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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课题分析了目前国内外减摇鳍控制技术的发展与现状，重点讲述了基于ARM处理器的减摇鳍控制器的功能设计与实现方案。 减摇鳍是一种由微机控制的自动化程度很高的船舶减摇装置。减摇鳍控制系统根据人为输入的信号和来自鳍本身的反馈信号，及时输出不同的控制指令，控制鳍转动到期望的角度，达到减小船舶横摇的目的。但目前大多数的减摇鳍控制器使用单片机作为主处理器或者以工控机为基础开发而来的，前者集成度不高，稳定性也不好，而后者成本较高。因此，课题设计了一款新型的基于ARM嵌入式处理器的嵌入式减摇鳍控制器，解决了上述问题。 该系统主要由硬件平台和软件平台两部分组成。硬件平台主要包括基于飞利浦公司的LPC2290的控制器核心电路和辅助实现控制的驱动电路；软件平台主要是基于ARM的软件，包括启动代码和应用程序；为实现系统的可靠运行，同时也采取了一些保证系统可靠性的措施。 目前，减摇鳍系统大多采用基于力矩对抗原理的PID控制器。由于船舶横摇运动的非线性、复杂性、时变性以及海况的不确定性，经典PID控制很难获得令人满意的控制效果。因此，如何实现PID参数的自整定就显得犹为重要。模糊控制事先不需要获知对象的精确数学模型，而是基于人类的思维以及经验，用语言规则描述控制过程，并根据规则去调整控制算法或控制参数。本论文将模糊控制与PID控制相结合，实现了无须精确的对象模型，只须将操作人员和专家长期实践积累的经验知识用控制规则模型化，然后用模糊推理在线辨识对象特征参数，实时改变控制策略，便可对PID参数实现最佳调整。 研究结果表明：采用该控制手段能较好的满足设计要求，开发的嵌入式减摇鳍控制系统具有设计合理、集成度高、性价比高、性能优越、抗干扰能力强、稳定性好、实时性高等优点。同时能够适应减摇鳍控制系统智能化的发展趋势，所以该减摇鳍控制器具有很好的使用价值及意义。
上传时间： 2013-06-06
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指令集仿真器是目前嵌入式系统研究中一个极其重要的领域，一个灵活高效且准确度高的仿真器不仅可以实现对嵌入式系统硬件环境的仿真，而且是现代微处理器结构设计过程中性能评估的重要工具. 仿真器的性能已经成为影响整个设计效率的重要因素，在现有的指令集仿真技术中，编译型仿真技术虽然可以获得高的仿真速度，但其对应用的假设过于严格，限制了其在商业领域中的应用；解释型仿真器虽被普遍使用，但其缺点也很明显，由于模拟过程中需要耗费大量时间用于指令译码，解释型模拟器速度往往很有限，使用性能较低。由此可见，如何减少仿真过程中的指令译码时间，是提高仿真器的性能的关键。 本文旨在提出一个指令集仿真器的原型，重点解决指令解码过程中的速度瓶颈，在其基础可以进行扩充和改进，以适应不同硬件平台的需要。文章首先从ARM指令集的指令功能和编码格式入手，通过分析和比较找出了一般常用指令的编码和实现规律，并在此基础上进行了高级语言的描述，其后提出了改进版解释型指令集仿真器的设计方案，包括为提高仿真器性能，减少译码时间，创新性的在流程设计中加入了预解码的步骤，同时用自己设计的压缩算法解决了因预解码产生大量译码信息而带来的内存过度消耗难题。接下来，描述了仿真器的实现，包括指令的取指、译码、执行等基本功能，并着重描述了如何通过划分存储域和存储块的方式模拟真实存储器的读写访问实现。 另外，需要特别指出的是，针对仿真器中普遍存在的调试难问题，本文从一线程序开发人员的角度，在调试模块的设计中除了断点设置、程序暂停、恢复等基本功能外，还添加了各类监视设备和程序跟踪的功能，以期能提高本仿真器的实用性。 在文章的结尾，提出了仿真器的验证方案，并按照该方案对仿真器进行了功能和性能上的验证，最后对进一步的工作进行了展望。
