数据采集处理技术是现代信号处理的基础，广泛应用于雷达、声纳、软件无线电、瞬态信号测试等领域。随着信息科学的飞速发展，人们面临的信号处理任务越来越繁重，对数据采集处理系统的要求也越来越高。近年来FPGA由于其设计灵活性、更强的适应性及可重构性，结合SDRAM的高速、大容量、价格优势，在设计高速实时数据采集系统时受到了广泛的关注。 本课题重点研究了基于FPGA与DDR2-SDRAM的高速实时数据采集系统的设计与实现技术，为需要大容量存储器的系统设计提供了新的思路。在深入研究了DDR2-SDRAM器件的基本构造与工作原理的基础上，结合成熟的商业化IP核，提出了基于FPGA与DDR2-SDRAM的高速实时数据采集系统的设计方案，并从总体设计构想到各逻辑细节实现都进行了详细描述。根据DDR2-SDRAM的特点，选择合适的内存调度方案，采用Verilog HDL语言设计实现了该高速实时数据采集系统，并对系统功能进行验证与分析，结果表明本设计完全能够满足系统的性能指标。
上传时间： 2013-06-24
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目前，数字信号处理广泛应用于通信、雷达、声纳、语音与图像处理等领域，信号处理算法理论己趋于成熟，但其具体硬件实现方法却值得探讨。FPGA是近年来广泛应用的超大规模、超高速的可编程逻辑器件，由于其具有高集成度、高速、可编程等优点，大大推动了数字系统设计的单片化、自动化，缩短了单片数字系统的设计周期、提高了设计的灵活性和可靠性，在超高速信号处理和实时测控方面有非常广泛的应用。本文对FPGA的数据采集与处理技术进行研究，基于FPGA在数据采样控制和信号处理方面的高性能和单片系统发展的新热点，把FPGA作为整个数据采集与处理系统的控制核心。主要研究内容如下： FPGA的单片系统研究。针对数据采集与处理，对FPGA进行选型，设计了基于FPGA的单片系统的结构。把整个控制系统分为三个部分：多通道采样控制模块，数据处理模块，存储控制模块。 多通道采样控制模块的设计。利用4片AD7506和一片AD7862对64路模拟量进行周期采样，分别设计了通道选择控制模块和A/D转换控制模块，并进行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采样控制。 数据处理模块的设计。FFT算法在数字信号处理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件实现结构，提出了用FPGA实现FFT的一种设计思想，给出了总体实现框图。分别设计了旋转因子复数乘法器，碟形运算单元，存储器，控制器，并分别进行了仿真。重点设计实现了FFT算法中的蝶形处理单元，采用了一种高效乘法器算法设计实现了蝶形处理单元中的旋转因子乘法器，从而提高了蝶形处理器的运算速度，降低了运算复杂度。理论分析和仿真结果表明，状态机控制器成功地对各个模块进行了有序、协调的控制。 存储控制模块的设计。利用闪存芯片K9K1G08UOA对采集处理后的数据进行存储，设计了FPGA与闪存的硬件连接，设计了存储控制模块。 本文对FFT算法的硬件实现进行了研究，结合单片系统的特点，把整个系统分为多通道采样控制模块，数据处理模块，存储控制模块进行设计和仿真。设计采用VHDL编写程序的源代码。仿真测试结果表明，此FPGA单片系统可完成对实时信号的高速采集与处理。
上传时间： 2013-04-24
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数据采集系统是信号与信息处理系统中不可缺少的重要组成部分，同时也是软件无线电系统中的核心模块，在现代雷达系统以及无线基站系统中的应用越来越广泛。为了能够满足目前对软件无线电接收机自适应性及灵活性的要求，并充分体现在高性能FPGA平台上设计SOC系统的思路，本文提出了由高速高精度A/D转换芯片、高性能FPGA、PCI总线接口、DB25并行接口组成的高速数据采集系统设计方案及实现方法。其中FPGA作为本系统的控制核心和传输桥梁，发挥了极其重要的作用。通过FPGA不仅完成了系统中全部数字电路部分的设计，并且使系统具有了较高的可适应性、可扩展性和可调试性。 在时序数字逻辑设计上，充分利用FPGA中丰富的时序资源，如锁相环PLL、触发器，缓冲器FIFO、计数器等，能够方便的完成对系统输入输出时钟的精确控制以及根据系统需要对各处时序延时进行修正。 在存储器设计上，采用FPGA片内存储器。