随着USB接口性能的不断增强,USB接口被广泛应用到各种硬件设备上。如今在Linux操作系统中,针对USB设备的驱动编程工作越来越受到重视。本课题在以S3C2410处理器为基础的硬件平台上,对Linux操作系统环境下USB设备驱动工作原理进行了研究。在理解USB协议的基础上完成了S3C2410处理器内置USB设备控制器固件和驱动程序的编写调试等方面的工作。 固件程序工作在硬件设备上,通过它控制设备的正常工作,负责与主机端的通信会话。由于本课题中的USB设备控制器是3C2410处理器的片内外设,因此固件程序要管理整个S3C2410处理器的工作。在处理器开机工作时,固件程序首先完成包括USB设备控制器在内的整个处理器的初始化,然后与主机共同进行USB设备的枚举,最后进入循环等待主机端发起通信。当主机发起通信时,处理器产生USB中断,固件程序调用中断处理函数。 在Linux操作系统中,内核通过调用驱动中提供的标准接口将应用程序中对设备的操作映射到具体的硬件设备。驱动程序中包括向驱动注册,驱动支持设备列表信息以及各种系统调用具体实现等方面。USB接口所支持的四种传输方式,根据S3C2410内置USB设备控制器的功能属性,在驱动中采用了块传输的传输方式,通过URB的方式实现对设备的读写操作。 最后设计一个简单文件传输系统对固件和驱动程序进行了测试。测试系统中主机端通过USB接口传输一个wav格式的音频文件,设备端接收到数据保存在内存中。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:liuchee
心脏疾病一直是威胁人类生命健康的主要疾病之一。研究无创的心电信号检测设备来检测与评价心脏功能的状况,并研究心脏疾病的成因是生物医学电子学的重要研究课题之一。动态心电记录仪(Holter)是用于记录24小时长时间心电图的一种设备。研制高性能的动态心电记录、监护系统对于心血管疾病的诊断和治疗具有十分重要的意义。 Holter技术发展至今已有几十年历史,但目前的Holter仍存在许多不足之处:(1)许多Holter采用8位、16位单片机作为控制系统,运算能力有限,无法加入自动诊断功能:(2)数据存储采用固定焊接在板上的存储芯片,容量小,数据取出回放不方便;(3)大部分Holter还不能实现心电信号的实时远程传输,心电数据的分析以及分析报告的获取往往要滞后好几天时间,不利于心脏疾病的及早诊断及治疗。 针对这些不足,本文设计了一个基于ARM(一种32位嵌入式处理器)的动态心电记录仪。该记录仪具有运算功能强、能够实现心电信号实时远程网络传输的特点。为确保信息不会因网络传输故障而丢失,本系统同时还采用了便于携带的SD(Secure Digital Memory)闪存卡作为存储媒介,具有大容量数据存储的功能。本文设计的系统主要完成的任务有心电信号的采集、心电信号的放大滤波、心电信号的显示和心电信号的存储与传输。整个系统由一片ARM嵌入式微处理器控制,本系统中采用的嵌入式微处理器是三星的S3C44BOX。放大和滤波电路主要是对电极导联传来的心电信号进行放大和滤除干扰信号,以获取合适的信号大小并保证采集的心电信号的正确性。心电信号的显示是把心电信号实时地显示在Holter的液晶屏上,能使患者直观地观察到自己的心电信号情况。心电信号的存储采用了容量大、成本及功耗低并且体积小方便携带的SD卡来存储心电数据。心电数据的传输是通过以太网实现的,以太网可以实现快速、高正确率的传输。传输的数据由医院内的服务器接收,并且在服务器端对心电信号进行相应的显示和处理。为实现上述功能编写的系统软件包括Holter的Bootloader的设计、uCLINUX操作系统的移植、A/D转换程序、液晶屏的控制及菜单程序、SD卡FAT文件格式的数据存储和服务器端数据接收、波形显示程序。本系统经过一定的实验证明符合设计要求,具有体积小、成本低、使用方便的特点。
上传时间: 2013-07-10
上传用户:Amos