上传时间： 2013-08-02
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射频识别技术(RFID，RadioFrequencyIdentification)是目前自动识别技术发展的趋势所在，更被誉为21世纪最重要的十大技术之一。当成本这一始终阻碍RFID得到全面发展的问题在全球各国政府政策的支持下得到解决后，RFID得到了前所未有的广泛发展和应用。在条形码逐步被RFID标签取代的今天，作为RFID系统核心组成部分的RFID阅读器，有着极其广泛的技术开发空间和市场前景。如何根据应用的需要，设计出性能良好、使用方便并且具有相当通用性的RFID阅读器产品，是众多企业和单位在应用中会遇到的课题。 本文首先简单介绍了RFID基本原理和RFID阅读器系统结构，然后结合工程项目的要求，介绍了一个基于ARM嵌入式平台的便携式RFID阅读器的设计实现的实例。在设计和实现过程中，首先进行了系统需求和特点的分析，结合系统便携化和功能复杂性方面的特点以及ARM嵌入式系统的优势制定了系统方案并进行了功能模块划分。然后在此基础上设计了各模块的硬件电路，编写了相应的驱动和测试程序。并且利用这些驱动和测试代码在ADS环境下通过JTAG接口对电路进行了调试和功能验证。接着采用802.11b/g方案对阅读器进行了无线组网的设计。此后在硬件系统的基础上，简述了Linux嵌入式操作系统下阅读器软件的开发。文章最后还介绍了将所设计实现的样机投入实际应用环境下的测试情况，详细描述了测试的内容、方法和结果。 文章试图通过对一个阅读器开发实例的详细介绍，提出一套完整的阅读器设计思路和流程，为学习和开发人员提供帮助。
上传时间： 2013-04-24
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水泵效率是反映水泵经济性能和综合性技术指标的参数。随着我国节能减排工作的深入开展，用泵企业要求准确、经常性地测试水泵的效率值，掌握设备的能源利用率和设备自身状况，评估设备运行经济状况的合理程度。目前，国内水泵效率检测仪器的测量精度低、实时性和可靠性较差，现场可操作性差，人机界面不够友好。 本课题是利用ARM嵌入式系统来实现水泵效率检测仪器的研制，旨在开发一种操作简单、便于携带又能满足指导经济运行精度要求的泵效测量装置，将计算机技术、传感器技术、数据采集处理技术、嵌入式系统技术相结合，实现水泵效率检测的同时，也实现了水泵各项主要参数的测试、数据保存、传输及曲线拟合等功能。研究了数据采集与处理、曲线拟合、数据库开发、通信等实现中的重点、难点问题，并采取了有效的硬件和软件抗干扰措施，确保了系统的稳定性和可靠性。 本文以模块化和结构化的思想搭建了基于ARM9的硬件平台，设计了专用模拟电路，研究了嵌入式操作系统WinCE4.2的移植，利用Platform Builder进行了操作系统内核的定制和编译，分析了WinCE4.2 Bootloader的工作原理和架构，根据系统的功能需要和硬件资源分配、设计了设备的Bootloader。 应用层开发使用embedded Visual C++4.0开发工具，集成IDE环境，快速的开发Windows CE应用程序。主要内容包括：开发友好的人机界面、实现仪器的基本功能、显示水泵机组的性能参数、绘制水泵性能曲线并显示和构建水泵性能数据库、实现通信。 在样机试制完成后，对多台水泵进行了试验，试验结果证明本检测仪器具有稳定可靠、测试精度和自动化程度高、管理维护方便的特点，具有较好的技术经济性能。
上传时间： 2013-06-02
