将时钟同步模块放在操作系统的驱动层,其同步精度能够达到微秒级。现场设备间微秒级的同步精度虽然已经能满足大多数工业控制系统对设备时钟同步的要求,但是对于运动控制等需求高精度定时的系统来说,这仍然不够。基于嵌入式软件的时钟同步方法受限于操作系统中断响应延迟时间不一致、晶振频率漂移等因素,很难达到亚微秒级的同步精度。 本文设计并实现了一种基于FPGA的时钟同步方法,以IEEE 1588作为时钟同步协议,以Ethernet作为底层通讯网络,以嵌入式软件形式实现TCP/IP通讯,以数字电路形式实现时钟同步模块。这种方法充分利用了FPGA的特点,通过准确捕获报文时间戳和动态补偿晶振频率漂移等手段,相对于嵌入式软件时钟同步方法实现了更高精度的时钟同步,并通过实验验证了在以集线器互连的10Mbps以太网上能够达到亚微秒级的同步精度。
上传时间: 2013-08-04
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本文论述了以电流矢量恒幅均匀旋转原理为基础的步进电机细分技术, 设计了基于单片机的SPWM控 制的电流矢量恒幅均匀旋的细分驱动模式, 并通过对软件数据的设置可以实现多种细分级数驱动控制。并在 此基础上为修正误差引入电流反馈环节, 实现了对混合式步进电机精确运行控制。
上传时间: 2013-06-05
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在步进电机驱动方式中,效果最好的是细分驱动,当今高端的步进电机驱动器基本都采用这种技术。步进电机的细分驱动技术是一门综合了数字化技术、集成控制技术和计算机技术的新技术,被广泛应用于工业、科研、通讯、天文等领域。 本文设计了一种基于DSP以及FPGA的两相混合式步进电机SPWM(正弦脉宽调制)波细分驱动系统。在DSP系统中采用TMS320I.F2407A微控制器作为核心控制器件,用软件产生SPWM波;在FPGA系统中采用FPGA芯片,通过VerilogHDL语言,实现了SPWM波;在功率驱动级电路上采用双极性H桥的驱动方式。最终实现了对两相混合式步进电机SPWM波细分驱动,大大提高了步进电机的运转性能。 本文介绍了两相混合式步进电机的工作原理、控制原理以及细分驱动的基本原理。通过对恒转矩细分驱动的分析,提出了两相混合式步进电机SPWM波细分驱动的方案,并给出了SPWM波产生的数学模型。最后,对步进电机的SPWM波细分驱动系统进行了实验测量,给出了实验结果。 实验的结果表明,设计的基于DSP与FPGA的SPWM波细分驱动系统可以很好地克服电机低频振荡的问题,提高电机在中、低速运行的性能。电机的扫描范围与理论值基本接近;微步距在误差允许的范围内也基本可以满足要求。
上传时间: 2013-04-24
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随着现代信息系统发展,网络系统尤其是分布式系统日益广泛地用于各个行业和领域,其中很多的关键应用需要基于时间同步进行。传统采用精准时钟对设备物理时钟进行精准调节以达到时钟同步的方式,以及单纯的在局域网内部通过相关时间协议进行时间同步的方式,由于受诸多限制,不能很好地解决分布式精确时钟同步的问题。然而人们对分布式时间精准度和时间同步的精确度要求越来越高,新型分布式网络时间同步研究成为一个需要亟待解决的关键性问题。既有工程应用价值,也有一定的理论意义。 首先从分布式系统应用的角度出发,首先对GNSS卫星授时、NTP协议、嵌入式系统及uClinux操作系统等理论和技术进行了阐述。重点讨论了如何解决分布式系统中的精确授时与同步问题的必要性和工程意义,分析了GNSS卫星授时特点和NTP网络协议的机制。 其次在充分考虑到网络同步实时性要求高的特点的基础上,提出了一种基于GNSS的嵌入式NTP授时服务器的设计架构,对各主要模块的功能、结构和工作原理进行了功能和性能分析。硬件具体以32位ARMS3C44B0X作为硬件控制核心的微处理器,开发了具有多通信端口的应用电路主板,并集成了GNSS卫星通信模块。 再次在软件方面具体对uClinux操作系统底层接口进行了较为深入的分析,在所设计的服务器硬件平台上移植了uClinux嵌入式操作系统及相关的驱动程序,并采用模块化的设计思想进行了NTP应用程序的设计与集成,实现了NTP协议的编译和NTP授时服务,其中对NTP协议主要参数和具体工作过程进行了系统性分析和设置应用。 最后在获取精准的系统统一时钟、通过NTP协议提供授时服务的基础上,结合实际在人工影响天气通信指挥系统中具体应用,实现了分布式人工降雨火箭弹发射点按命令精确同步进行发射的应用集成。初步测试表明,本文所设计的授时服务器应用情况良好,实现了不同层次分布式应用对于时间精准同步的高要求。
上传时间: 2013-04-24