可根据系统需要随时进行设置，并且能够方便的完成数据格式的合并、拆分以及数据传输率的调整。 在传输接口设计上，采用并行接口和PCI总线接口的两种数据传输模式。通过FPGA中的宏功能模块和IP资源实现了对这两种接口的逻辑控制，可使系统方便的在两种传输模式下进行切换。 在系统工作过程控制上，通过VB程序编写了应用于PC端的上层控制软件。并通过并行接口实现了PC和FPGA之间的交互，从而能够方便的在PC机上完成对系统工作过程的控制和工作模式的选择。 在系统调试方面，充分利用QuartuslI软件中自带的嵌入式逻辑分析仪SignalTaplI，实时准确的验证了在系统整个传输过程中数据的正确性和时序性，并极大的降低了用常规仪器观测FPGA中众多待测引脚的难度。 本文第四章针对FPGA中各功能模块的逻辑设计进行了详细分析，并对每个模块都给出了精确的仿真结果。同时，文中还在其它章节详细介绍了系统的硬件电路设计、并行接口设计、PCI接口设计、PC端控制软件设计以及用于调试过程中的SignalTapⅡ嵌入式逻辑分析仪的使用方法，并且也对系统的仿真结果和测试结果给出了分析及讨论。最后还附上了系统的PCB版图、FPGA逻辑设计图、实物图及注释详细的相关源程序清单。
上传时间： 2013-07-09
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随着FPGA(FieldProgrammableGateArray)器件的应用越来越广泛且重要，FPGA的测试技术也得到了广泛重视和研究。基于FPGA可编程的特性，应用独立的测试(工厂测试)需要设计数个测试编程和测试向量来完成FPGA的测试，确保芯片在任何用户可能的编程下都可靠工作。 本论文正是针对上述问题，以XilinxXC4000E系列FPGA为主要的研究对象，在详细研究FPGA内部结构的基础上，基于“分治法”的基本思路对FPGA的测试理论和方法做了探索性研究。 研究完成了对可编程逻辑模块(ConfigrableLogicBlock)及其子模块的测试。主要基于“分治法”对CLB及其子模块进位逻辑(CLM)、查找表(LUT)的RAM工作模式等进行了测试划分，分别实现了以“一维阵列”为基础的测试配置和测试向量，以较少了测试编程次数完成了所有CLB资源的测试。 研究完成了对互连资源(ConfigrableInterconnectResource)的测试。基于普通数据总线的测试方法，针对互连资源主要由线段和NMOS开关管组成的特点及其自身的故障模型，通过手工连线实现测试配置，仅通过4次编程就实现了对其完全测试。 在测试理论研究的基础上，我们开发了能对FPGA器件进行实际测试的测试平台。基于硬件仿真器的测试平台通过高速光纤连接工作站上的EDA仿真软件，把软件语言描述的测试波形通过硬件仿真器转化为真实测试激励，测试响应再读回到仿真软件进行观察，能够灵活、快速的完成FPGA器件的配置和测试。该平台在国内首次实现了软硬件协同在线测试FPGA。在该平台支持下，我们成功完成了对各军、民用型号FPGA的测试任务。 本研究成果为国内自主研发FPGA器件提供了有力保障，具有重大科研与实践价值，成功解决了国外公司在FPGA测试技术上的垄断问题，帮助国产FPGA器件实现完全国产化。
上传时间： 2013-05-17
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在实际工程中，往往有大量分布广泛的现场数据需要远程采集传输。数据采集传输系统已经在实现自动化过程中发挥了重大作用。但还存在采集通道少、速率低、数据传输方式不灵活，操作复杂，对测试环境要求较高等问题。如何建立起新一代灵活、高效、高速、多通道、实用性强、覆盖面广、适应复杂监测环境的数据采集传输系统成为一个重要的工程问题。 随着社会的发展和进步，环境和生态的恶化越来越明显，日益威胁着人类的生存和发展。环境监测是环境保护的重要组成部分和基础性工作。国家环保部于2008年制定了《污染源在线自动监控(监测)数据采集传输仪技术要求标准》。本文在分析数据采集传输系统研究现状和发展趋势的基础上，依照该标准，研究了一种多种信号标准兼容，多种采集通道可选的环境监测用数据采集传输系统。课题来源于济南大陆机电有限公司委托科研项目(项目编号：W0624)。本文主要进行了以下工作： (1)分析研究数据采集传输系统的重要意义。调研数据采集传输系统的研究现状和发展趋势。分析环境监测用数据采集传输系统的特点。 (2)以国家环境保护部制定的《污染源在线自动监控(监测)数据采集传输仪技术要求标准》为依据，分析了环境监测用数据采集传输系统的特殊功能需求，制定了系统技术参数。为解决系统核心板与功能板架构存在的接口防震性差，系统不稳定等问题，提出功能主板与扩展接口板的系统架构。选用ARM9处理器S3C2440和嵌入式linux操作系统。 (3)以开发达到环保标准的数据采集传输系统为目标，进行了系统硬件设计制作。分析了系统的地址空间。详细分析了系统的扩展接口分配和地址空间分配，避免了总线等硬件资源的冲突。基于系统功能主板的总线扩展接口和GPIO扩展接口扩展了开关量采集单元、开关量输出单元、串口单元、模拟量采集单元、人机交互单元等功能单元等电路。设计制作了印制电路板。 (4)研究嵌入式linux开发过程，分析嵌入式linux驱动与应用程序架构。构建了交叉的嵌入式linux开发环境。对环境监测用数据采集传输系统的特定功能单元进行软件开发。主要进行了总线操作、模拟量采集、RS-232串口数据传输、GPRS数据传输、智能仪表的RS-485通讯等驱动应用程序开发。
上传时间： 2013-07-10
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随着计算机技术的发展，嵌入式系统已成为计算机领域的一个重要组成部分。本文用嵌入式系统构建了一个电力机车主变压器故障诊断试验平台。 在电力机车主变压器综合测试及故障诊断领域中，我国几个大型的电力机车厂的变压器测试依然采用人工读数，而这种方法的特点是：效率比较低，数据存在误差等。因此非常有必要采用自动测试系统，而如果用工控机作为控制中心来进行测试，成本将比较高，因此，本文采用基于ARM的嵌入式系统作为控制中心来进行测试。这样系统的成本更低，操作更方便，数据更准确。 本文详细地介绍了基于ARM微处理器ST2410及Linux操作系统的电力机车主变压器综合测试及故障诊断系统的开发与实现过程。主要有三部分：硬件平台设计与实现部分；软件平台设计部分；应用程序的开发等3部分。 本论文的研究主要是基于ARM-linux的平台。它的内核模块采用了ARM920T核的S3C2410，外部有SDRAM、FLASH、串口、网卡、鼠标、键盘、LCD等，同时还提供有扩展插槽，该平台主要面向高性能的电力、工业控制等，适用于网络的研究；本文探讨嵌入式软件开发模式，宿主机与目标机，交叉编译环境的搭建，Linux内核和外设驱动的移植，以及图形用户界面QT和应用程序开发移植等；另外，在该平台开发了应用程序，具体包括串口通信，网络通信，数据库编程等。
上传时间： 2013-07-10
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随着水声技术研究的不断深入，各类水声设备也得到迅速发展，在海洋探测、水下通信、军事国防等方面广为应用。与此同时，水声数据采集系统也受到越来越多的关注。由于信道复杂、信号衰减大以及环境恶劣等因素的影响，设计一个可靠性高、功耗低、实时性强且符合水声工程要求的数据采集系统成为一项重要任务。 本课题研究内容来源于某型水下测量系统。论文在分析了水声信号特点的基础上，阐述了用于水声信号数据采集系统的设计原则。针对水声数据采集的应用需求，采用嵌入式ARM9处理器和嵌入式实时操作系统VxWorks设计并研制了一套基于ARM_VxWorks的高可靠水声数据采集系统。 本设计以S3C2410嵌入式处理器，高精度ADC和以太网控制器CS8900以及大容量数据存储器为系统的关键部件，对VxWorks操作系统进行了移植，设计了配用的板级支持包，并开发了相应的驱动程序。 在上述基础之上，针对水声数据采集系统的特点和要求，开发了以网络通信为数据传输手段的数据采集系统，并实现串行通信和大容量数据本地存储功能。 对系统的测试结果表明，采用ARM_VxWorks结构的数据采集系统能够有效地完成水声数据采集任务。
标签： ARMVxWorks 水声数据 采集 系统研究
上传时间： 2013-06-10