汽车黑匣子(又称汽车行驶记录仪)是一种使用在汽车上的数字式电子记录装置。这种装置能对车辆的行驶速度、时间、里程以及有关车辆行驶的其他状态信息进行记录存储并可通过接口实现数据输出。汽车行驶记录仪的使用,对抑制疲劳驾驶、车辆超速等交通违章、约束驾驶人员的不良驾驶行为、保障车辆行驶安全以及道路交通事故的分析鉴定具有重要的作用。本文根据汽车行驶记录仪国家标准GB/T 19056-2003,并在此基础上开发设计了一种具有音视频处理功能的汽车黑匣子,采用的是三星公司的S3C2440 32位ARM处理器和Linux操作系统,同时为了使汽车黑匣子能更方便地与上位机之间进行通讯,本系统采用了USB Mass Storage设备来实现数据的传输。 论文首先介绍了汽车黑匣子的研究背景,并对国内外汽车黑匣子的研究现状进行了概括,在此基础上提出了本课题需要完成的目标。接下来,论文阐述了系统总体设计的构思以及各个功能模块不同方案优劣的比较,给出了最后的设计方案,并建立了系统的开发平台。在硬件设计方面详细地介绍了各主要功能部件及电路的设计和特点。在软件设计单元介绍了Linux操作系统和Bootloader的特点,并给出了系统软件的各模块程序设计。在文件系统设计部分,论文讨论了在NandFlash中建立FAT文件系统的实现方法。最后通过Linux下USB Mass Storage设备驱动的设计和调试,实现汽车黑匣子记录的数据通过USB接口与PC机或PDA之间的通信。 本文在结束处对整个课题作出总结,并指出在本系统现有的基础上性能还可以进一步改善和改进的地方。
上传时间: 2013-05-27
上传用户:dianxin61
随着计算机技术和互联网技术的发展,嵌入式系统已成为近年来新兴的研究热点。嵌入式系统的硬件核心是嵌入式微处理器,ARM处理器以其高性能、低功耗、低成本等优点占领了嵌入式系统处理器的大部分市场,基于ARM的嵌入式系统的应用已深入到工业控制、网络通讯设备等领域。Linux作为功能强大、源码公开的操作系统,在嵌入式领域中被广泛应用。 本文针对自动售货机控制系统在校园一卡通系统中的应用要求,以开发具有射频卡结帐功能的新型自动售货机控制系统,并与校园一卡通信息管理系统相连为目标,提出了基于ARM-Linux的自动售货机控制器总体设计方案。根据方案对自动售货机控制系统进行总体设计,在分析嵌入式软硬件可实现模块化设计的基础上,采用数据处理能力强和能够实现数据网络传输的HMS30C7202微处理器,对ARM处理器最小系统和关键的接口电路进行了硬件结构设计,系统扩展有FLASH、EPROM、以太网接口、RS232接口、GPIO接口、USB接口等外围电路。利用Protel软件完成了开发板的原理图设计、绘制以及印刷电路板布局布线工作,PCB设计以高速电路设计为准则,集成了多种接口电路,完成了硬件系统的设计。研究了嵌入式Linux操作系统下的自动售货机控制系统软件环境建立方法,论述了移植Linux到ARM控制板的过程,分析了嵌入式软件的应用程序架构与各部分设备驱动程序的设计方法,设计了硬件驱动程序。在嵌入式软、硬件开发的基础上,对基于ARM的嵌入式自动售货机控制系统进行实例研究和系统功能调试,完成了自动售货机控制系统的基本功能,并使系统能够基于以太网进行数据通信,为进一步的开发和应用提供了良好的基础。
上传时间: 2013-07-05
上传用户:Ruzzcoy
目前,嵌入式系统在工业控制和智能家电等众多领域得到了广泛的应用。但同时大量的嵌入式应用也对嵌入式设备的性能和功能提出了更高的要求。随着国内嵌入式应用领域的发展,ARM芯片以其高性能、低功耗、低成本的优势获得了广泛的重视和应用。嵌入式Linux是在标准Linux基础上,经过适当地简化(裁剪),然后加入一些特定的功能,形成的一个精巧的、高效的、满足特定应用需求地专用(定制)操作系统,它具有用户可裁剪、可配置的特点。在各种嵌入式操作系统中,嵌入式Linux凭借其内核结构优良、功能强大、高性能、稳定性好以及源代码开放等方面的优势,成为了嵌入式系统领域应用中的技术热点。本论文设计了以嵌入式微处理器和嵌入式操作系统为核心的系统,并在这个平台上实现了应用软件,构建了一个嵌入式的数据采集和发布系统,可以对设备数据进行串口采集,并利用因特网进行发布和控制操作。 为了实现这些功能,本文选用了Cirrus Logic公司的EP9302(ARM920T)作为系统的核心,以源代码开放的经过裁剪配置的嵌入式Linux为软件平台,设计了应用软件的设备数据采集、数据分析、数据交换网关模块,实现了网页服务器GoAhead移植,并完成了GoAhead服务器支持的自己的ASP页面以及后台函数的编写,并在此基础上研究了系统为保证可靠性而采取的一些措施。在整个系统的设计过程中充分发挥了嵌入式Linux的可移植性好、源代码公开、开发成本低的优点,解决了软件移植和设计编写、提高系统可靠性等的一系列关键性问题。 本嵌入式系统采集平台的用途是实时采集被监控设备的当前运行状况信息,使用户能够远程通过网页浏览器及时掌握被监控设备的运行状况,在必要时刻根据需要能够对设备进行相关控制操作和设置相关运行参数,以便能够控制被监控设备的运行方式。本论文设计的嵌入式数据采集、发布系统可以在类似远程数据控制的系统中得到广泛应用。
