近年来微光、红外、X光图像传感器在军事、科研、工农业生产、医疗卫生等领域的应用越来越为广泛，但由于这些成像器件自身的物理缺陷，视觉效果很不理想，往往需要对图像进行适当的处理，以得到适合人眼观察或机器识别的图像。因此，市场急需大量高效的实时图像处理器能够在传感器后端对这类图像进行处理。而FPGA的出现，恰恰解决了这个问题。 近十年来，随着FPGA(现场可编程门阵列)技术的突飞猛进，FPGA也逐渐进入数字信号处理领域，尤其在实时图像处理方面。Xilinx的研究表明，在2000年主要用于DSP应用的FPGA的发货量，增长了50％；而常规的DSP大约增长了40％。由于FPGA可无比拟的并行处理能力，使得FPGA在图像处理领域的应用持续上升，国内外，越来越多的实时图像处理应用都转向了FPGA平台。与PDSP相比，FPGA将在未来统治更多前端(如传感器)应用，而PDSP将会侧重于复杂算法的应用领域。可以说，FPGA是数字信号处理的一次重大变革。 算法是图像处理应用的灵魂，是硬件得以发挥其强大功能的根本。”共轭变换”图像处理方法是一种新型的图像处理算法，由郑智捷博士上个世纪90年代初提出。这种算法使用基元形状(meta-shape)技术，而这种技术的特征正好具备几何与拓扑的双重特性，使得大量不同的基于形态的灰度图像处理滤波器可用这种方法实现。该种算法在空域进行图像处理，无需进行大量复杂的算术运算，算法简单、快速、高效，易于硬件实现。通过十多年来的实验与实践证明，在微光图像，红外图像，X光图像处理领域，”共轭变换”图像处理方法确实有其独特的优异性能。本篇论文就针对”共轭变换”图像处理方法在微光图像处理领域的应用，就如何在FPGA上实现”共轭变换”图像处理方法展开研究。首先在Matlab环境下，对常用的图像增强算法和”共轭变换”图像处理方法进行了比较，并且在设计制作“FPGA视频处理开发平台”的基础上，用VHDL实现了”共轭变换”图像处理方法的基本内核并进行了算法的硬件实现与效果验证。此外，本文还详细地讨论了视频流的采集及其编码解码问题以及I2C总线的FPGA实现。
上传时间： 2013-04-24
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随着电子技术的不断发展，各种智能核仪器逐步走向自动化、智能化、数字化和便携式的方向发展。针对传统的多道脉冲幅度分析器体积大，人机交互不友好，不方便现场分析等的缺陷[5]。新型的高速、集成度高、界面友好的多道脉冲幅度分析器的陆续出现填补了这一缺点。 随着电子技术的发展，以ARM为核的处理器技术的应用领域不断扩大，相比较单片机而言，它的主频高、运算速度快，可以满足多道脉冲幅度分析器的苛刻的时间上的要求。而且ARM处理器功耗小，适合于功耗要求比较苛刻的地方，这些方面的特点正好满足了便携式多道脉冲幅度分析器野外勘察的要求。同时，由于以ARM为核的处理器具有丰富的外设资源，这样就简化了外设电路及芯片的使用，降低了功耗并增强了产品的信赖性。另外，ARM芯片可以方便的移植操作系统，为多道脉冲幅度分析器多任务的管理和并行的处理，甚至硬实时功能的实现提供了前提。而且在ARM平台使用嵌入式linux操作系统使多道脉冲幅度分析器的软件易于升级。 智能化和小型化是多道脉冲幅度分析器的发展趋势。智能化要求系统的自动化程度高、操作简便、容错性好。智能化除了需要控制软件外，还需要软件命令的执行者即硬件控制电路来实现相应的控制逻辑，两者的结合才能真正的实现智能化。小型化要求系统的体积小、功耗小、便于携带；小型化除了要求采用微功耗的器件，还要求电路板的尺寸尽量的小且所用元件尽量的少，但小型化的同时必须保持系统的智能化，即不能减少智能化所要求的复杂的逻辑和时序的控制功能。为此采用高集成度的ARM芯片实现控制电路能满意地同时满足智能化和小型化的要求。在研制的多道脉冲幅度分析器中，几乎所有的控制都可以用控制芯片来实现，如阈值设定、自动稳谱以及多道数据采集，在节省了元件的数目和电路板的尺寸的同时仍能保持系统的智能化程度。 Linux内核精简而高效，可修改性强，支持多种体系结构的处理器等，使得它是一个非常适合于嵌入式开发和应用的操作系统。嵌入式Linux可以运行的硬件平台十分广泛，从x86、MIPS、POWERPC到ARM，以及其他许多硬件体系结构。目前在世界范围内，ARM体系结构的SOC逐渐占领32位嵌入式微处理器市场，ARM处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域，例如：工业控制，无线通讯，网络，消费类电子，成像等。 