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研究如何将当前流行的嵌入式技术应用于工业领域中的数据采集与记录方面，是当今工业过程测量控制领域发展的一个必然方向。 本论文所设计完成的嵌入式工业过程数据采集与记录系统，是以32位ARM7微处理器S3C44B0X为核心，取代了传统的单片机，并且引入了μClinux多任务实时操作系统。采集到的工业现场的实时数据，经A/D转换等步骤处理后，显示在高分辨率的彩色LCD上。在MiniGUI的支持下，通过丰富的图形界面功能，以曲线或表格的形式显示工业现场实时数据的变化趋势，具有良好的人机界面。输入功能通过点击触摸屏来实现，可以像使用Windows操作系统一样，点击菜单、滚动条、列表框、按钮等控件以完成相应的操作。数据的记录完全脱离PC机，显示在LCD上的数据，可以实时的以文件的形式存储在Nand Flash中，必要的时候通过USB接口用U盘导出。μClinux操作系统中移植了BOA网络服务器和CGI脚本程序，因此具有动态Web监控功能，用户可以在PC机上的浏览器中通过网络随时监测工业现场的实时数据。 经过测试，该系统可以稳定可靠的运行，完全实现了工业现场数据的实时采集、人性化显示、规范化操作、脱机化记录和网络化监测等一系列功能，取代了传统的底层智能仪表搭配PC机的构架，将其功能合二为一，对工业企业的技术进步和生产过程的现代化有着重要的作用。
上传时间： 2013-07-18
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飞机飞行的高度、马赫数和升降速度等参数是飞机的自动控制、导航、火控、空中管制、和告警等系统必不可少的信息。随着飞机性能的不断增强，飞机上各系统对飞行参数测试的要求也越来越高，旧有的测试系统已逐渐不能适应现代高速飞机飞行参数的测试需求，本文针对项目委托方提出的技术要求，经过对飞行参数测试技术及其发展趋势的研究分析，最终确定采用嵌入式技术，设计一款基于32位微处理器ARM的集数据采集、处理、显示为一体的测试飞机飞行高度、马赫数和升降速度的系统。 基于课题的研究内容，本文在分析研究飞机飞行参数测试原理的基础上，围绕着设计目标，从整体方案的选择、系统各部分元件的选取及测试系统的软硬件设计等方面阐述了主要开展的设计研究工作。重点对系统硬件电路设计、软件设计和气压传感器的温度补偿方法进行了深入论述。 应当指出，本文介绍的大气数据参数测试专用机，选用小型化高采样速率的硅压阻式气压传感器、高性能的32位ARM微处理器、高精度A/D转换器、专用接口芯片等优化组合，集成度高，体积小，重量轻。实验结果表明了所设计的系统方案合理有效，具有较好的实时性和可靠性，基本上满足了系统的设计需要。
上传时间： 2013-06-23
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远程监控系统是许多重要场所诸如电力、邮电、银行、交通、商场等需要信息广泛交流企业的生产与管理的必备系统。传统远程监控系统的实现方式一般都需要自己建设并维护有线或无线网络，维护费用高，通信距离有限。随着通信技术的发展，原有的远程监控系统已经日益不能满足多方面的要求，我们需要实时性更高，通信距离更远，成本更低的通信方式，本文就此提出了一种基于GPRS的远程数据监控系统。 本文的创新点是采用了GPRS技术中的TCP传输方式来传输监控系统采集的图像数据，相比传统有线网络，在维护成本，通信距离上有了很大的提高，相比传统无线网络在实时性，传输速率，可靠性上有了明显的改善。 本论文分几个部分详细介绍了课题的研究内容。第一部分主要介绍了课题背景和监控系统的发展历史及各类监控系统的比较。第二部分描述了本监控系统中远程终端硬件系统搭建工作，包括各部分器件的选取以及在S3C4480为核心的开发板上扩展出LM9617接口。第三部分描述了以uC/OS操作系统为核心的远程终端软件设计流程，包括uC/OS操作系统和FAT16文件系统的移植，LCD显示驱动， Nand-flash底层驱动的编写等工作。第四部分详细说明了本系统图像采集的具体软件实现，包括根据实际情况配置CMOS图像传感器LM9617的寄存器以及从LM9617中读取图像数据然后将数据写入Nand-flash存储器的具体过程。第五部分详细说明了本系统图像数据传输的具体软件实现，采用的是GPRS企业公网组网方式，包括远程终端程序设计和监控中心服务器搭建两部分工作。远程终端程序设计包括初始化串口通信，将Nand-flash中的图像数据读出并通过GPRS模块GM862发送到监控中心服务器上；监控中心服务器程序设计包括启动建立并启动Socket监听，以及收到连接请求后GPRS通信链路的建立。最后分别用TCP和UDP两种传输方式对监控系统进行了测试，证明了GPRS的TCP传输方式确实更适合于监控系统。
上传时间： 2013-07-19
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