高速、高精度已经成为伺服驱动系统的发展趋势,而位置检测环节是决定伺服系统高速、高精度性能的关键环节之一。光电编码器作为伺服驱动系统中常用的检测装置,根据结构和原理的不同分为增量式和绝对式。本文从原理上对增量式光电编码器和绝对式光电编码器做了深入的分析,通过对比它们的特性,得出了绝对式光电编码器更适合高速、高精度伺服驱动系统的结论。 绝对式光电编码器精度高、位数多的特点决定其通信方式只能采取串行传输方式,且由相应的通信协议控制信息的传输。本文首先针对编码器主要生产厂商日本多摩川公司的绝对式光电编码器,深入研究了通信协议相关的硬件电路、数据帧格式、时序等。随后介绍了新兴的电子器件FPGA及其开发语言硬件描述语言Verilog HDL,并对基于FPGA的绝对式编码器通信接口电路做了可行性的分析。在此基础上,采用自顶向下的设计方法,将整个接口电路划分成发送模块、接收模块、序列控制模块等多个模块,各个模块采用Verilog语言进行描述设计编码器接口电路。最终的设计在相关硬件电路上实现。最后,通过在TMS320F2812伺服控制平台上编写的硬件驱动程序验证了整个设计的各项功能,达到了设计的要求。
上传时间: 2013-07-11
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国家863项目“飞行控制计算机系统FC通信卡研制”的任务是研究设计符合CPCI总线标准的FC通信卡。本课题是这个项目的进一步引伸,用于设计SCI串行通信接口,以实现环上多计算机系统间的高速串行通信。 本文以此项目为背景,对基于FPGA的SCI串行通信接口进行研究与实现。论文先概述SCI协议,接着对SCI串行通信接口的两个模块:SCI节点模型模块和CPCI总线接口模块的功能和实现进行了详细的论述。 SCI节模型包含Aurora收发模块、中断进程、旁路FIFO、接受和发送存储器、地址解码、MUX。在SCI节点模型的实现上,利用FPGA内嵌的RocketIO高速串行收发器实现主机之间的高速串行通信,并利用Aurora IP核实现了Aurora链路层协议;设计一个同步FIFO实现旁路FIFO;利用FPGA上的块RAM实现发送和接收存储器;中断进程、地址解码和多路复合分别在控制逻辑中实现。 CPCI总线接口包括PCI核、PCI核的配置模块以及用户逻辑三个部分。本课题中,采用FPGA+PCI软核的方法来实现CPCI总线接口。PCI核作为PCI总线与用户逻辑之间的桥梁:PCI核的配置模块负责对PCI核进行配置,得到用户需要的PCI核;用户逻辑模块负责实现整个通信接口具体的内部逻辑功能;并引入中断机制来提高SCI通信接口与主机之间数据交换的速率。 设计选用硬件描述语言VerilogHDL和VHDL,在开发工具Xilinx ISE7.1中完成整个系统的设计、综合、布局布线,利用Modelsim进行功能及时序仿真,使用DriverWorks为SCI串行通信接口编写WinXP下的驱动程序,用VC++6.0编写相应的测试应用程序。最后,将FPGA设计下载到FC通信卡中运行,并利用ISE内嵌的ChipScope Pro虚拟逻辑分析仪对设计进行验证,运行结果正常。 文章最后分析传输性能上的原因,指出工作中的不足之处和需要进一步完善的地方。
上传时间: 2013-04-24
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高速公路隧道属于特殊路段,隧道洞内外环境差别非常大,需要在隧道内设置电光照明,以消除司机的“暗适应"与“明适应’’视觉问题,保证隧道行车安全。而当前的大部分高速公路隧道照明控制系统简单,照明光源舒适度不高,未根据洞外环境亮度,综合车速车流量及洞内烟雾浓度等因素,实时调节隧道洞内照明亮度,存在盲目加大隧道照明的亮度的问题,给行车安全带来隐患,造成能源浪费,不符合设计规范和国家节能的政策要求。 本文介绍了当前隧道照明的发展及照明灯具智能控制的研究状况,针对当前隧道照明的控制系统存在的问题,给出了基于ZigBee的隧道照明无线控制系统的 架构;分析比较了当前各种隧道照明光源的特点,针对当前普遍采用的高压钠灯照明和新兴的LED灯照明做了详细的经济效益对比,根据系统使用寿命周期内的性价比,选择大功率LED作为隧道照明灯具;在分析ZigBee协议及组网流程的基础上,设计了基于ZigBee技术的簇树型隧道照明无线测控网络,系统采用CC2430无线模块作为网络节点的硬件解决方案,对网络中的协调器、路由器及终端节点的组网及其数据处理流程进行了详细设计;设计了利用ZigBee技术作为控制命令和数据传输的可调光LED灯具,满足所提出的控制系统对灯具的要求:针对隧道照明控制参数及灯具光效难以建立精确数学模型的特点,系统采用基于专家经验的隧道照明的模糊控制算法,设计了隧道照明控制程序,并嵌入到利用WinCC设计的隧道照明的控制系统中。论文最后对所设计的系统进行了测试,验证了系统的可行性。