本课题采用三星公司生产的ARM(Advanced RISC Machines，先进精简指令集机器)芯片S3C2410A设计并研制了一种便携式的核数据采集系统设计方案。利用ARM芯片丰富的外设资源对传统的多道脉冲幅度分析器进行改进和简化。系统由前端探测器系统，以及由线性脉冲放大器、甄别电路、控制电路、采样保持电路组成的前置电路，中央处理器模块，显示模块，用户交互模块，存储模块，网络传输模块等多个模块组成。本设计基于ARM9芯片S3C2410，并在此平台上移植了嵌入式linux操作系统来进行任务的调度和处理等。 电路板核心板部分设计采用6层PCB板结构，这样增加了系统可靠性，提高了电磁兼容的稳定性。数据采集系统是多道脉冲幅度分析器的核心，A/D转换直接使用了S3C2410内置的ADC(Analog to Digital Converter,模数转换器)，在2.5 MHz的转换时钟下最大转换速度500 KSPS(Kilo-Samples per second,千采样点每秒)，满足了系统最低转换时间≤5 μs的要求，并且控制简单，简化了外部接口电路。由于SD(Secure Digital Card，安全数码卡)卡存储容量大、携带方便、成本低等优点，所以设计中采用其作为外部的数据存储设备,其驱动部分采用SD卡软件包，为开发带来了方便。本设计采用640*480的6.4寸LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示)屏作为人机交互的显示部分，并且通过Qt/Embedded为系统提供图形用户界面的应用框架和窗口系统。其中包括了波形显示部分和用户菜单设置部分，这样方便了用户操作。系统的数据存取方面是基于SQLite嵌入式小型数据库而进行的。为了方便数据向上位机的传输，系统设计中采用XML(Extensible Markup Language，可扩展标记语言)格式来组织传输的数据，通过基于TCP/IP(Transmission Control Protocol/Internet Protocol)协议的Linux下Socket套接字编程，来进行与上位机或PC(Personal Computer,个人计算机或桌面机)等的连接和数据传输。
上传时间： 2013-04-24
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自动开袋机是一种比较复杂的机电一体化缝纫机械，用于加工服装口袋，与常规手动开裁缝制口袋相比，具有高效率、高品质、高精度的优势，越来越受到服装厂青睐。自动开袋机控制系统的研究可满足市场对此的需求。 论文根据对自动开袋机的机械结构、电气系统、缝制过程及工艺实现进行分析，提出一种基于ARM9处理器S3C2410和嵌入式WinCE操作系统的控制方案，随后进行了硬件设计、气动控制系统设计以及软件设计。系统的硬件电路部分，论文根据开袋机动作要求及处理器情况，进行了最小系统、电源模块、串口接口、I/O扩展接口、液晶屏显示接口等电路设计。气动控制系统部分，论文进行了满足动作要求的气动元件选型以及系统气动回路设计。系统的软件设计部分，分析了系统启动代码的实现方法，对WinCE操作系统进行定制，并基于EVC开发出应用程序(含用户图形界面)部分。论文最后，进行了系统调试工作，并对课题进行总结和展望。 论文设计的自动开袋机控制系统基于WinCE操作系统，人机界面简洁美观，操作方便，机器功能比较完善，性能好。在研究过程中，对传统的开袋机定位方式进行改进，软件方面考虑到优化性设计。
上传时间： 2013-04-24
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IEEE 1451 是一种从传感器或执行器到微处理器及网络之间的硬件和软件接口标准。本文根据1451.1 标准，研制面向Internet的网络化智能机器人手爪传感器系统，并给出硬件设计框图和软件流程。
上传时间： 2013-08-03