上传时间: 2013-05-27
上传用户:kgylah
本文实现了GPS中频信号处理的整体设计方案。该方案使用Zarlink公司的GP2015射频芯片和FPGA共同搭建硬件系统,用于实现GPS定位功能。其中GP2015芯片作为GPS信号接收前端,FPGA作为系统搭建和算法实现的平台。 首先,针对建立GPS中频数据处理平台的需要,设计了GPS信号接收的射频前端以及LVDS数据传输电路,编写了FPGA传输大量高频数据的VHDL程序,实现了数据的传输及存储。其次,设计PC机的用户界面接口程序,为控制和测试提供了可靠的保障。在此基础上开发了GPS中频数据处理的平台,为研究GPS定位算法提供了硬件基础。 数据捕获和追踪是GPS算法中最耗时的两部分,因此,本设计提出快速精确的数据捕获方法。在分析频域捕获算法的基础上,提出相位差分精确定频的方法,分析其可行性,给出实施方案并与普通串行精确定频算法比较,经过实验,得到了很好的结果。 在研究捕获算法的基础上,本文在FPGA上实现了GPS中频信号的捕获算法。既保证了软件算法的灵活性又利用了硬件工作的实时性,达到了快速捕获的目的。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:dengzb84
本论文讨论的是如何对符合DVB-T标准的数字图像无线监控系统中的MPEG2图像实现底层硬件的实时加/解密.数字图像无线监控系统是某公司研发的符合DVB-T标准的实时图像语音无线传输系统,通过对实时采集的图像等信息的发射与接收实现对远程现场的无线监控.为了保证图像数据在传输中的保密性,设计了基于FPGA的实时MPEG2图像加/解密系统.该系统由加/解密算法模块和密钥管理模块组成.加/解密算法模块完成发射机及接收机中的实时数据流的加/解密,该模块是基于FPGA的,采用美国国家标准DES(Dara Encryption Standard)算法,实现了对MPEG2 TS流的硬件加/解密.密钥管理模块完成加/解密模块的密钥产生、管理、控制、输入等功能.本论文首先介绍了密码学的基本知识及几种典型的加密体制和算法.接着介绍了DVB-T数字广播标准和数字图像无线监控系统的原理和系统结构.然后对图像加解密器的系统设计原理及实现做了详细介绍.在此基础上,介绍了FPGA中的加密算法的仿真及实现和密钥管理模块的实现.最后介绍了系统的硬件电路和整个系统的软硬件调试.本人的工作主要包括:1.查阅资料,了解密码学及DVB系统相关领域知识.2.根据项目要求设计基于FPGA的实时MPEG2图像加/解密系统方案.3.基于FPGA完成MPEG2图像的底层硬件加密及解密逻辑程序设计,并设计各个控制程序和驱动.4.设计系统原理图及电路板,完成系统的软硬件调试和与全系统的联调.
上传时间: 2013-06-30
上传用户:jiiszha
ASIC对产品成本和灵活性有一定的要求.基于MCU方式的ASIC具有较高的灵活性和较低的成本,然而抗干扰性和可靠性相对较低,运算速度也受到限制.常规ASIC的硬件具有速度优势和较高的可靠性及抗干扰能力,然而不是灵活性较差,就是成本较高.与传统硬件(CHW)相比,具有一定可配置特性的场可编程门阵列(FPGA)的出现,使建立在可再配置硬件基础上的进化硬件(EHW)成为智能硬件电路设计的一种新方法.作为进化算法和可编程器件技术相结合的产物,可重构FPGA的研究属于EHW的研究范畴,是研究EHW的一种具体的实现方法.论文认为面向分类的专用类可重构FPGA(ASR-FPGA)的研究,可使可重构电路粒度划分的针对性更强、设计更易实现.论文研究的可重构FPGA的BCH通讯纠错码进化电路是一类ASR-FPGA电路的具体方法,具有一定的实用价值.论文所做的工作主要包括:(1)BCH编译码电路的设计——求取实验用BCH码的生成多项式和校验多项式及其相应的矩阵并构造实验用BCH码;(2)建立基于可重构FPGA的基核——构造具有可重构特性的硬件功能单元,以此作为可重构BCH码电路的设计基础;(3)构造实现可重构BCH纠错码电路的方法——建立可重构纠错码硬件电路算法并进行实验验证;(4)在可重构纠错码电路基础上,构造进化硬件控制功能块的结构,完成各进化RLA控制模块的验证和实现.