上传时间: 2013-04-24
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全数字调制解调技术具有多速率、多制式、智能性等特点,这极大的提高了通信系统的灵活性和通用性,符合未来通信技术发展的方向。 本文从如下几个方面对全数字调制解调器进行了深入系统研究:1,在介绍全数字调制解调器的发展现状和研究QPSK通信调制解调方式的基础上,依据软件定性仿真分析了QPSK正交调制解调系统,设计出了满足系统要求的实现电路框图并选定了芯片;2,在完成了基于FPGA芯片实现QPSK调制解调的算法方案设计基础上,利用VHDL语言完成了芯片程序的设计,并对其进行了调试和功能仿真;3,利用设计出的调制解调器与选定的AD、DA、正交调制解调芯片,完成了QPSK通信系统的硬件电路的设计并完成了调制电路的研制;4,完成电路的信息速率大于300Kbps,产生的中频信号中心频率70MHz,带宽500KHz,满足系统设计要求,由于时间关系解调电路仍在调试中。 本文基于FPGA实现的QPSK数字调制解调器具有体积小、集成度高和软件可升级等优点,这为设计高集成和高灵活性的通信系统提供了技术基础。
上传时间: 2013-07-08
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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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ARM微处理器和嵌入式Linux操作系统为核心的嵌入式技术,已在很多领域得到了越来越广泛的应用。由于网络在未来计算中将发挥非常重要的作用,因此连通性、网络化正逐渐成为嵌入式设备的发展方向,嵌入式设备的网络化已经成为网络发展的必然趋势。美国贝尔实验室预测未来数年内所能想到的任何有用信息都是由嵌入式设备通过网络供给信息的需求者。 本文设计和实现了基于ARM处理器的嵌入式系统硬件和软件解决方案,将Linux移植到LH79520,并且实现了嵌入式系统的网络通信功能。 本文采用NXP公司的LH79520微控制器作为处理器,采用高度集成的以太网芯片DM9000A作为网络接口,并且扩展了LCD、UART接口。使用APEX作为系统的Bootloader,选择Linux操作系统进行裁剪和移植,编写了网络芯片驱动程序,使得2.6.22版本内核在硬件上稳定运行;同时实现了嵌入式平台和Linux系统之间的网络的数据传输。对影响TCP网络数据传输速率的因素进行了研究,通过对比和测试优化了ARM嵌入式系统的网络传输性能。最后,在ARM平台和Linux主机端分别实现了采用IPMSG协议的网络传输应用程序。 通过测试表明,本文所设计的嵌入式系统在可用性及操作方便性方面都达到了预期的目标,使得ARM Linux移植更有效率而且降低成本,具有实际的应用价值。
上传时间: 2013-07-14
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21世纪是“信息世纪”,随着人们生活水平的不断进步,对于家居环境要求也日益增高。如何将信息产业的最新成果,应用于构建一个舒适和谐的家居环境,已日益引起人们的关注和重视。传统的家庭电子电器类产品具有单个控制的特点,无法进一步构成网络,和外界进行信息交互。“智能家居”概念的提出,改变了这种这种状况。智能家居系统可以将相对独立的电器产品“智能”地连接在一起,提供全方位信息交换功能,帮助家庭内部及外部实现信息畅通,从而优化生活环境,提高生活质量。 本文提出了一种基于GPRS网络的以ARM和嵌入式Linux操作系统为基础的家庭网关无线接入方案,能通过手机短信息对控制节点进行远程控制,实时获得当前图像信息和家居环境的各项物理参数。 本文所做的主要工作为: 1.调研了国内外智能化家居系统的研究现状和发展趋势,并结合目前国内智能家居的发展特点,设计了基于嵌入式系统的智能家居监控系统。在设计中选用了ARM9 S3C2440处理器和嵌入式Linux操作系统,主要由基于ARM的主控模块、GPRS短信发送模块、基于nRF2401的无线(分)节点通信模块几个部分组成。 