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表面粗糙度是机械加工中描述工件表面微观形状重要的参数。在机械零件切削的过程中，刀具或砂轮遗留的刀痕，切屑分离时的塑性变形和机床振动等因素，会使零件的表面形成微小的蜂谷。这些微小峰谷的高低程度和间距状况就叫做表面粗糙度，也称为微观不平度。表面粗糙度的测量是几何测量中的一个重要部分，它对于现代制造业的发展起了重要的推动作用。世界各国竞相进行粗糙度测量仪的研制，随着科学技术的发展，各种各样的粗糙度测量系统也竞相问世。对于粗糙度的测量，随着技术的更新，国家标准也一直在变更。最新执行的国家标准(GB/T6062-2002)，规定了粗糙度测量的参数，以及制定了触针式测量粗糙度的仪器标准[1]。 随着新国家标准的执行，许多陈旧的粗糙度测量仪已经无法符合新标准的要求。而且生产工艺的提高使得原有方案的采集精度和采集速度，满足不了现代测量技术的需要。目前，各高校公差实验室及大多数企业的计量部门所使用的计量仪器(如光切显微镜、表面粗糙度检查仪等)只能测量单项参数，而能进行多参数测量的光电仪器价格较贵，一般实验室和计量室难以购置。因此如何利用现有的技术，结含现代测控技术的发展，职制出性能可靠的粗糙度测量仪，能有效地降低实验室测量仪器的成本，具有很好的实用价值和研究意义。 基于上述现状，本文在参考旧的触针式表面粗糙度测量仪技术方案的基础上，提出了一种基于ARM嵌入式系统的粗糙度测量仪的设计。这种测量仪采用了先进的传感器技术，保证了测量的范围和精度；采用了集成的信号调理电路，降低了信号在调制、检波、和放大的过程中的失真；采用了ARM处理器，快速的采集和控制测量仪系统；采用了强大的PC机人机交互功能，快速的计算粗糙度的相关参数和直观的显示粗糙度的特性曲线。 论文主要做了如下工作：首先，论文分析了触针式粗糙度测量仪的发展以及现状；然后，详细叙述了系统的硬件构成和设计，包括传感器的原理和结构分析、信号调理电路的设计、A/D转换电路的设计、微处理器系统电路以及与上位机接口电路的设计。同时，还对系统的数据采集进行了研究，开发了相应的固件程序及接口程序，完成数据采集软件的编写，并且对表面粗糙度参数的算法进行程序的实现。编写了控制应用程序，完成控制界面的设计。最终设计出一套多功能、多参数、高性能、高可靠、操作方便的表面粗糙度测量系统。
上传时间： 2013-04-24
上传用户：KIM66
随着21世纪的到来,计算机技术,信息处理技术,半导体技术和网络技术不断发展,人类社会进入了信息化时代。与此同时,无线视频传感器网络也得到了突飞猛进的发展,成为当今国际上备受关注的热点研究领域。无线视频传感器网络有着很多的优点和十分广泛的应用前景。在军事,工业,城市管理和监控系统等重要领域都有潜在的使用价值。 无线视频传感器网络有着显著的特征,例如：网络节点能源有限；网络带宽有限；对处理速度要求较高等。由此可见,传统的视频编码标准无法应用于无线视频传感器网络。MPEG-4,H.263,H.264等视频编码标准,全是基于运动估计补偿实现的,计算量十分巨大,在能量,存储空间和处理能力均有限的节点难以实现这类高复杂度的编码算法。 本文针对无线视频传感器网络对视频编码算法的具体需求,提出一种基于运动检测的低复杂度视频编码算法。该算法只对当前编码帧中的运动对象进行编码,并且以面向对象的结构输出码流。实验结果表明,与H.264全I帧编码相比,本文提出的算法编码速度提高了约3倍,编码性能提高了约2dB。与H.264基本档次相比,虽然编码性能略有下降,但是编码速度平均提高了8倍左右。因此,本文提出的算法可以在编码效率和编码速度之间获得很好的折衷,在一定程度上可以满足无线视频传感器网络的需求。 本文选用ALDVK_270作为硬件实验平台。在分析算法结构的同时,结合嵌入式系统的特点,从算法,内存,高级语言和汇编语言等几个方面提出优化方案,最终在ARM嵌入式平台下实现了面向无线视频传感器网络的低复杂度视频编码算法。测试结果表明,与优化前相比,优化后的编码速度有了很大的提高,对于CIF格式的监控视频序列能够满足实时处理的要求。
上传时间： 2013-07-26
上传用户：小小小熊
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