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现在，下一代嵌入式微处理器和软件面临着不断减小的产品寿命。而由此产生的缩短的研发周期则要求设计者能够在更短的时间内开发出更为复杂的处理器和软件。为了解决这个问题，嵌入式系统的仿真逐渐成为在新的可编程结构的开发中必不可少的工具。对于嵌入式系统仿真核心的指令集仿真器，由于普遍使用的解释型仿真器的性能较低，从十几年前开始，人们就开始了对编译型指令集仿真器的研究。但是，由于编译技术的限制，它从来没有能够在商业产品中推广。 ARM公司06年新推出的Cortex-M3系列芯片已经广泛应用在无线传感器网络等领域。本文将针对基于ARM Cortex-M3的嵌入式系统设计出一个仿真平台，以ARM Cortex-M3 所采用最新的Thumb-2 指令集作为目标指令集，设计了其仿真器，给出了一种优化的解释型指令仿真机。 1.首先介绍了Thumb-2 指令集的编程模型，包括目标指令集支持的处理器的模式、寄存器和存储器的组织。 2.其次建立了仿真平台。在平台的建立过程中，设计了结合编译技术速度和解释技术灵活性的仿真机；完成了Thumb-2 指令集体系结构的描述；实现了存储器接口，从而可以满足目标指令集对存储器的访问要求；介绍了ELF 文件格式，并设计了将ELF 文件中的指令和数据装入存储器的装载程序。 3.最后以一个基于ARM Cortex-M3 处理器的机器小车嵌入式系统为例，对仿真平台进行功能上的验证。
上传时间： 2013-07-19
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条码技术是随通信技术，计算机技术的发展应运而生的自动识别技术的一种。根据二进制编码规则对应形成的由对光反映率不同的条、空组成的图形，经光电扫描识读器扫描，将采集的信息经处理器进行处理，从而达到自动识别的目的。条码技术自出现以来，得到了人们的普遍关注，发展十分迅速，已广泛用于交通运输、商业、医疗卫生、制造业、仓储业、邮电业等领域，极大的提高了数据采集和信息处理的速度，提高了工作效率，并为管理的科学化、信息化和现代化作出了贡献。目前常用的是一维条码，但一维条码最大的弱点就是表征的信息量是有限的，需要依赖外部数据库支持，离开这个数据库条码本身就没有意义了。二维条码克服了这一弱点，它是在一维条码基础上形成的高密度、高信息量的条码，可以将大量信息在小区域内编码，它本身就是一个完整的数据文件，是实现证件、卡片等信息存储、携带并可以通过机器自动识读的理想方法。 本课题采用流行的嵌入式技术，采用S3C44BOX作为二维条码PDF417识别器的数据采集终端，该终端内嵌μC/OS-Ⅱ操作系统，将应用分解成多任务，简化了应用系统软件设计；使控制系统的实时性得到了保证，提高了系统的可靠性和稳定性；同时也增强了系统的可扩展性和产品开发的可延续性。 本课题的主要任务是PDF417(Portable Data File)二维条码图像的识别。先由扫描仪或照相机获取二维条码的原始图像，再由PC(Personal Computer)计算机中的图象处理程序对图象数据进行处理，然后在条码中定位单个码字符号的图像，利用算法识别出单个码字符号。本文在条码图像的预处理方面进行了算法改进，取得了较好的成果，能够有效的去掉干扰噪声和图像定位。通过实验结果表明：本课题研究的二维条码识别系统是比较令人满意的。
上传时间： 2013-08-01
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嵌入式操作系统是嵌入式系统应用的核心。完成简单功能的嵌入式系统一般不需要操作系统，但是随着所谓后PC时代的来临，嵌入式系统设计日趋复杂，嵌入式操作系统就必不可少了。一般而言，嵌入式操作系统不同于一般意义的计算机操作系统，它有占用空间小、执行效率高、方便进行个性化定制和软件要求固化存储等特点。 本文在讨论了嵌入式操作系统的基本理论之后，论述了MINIX 3操作系统的特点，指出了MINIX 3向嵌入式操作系统方面发展的意义和可行性。建立可移植代码是操作系统移植的首要步骤和重要途径，本文又论述了建立可移植代码的一般方法和过程。而后深入分析了MINIX 3操作系统的内核结构及组成部分，重组了内核目录树，列出了移植MINIX 3内核需要重新编写的内核接口。在MINIX 3已有代码的基础上，分离了一部分机器相关代码和体系结构不相关代码，建立了相应的可移植代码。 提到嵌入式，就不能不提ARM，ARM体系结构是目前最流行的嵌入式微处理器体系结构。本文就是针对ARM处理器体系结构来展开的，文中简单介绍了ARM处理器的情况，并且对应ARM体系结构修改了MINIX 3内核的部分代码。最后在深入分析了MINIX3操作系统进程调度算法和代码之后，结合软实时操作系统进程调度特点和要求，改进了MINIX 3进程调度策略，使之适合软实时操作系统的要求，并给出了修改后的相关源代码。
上传时间： 2013-06-24