课题是将可重构BCH码的编译码电路的实现作为一类ASR-FPGA的研究目标,主要成果是根据可编程逻辑电路的特点,选择一种可编程树的电路模型,并将它作为可重构FPGA电路的基核T;通过对循环BCH纠错码的构造原理和电路结构的研究,将基核模型扩展为能满足纠错码电路需要的纠错码基本功能单元T;以T作为再划分的基本单元,对FPGA进行"格式化",使T规则排列在FPGA上,通过对T的控制端的不同配置来实现纠错码的各个功能单元;在可重构基核的基础上提出了纠错码重构电路的嵌套式GA理论模型,将嵌套式GA的染色体串作为进化硬件描述语言,通过转换为相应的VHDL语言描述以实现硬件电路;采用RLA模型的有限状态机FSM方式实现了可重构纠错码电路的EHW的各个控制功能块.在实验方面,利用Xilinx FPGA开发系统中的VHDL语言和电路图相结合的设计方法建立了循环纠错码基核单元的可重构模型,进行循环纠错BCH码的电路和功能仿真,在Xilinx公司的Virtex600E芯片进行了FPGA实现.课题在研究模型上选取的是比较基本的BCH纠错码电路,立足于解决基于可重构FPGA核的设计的基本问题.课题的研究成果及其总结的一套ASR-FPGA进化硬件电路的设计方法对实际的进化硬件设计具有一定的实际指导意义,提出的基于专用类基核FPGA电路结构的研究方法为新型进化硬件的器件结构的设计也可提供一种借鉴.
上传时间: 2013-07-01
上传用户:myworkpost
本文研制的数据采集器,用于采集导弹过载模拟试车台的各种参数,来评价导弹在飞行过程中的性能,由于试车台是高速旋转体,其工作环境恶劣,受电磁干扰大,而且设备要求高,如果遇到设备故障或设备事故,其损失相当巨大,保证设备的安全性和可靠性较为困难。 本文在分析数字通信技术的基础上,选用了基于现场可编程逻辑阵列(FPGA)采用脉冲编码调制(PCM)通信实现多路数据采集器的设计,其优点是FPGA技术在数据采集器中可以进行模块化设计,增加了系统的抗干扰性、灵活性和适应性,并且可以将整个PCM通信系统设计成可编程序系统,用户只要稍加变更程序,则系统的被测路数、帧结构、码速率、标度等均可改变以适应任何场合。并且采用合理的纠错和加密编码能够实现数据在传输工程中的完整性和安全性。 通过对PCM通信的特点研究,研制了一套集采集与传输的系统。文章给出了各个模块的具体建模与设计,系统采用的是FPGA技术来实现数据采集和信号处理,采用VHDL实现了数字复接器和分接器、编解码器、调制与解调模块的建模与设计。采用基于NiosII实现串口通讯,构建了实时性和准确性通信网络,实现了数据的采集。 测试数据和数据采集的实验结果证明,采用FPGA技术实现PCM信号的编码、传输、解码,能够有较强的抗干扰性、抗噪声性能好、差错可控、易加密、易与现代技术结合,并且误码率较低,要远远优于传统的方法。
上传时间: 2013-04-24
上传用户:com1com2
随着信息技术和电子技术的进步和日益成熟,计算机数据采集技术得到了广泛应用。由于ISA数据采集卡的固有缺陷,PCI接口的数据采集卡将逐渐取代ISA数据采集卡,成为数据采集的主流。为了简化PCI数据采集卡结构,提高数据采集可靠性,本文研究并开发了一种基于FPGA的PCI结构的数据采集卡系统。 论文对PCI对目标设备数据采集卡实现的原理和方法进行了深入研究,设计了基于FPGA的PCI数据采集卡的硬件电路,通过在FPGA中嵌入了PCI目标设备的IP核与用户逻辑部分,构成了SOPC系统。使用Verilog硬件描述语言设计并实现了FPGA内部采集数据管理、数据管理寄存器和FIFO数据缓冲队列等模块电路。利用ModelSim对PCI系统进行了仿真。完成了系统硬件电路PCB板的设计,最终制作了PCI数据采集卡。 论文针对PCI结构的数据采集卡系统软件需求,研究了WDM设备驱动软件、Windows环境的简易虚拟示波器以及简易虚拟逻辑仪实现原理和方法。利用DriverStudio+Windows DDK for XP+VC6的软件平台,开发了WDM设备驱动程序。实现了Windows环境的简易虚拟示波器,和简易虚拟逻辑仪。系统测试结果表明该系统设计正确,系统运行稳定,功能和指标达到了设计要求。
上传时间: 2013-07-22
上传用户:z754970244