2.建立了嵌入式系统的平台和开发环境。主要包括嵌入式Linux的裁减、设备驱动程序的编写,交叉编译和串口驱动的编写,完成了USB驱动的移植。 3.在组网方式上选择了nRF2401无线射频模块和GPRS模块,完成了周边器件的电路设计,实现了无线模块的相互通信和信息传输。 4.实现了XMODOM协议,将图片和物理信息传送至GPRS模块,并实现了彩信的MMS发送。 本文完成了智能家居监控系统的硬件设计和软件设计,并进行了调试,验证了所设计系统的有效性和实用性。实验结果表明提出的监控系统设计方法是可行的,且整个系统具有良好的通用性和可扩展性。由于采用Linux作为嵌入式操作系统,符合嵌入式的发展潮流,方便了在该设计的基础上进行二次开发和扩展。
上传时间: 2013-04-24
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无线传感器网络是一项融合计算机技术、半导体技术、通信技术、传感器技术等的新兴技术,它在军事、工业、农业、建筑、医疗、交通等各个领域均有广阔的应用前景。无线传感器网络中包含众多关键技术,因此需要一种功能强大的节点支持网络的正常运行,为用户提供多功能的服务。 目前无线传感器网络节点的硬件平台绝大部分是基于单片机实现的,它们具有有限的存储和处理能力,只能完成简单的传感器数据采集、处理和转发功能。有少部分硬件平台采用32位的处理器,但是这些平台的价格昂贵或者灵活性较差,不利于无线传感器网络的实验研究及应用的拓展。 基于上述研究现状,本文设计并实现一个基于32位ARM处理器和Linux操作系统的无线传感器网络节点。该节点具有强大的存储、处理能力,而且成本和功耗较低,能够配合不同类型的传感器节点使用,便于二次开发,对于无线传感器网络各种理论和算法的验证及实现各种应用有重大意义。论文主要分为三部分: 1、无线传感器网络节点硬件设计:在分析现有硬件平台缺点的基础上,设计本文的无线传感器网络节点硬件结构,进行硬件选型并分析各个模块的结构和硬件原理,搭建好硬件平台。 2、无线传感器网络节点软件实现:根据设计的无线传感器网络节点硬件结构分析软件应包含的内容及层次结构。由于Linux支持多种体系结构、开源等优点,因此本文选择其作为无线传感器网络节点的操作系统,并分层次地实现基于Linux的整个软件系统,包括引导程序、内核、根文件系统、驱动程序。 3、无线传感器网络节点的应用:在1、2部分完成的基本功能上需要扩充具体的应用程序才能将该节点应用到实际环境中。这部分首先分析本文所实现的节点的几种典型应用场景,然后在该节点上实现几种常用的服务程序,最后设计并实现质心定位应用案例,展示了在此节点上可方便地实现功能扩充和特定应用开发,同时也说明了该节点强大的功能。
上传时间: 2013-04-24
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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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嵌入式系统近年来随着其信息化、智能化、网络化的发展,被广泛应用于信息家电、移动设备、网络设备和工控仿真的领域,成为继IT网络技术之后,又一个信息产业的主流。本设计使用的是ARM9嵌入式开发板。ARM(AdvancedRISCMachines)公司的32位RISC处理器有着高速度、低功耗、低成本、功能强、特有16/32位双指令集等诸多优异的性能。 随着生产业快速发展,工厂企业车间的不断增加,对厂房的管理和设备的保护越来越受到重视。本论文主要阐述了监控系统中无线终端的设计与研究,其中涉及到嵌入式网络浏览器在工厂监控设备中的应用,本监控系统的采集设备如摄像头、仪表等将视频、图像、温度等数据通过下位机上传至控制中心,控制中心将这些数据存储于网页中,用户使用手持终端,以无线上网的方式,通过嵌入式浏览器登陆网页,实现远程监控,达到实时监控的目的。 本论文第一章综合叙述嵌入式系统的基本概念。第二章阐述基于S3C2410X的嵌入式系统开发平台的基本架构及各个组成部分。第三章介绍了监控系统无线终端的开发平台的设计。第四章主要阐述了LCD触摸屏校正程序的设计。第五章讲述了嵌入式浏览器的研究,makefile的编写与电机控制模块的设计。
上传时间: 2013-04-24
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