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船舶机舱中集中了船上大部分的设备装置的仪表，是船舶航运的关键部分，随着网络、通讯技术以及电子制造工艺水平的快速发展，现代化船舶自动化程度越来越高，机舱的环境和自动监控水平也得到大大的提高。但由于某些仪器仪表并没有提供与计算机进行数据通信的接口，为了要实现检测自动化，需要利用数字图像处理技术来实现仪器仪表读数的高速自动识别。 传统的CCD图像采集系统具有速度慢、功能简单、体积大、功耗大等特点，不能满足日益发展的机器视觉应用的需要，尤其是在一些新型应用领域比如嵌入式视觉、智能监控方面的需要。本文利用ARM7的S3C44BOX处理器和CMOS图像传感器件设计并完成了一个数字图像采集系统。系统充分考虑了ARM技术与CMOS图像传感技术的优势及特点，把图像采集和图像处理识别功能集中在一个模块实现，具有功能丰富、处理能力强、接口灵活和扩展方便等优点。系统的特色为：构建了基于S3C44BOX的图像采集的硬件平台；研究并移植了引导程序Bootloader和操作系统uClinux；实现了实时多任务的处理，从而大幅提高系统的管理能力。 本论文研究如何使用低成本的CMOS图像传感器构建一个嵌入式图像识别系统的设计和解决方案。这种图像采集系统带图像采集、识别、存储、显示等功能，体积很小，可做在一块电路板上。除了可以做为单独的图像数据识别设备之外，也可以直接做为其它应用系统的一个智能集成部件使用。
上传时间： 2013-05-26
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随着信息技术的发展，系统级芯片SoC(System on a Chip)成为集成电路发展的主流。SoC技术以其成本低、功耗小、集成度高的优势正广泛地应用于嵌入式系统中。通过对8位增强型CPU内核的研究及其在FPGA(Field Programmable Gate Arrav)上的实现，对SoC设计作了初步研究。 在对Intel MCS-8051的汇编指令集进行了深入地分析的基础上，按照至顶向下的模块化的高层次设计流程，对8位CPU进行了顶层功能和结构的定义与划分，并逐步细化了各个层次的模块设计，建立了具有CPU及定时器，中断，串行等外部接口的模型。 利用5种寻址方式完成了8位CPU的数据通路的设计规划。利用有限状态机及微程序的思想完成了控制通路的各个层次模块的设计规划。利用组合电路与时序电路相结合的思想完成了定时器，中断以及串行接口的规划。采用边沿触发使得一个机器周期对应一个时钟周期，执行效率提高。使用硬件描述语言实现了各个模块的设计。借助EDA工具ISE集成开发环境完成了各个模块的编程、调试和面向FPGA的布局布线；在Synplify pro综合工具中完成了综合；使用Modelsim SE仿真工具对其进行了完整的功能仿真和时序仿真。 设计了一个通用的扩展接口控制器对原有的8位处理器进行扩展，加入高速DI，DO以及SPI接口，增强了8位处理器的功能，可以用于现有单片机进行升级和扩展。 本设计的CPU全面兼容MCS-51汇编指令集全部的111条指令，在时钟频率和指令的执行效率指标上均优于传统的MCS-51内核。本设计以硬件描述语言代码形式存在可与任何综合库、工艺库以及FPGA结合开发出用户需要的固核和硬核，可读性好，易于扩展使用，易于升级，比较有实用价值。本设计通过FPGA验证。
上传时间： 2013-04-24
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以嵌入式计算机为技术核心的嵌入式系统是继网络之后，又一个IT领域新的技术发展方向。由于嵌入式系统具有体积小、性能强、功耗低、可靠性高等特点，目前已经广泛的应用在国防、消费电子、信息家电、网络通信、工业控制等领域。其中具有代表意义的是32位的控制器和嵌入式操作系统的应用。 本文是以弧焊机器人的焊缝跟踪系统为例，研究了基于嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ和32位ARM微处理器的嵌入式系统的实现。该焊缝跟踪应用系统实例实现的功能是使弧焊机器人能及时检测并自动纠正当前焊接点与焊缝之间出现的偏差，以提高弧焊机器人的智能化水平。 论文首先介绍了32位的ARM控制器工作原理，然后介绍了嵌入式操作系统的工作原理以及焊缝信号的处理原理，在此基础上设计了弧焊机器人焊缝跟踪系统的硬件电路，最后完成了嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ在S3C44BOX上的移植工作，并且编写和调试了控制软件。基本上达到了控制要求。
上传时间： 2013-04-24
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