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网络的普及和计算机微型化的趋势使得移动终端成为未来人们生活中的必备。移动终端具有体积小,重量轻,易于携带的特点。它将PC的部分功能与手机的通讯功能结合起来,可以进行无线通讯,还可以通过互联网得到丰富多彩的服务。因此,针对移动终端的研究具有非常重要的意义。 本文针对移动终端的移动性和无线上网功能提出一套基于ARM Linux平台的解决方案。移动终端硬件部分采用基于S3C2410控制器的硬件平台。采用USB接口的WiFi模块作为无线网卡。采用FPGA模块做信息加密处理。软件部分采用嵌入式Linux系统作为操作系统,采用基于Qt的嵌入式Konqueror浏览器作为应用程序。采用移动IPv6技术支持终端的移动性。 本文阐述了移动终端软件部分从底层到顶层的实现。包括了引导加载程序移植,Linux内核的移植,NOR Flash驱动移植,网卡驱动移植,无线网卡驱动移植,LCD驱动的移植,触摸屏驱动的移植,根文件系统的实现,Qt/Embedded和Qtopia的移植以及嵌入式Konqueror的移植。并对原理、相关知识点以及实现过程进行了详细的说明。本文介绍了如何在移动终端上支持移动IPv6技术,搭建基于Linux的移动IPv6的实验网络,并测试移动终端在不同的WiFi子网之间移动过程中与通信对端的连接情况。 经过测试表明,该移动终端可以在无线条件下通过浏览器访问Internet,支持中文网页并能通过鼠标、键盘和触摸屏进行操作。在移动性上,移动终端在从家乡网络和外地网络之间的漫游过程中能够在一定的切换延迟下保持和通信对端的连接。
上传时间: 2013-04-24
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16_16点阵字库产生软件,用于液晶显示驱动的字库。
上传时间: 2013-07-13
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工厂底层的信息绝大部分都是通过现场总线进行传递的,但基于现场总线的工业设备网络无法实现与企业的Internet/Intranet无缝连接从而实现远程监控。所以本文就此问题展开研究,提出了一种基于S3C2410的嵌入式工业网络控制器的平台的设计方案,设计了一个具有网络通信功能的控制器平台。 1.针对网络控制器的特点与要求,通过对比分析,选取了具体的硬件和软件,以确保网络控制器平台的稳定可靠。 2.具体设计了控制器相关硬件电路。包括存储电路、以太网电路、串口电路、I/O口电路等。 3.建立了嵌入式Linux软件开发平台;对网络通信的理论进行了研究,编写了CGI外部扩展程序,实现了动态Web技术,使用户可以通过浏览器对控制器进行远程监控。同时,开发了嵌入式数据库SQLite应用程序,使历史数据、实时数据和技术参数的管理更加方便有序;开发了对应的驱动程序确保了网络控制器的的正常运行。 4.在完成嵌入式网络控制器硬件与软件设计的基础上,将控制器平台应用于智能加药控制系统中,通过测试表明本网络控制器平台稳定可靠。 总之,本文在深入研究嵌入式网络控制器的基础上搭建了一个嵌入式的硬件和软件平台,确保了网络控制器稳定可靠并高效地运行,为第二次开发嵌入式网络控制器准备了一个比较理想的嵌入式平台。
上传时间: 2013-04-24
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DDS(Direct Digital Synthesis直接数字频率合成技术)是广泛应用的信号生成方法,其优点是易于程控,输出频率分辨率高,同时芯片的集成度高,适合于嵌入式系统设计。针对现有的压电陶瓷电源输出波形频率、相位等不能程控、电路集成度不高、体积和功耗较大等问题,本文以ARM作为控制电路核心,引入DDS技术产生输出的波形信号,并由集成高压运放将波形信号提高至输出级的电压和功率。 在压电陶瓷电源硬件电路中采用了模块化设计,主要分为ARM控制电路、DDS系统驱动电路和波形调理电路、高压运放电路等几个部分。电源控制电路以三星公司的S3C2440控制器为核心,以触摸屏作为人机输入界面;DDS芯片选用ADI公司的AD9851,设计了DDS系统外围驱动电路,滤波和信号调理电路,并应用了将DDS与锁相环技术相结合的杂散问题解决方案;高压运放电路由两级运放电路组成,采用了电压控制型驱动原理,放大电路的核心是PA92集成高压运放,加入了补偿电路以提高系统的响应带宽,并在电源输出设置了过电流保护和快速放电的放电回路。 电源软件部分采用WINCE嵌入式系统,根据WINCE系统驱动架构设计DDS芯片的流接口程序,编写了流接口函数和配置文件,并将流驱动程序集成入WINCE系统;编写了基于EVC的触摸屏人机界面主程序,由主程序将用户输入参数转换为DDS芯片的控制字,并采用动态加载流驱动方式将控制字送入DDS芯片实现了对其输出的控制。 对电源进行了不同典型波形输出的测试实验。在实验中,测试了DDS信号波形输出的精度和分辨率、电源动态输出精度和对信号波形的跟随性和响应性能。实验表明,压电陶瓷电源输出信号波形精度较高,对波形、频率等参数改变的响应速度快,达到电源输出稳定性要求。
上传时间: 2013-04-24
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