上传用户：diaorunze
现代信息技术的迅猛发展和人们生活质量的提高，使得视频处理方面的研究与应用，尤其是实时图像处理受到了广泛关注。近年来，DSP技术的不断发展，将数字信号处理领域的理论研究成果应用到实际系统中，并推动了新理论和应用的发展，对视频处理等领域的技术发展起到了十分重要的作用。同时，随着网络、移动通讯和多媒体技术的飞速发展，嵌入式系统也得到更加广泛的应用。 本文分析了嵌入式系统、DSP技术、以及视频处理系统等领域的最近发展现状，结合本实验室在嵌入式开发、H.264.图像编解码、DSP技术三个方面的研究成果和实际开发经验，提出了采用TIC6000系列的TMS320DM642和ARM(S3C2410)为主体的硬件系统架构，设计了一种基于ARM+DSP的嵌入式视频处理系统。该系统将专门用于视频图像处理的DSP与在通讯和实时控制方面具有独特优势的ARM处理器结合起来，为嵌入式实时环境下一些复杂算法的实现问题开辟了新的途径。 文中首先介绍了系统的相关技术及标准，包括控制端用到的ARM技术和处理端的DSP技术及核心处理算法H.264编码原理，给出了系统的整体架构及设计思路。整个系统分控制端和处理端以及两者之间的通信三个部分，控制端主要由一个最小系统、LCD及触摸屏和矩阵键盘构成，在ARM上移植了Linux操作系统，并在其上编写了外设驱动。处理端包括视频输入、输出模块、存储模块、网络传输模块，移植了基于基本档次的T264代码到DM642中，并进行了优化，完成了视频信号的采集和回显程序的编写，并将采集、处理、回显三个进程加入到BIOS中，实现了处理端的功能。两者通信采用HPI16模式的通信方式。最后，就系统的性能进行了测试，给出了测试效果图，并对结果进行了详细分析。 在文章的最后，总结了课题研究所取得的成果及其不足之处；给出了系统进一步研究和改进的思路。嵌入式是未来发展的主流，随着本系统的进一步完善，必将具有更加广阔的应用前景。
上传时间： 2013-04-24
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这篇论文在系统分析国内外雷达伺服控制系统研究现状的基础上，选定以ARM为内核的基于ARM+FPGA的雷达伺服控制器为研究对象。 首先，根据雷达伺服控制系统功能要求与性能指标，进行系统的硬件设计：选择基于ARM920T的S3C2410和Altera公司的FPGA芯片EP1C12Q240作为主控芯片，ARM与FPGA的连接形式采用中断+存储器的形式；将ARM与FPGA上多余的引脚引出作为将来升级的需要；还画出ARM+FPGA的雷达伺服控制器的系统图并制作了PCB板。 其次，选用PID对伺服系统进行控制，模糊神经网络综合了模糊控制和神经网络的优点，并利用模糊神经网络算法对PID参数进行在线调整。用Matlab7.1进行仿真，其结果表明：该控制算法对系统具有良好的控制效果，性能较常规PID得到较大改善。 最后，根据FPGA在伺服系统主要任务，用VHDL语言和原理图在FPGA芯片中分别编制实现DAC0832接口控制功能、光电编码器与脉冲发生电路的程序代码；并在Quartus II6.0环境下通过仿真，且得到仿真的波形符合系统功能要求。采用C语言编写在ARM中实现模糊神经网络PID控制算法的代码，通过CodeWarrior for ARM的编译无误后，生成可执行文件.axf,，调用AXD进行在线仿真调试。仿真结果表明：模糊神经网络PID算法对伺服系统能够进行有效控制。 结果表明：ARM作为伺服控制器的内核，其性价比与集成度高：用FPGA芯片实现接口电路使伺服控制器的可靠性高、速度快、可配置及连接方式灵活。因此采用基于ARM+FPGA的雷达伺服控制器，提高了系统的开放性、实时性、可靠性，降低了系统功耗，具有重要的应用价值。
上传时间： 2013-06-30
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