随着信息技术的飞速发展,数据吞吐量急剧增长,要求有更高的传输速度,来满足大量数据的传输,而原有的并行数据传输总线结构上存在自身无法克服的缺陷,在高频环境下容易串扰,而增大误码率。SATA串行总线技术应运而生。作为一种新型的总线接口,它提供了高达3.0Gbps的数据传输速率,使用8B/10B编码格式,采用LVDS NRZ串行数据传输方式,有良好的抗干扰性能,有更强的达到32位的循环冗余校验,并且提供了良好的物理接口特性,支持热拔插,代表着计算机总线接口技术的发展方向。FPGA作为一种低功耗的半导体器件,在高频工作环境中有优良的性能,将处理器与低功耗FPGA结合起来使用是数据存储应用的趋势,这样能够使得接口方案更加灵活。而在众多FPGA器件中,Xilinx公司的Virtex-4平台内部集成了PowerPC高性能处理器,并且其中提供了Rocket IO MGT这种嵌入式的多速率串行收发器,能够以6.25-622Mb/s的速度传送数据,并且支持包括SATA协议在内的多种串行通信协议。 本文从物理层、链路层、传输层分析了SATA1.0技术的接口协议,在此基础提出满足协议需求和适合FPGA设计的设计方案,并给出总体设计框图,依照FPGA的设计方法,采用Xilinx公司的Virtex-4设计了一个符合SATA1.0接口协议的嵌入式存储装置,实现数据的存储,仿真运行结果正常。
上传时间: 2013-04-24
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由于传统照明技术存在的种种弊端和能源的日益短缺,现代生产和生活的发展迫切需要一种高效节能、无污染、无公害的绿色照明技术取代传统照明技术。固体LED光源作为一种新型节能环保光源,显示出了巨大的发展潜力。 论文首先介绍了一种市电供电的两级变换的发光二极管冗余驱动电路,通过第一级电路将市电整流并稳压输出,供电给第二级N+1冗余DC/DC变换电路,通过电流型闭环反馈对负载输出恒定的电流电压。通过PSIM仿真软件进行分析,发现该电路不但输出稳定,而且具有很高的安全性。其次,论文对软开关变换技术进行了较为详细的介绍,分析讨论了适用于Buck电路的多种软开关变换方法,着重研究了零电压转换PWM变换器在LED驱动电路中的应用。论文的最后一部分结合太阳能发电技术分析了太阳能LED路灯系统的组成结构和工作原理,重点论述了太阳能路灯设计中太阳能组件最大功率跟踪、蓄电池安全高效充放电、LED灯具散热等问题,提出了一种新型的最大功率跟踪方法以及一种安全性较高的蓄电池供电方法。结合实际设计了一套太阳能LED路灯的参数以及组件选型,为实际设计太阳能LED路灯提供了部分理论依据。 关键词:LED;驱动冗余电路;软开关;太阳能LED路灯;最大功率跟踪;铅酸蓄电池;LED灯具散热
上传时间: 2013-05-23
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随着电力电子技术的迅速发展,电力电子装置正在向着高频化、大容量、小体积的方向发展,其电磁环境也变得更为复杂,随之带来的辐射电磁干扰也日益严重。在电力电子装置设计初期开展电磁兼容数值仿真和预测对解决复杂的电磁干扰问题意义重大。 本文介绍了国内外电力电子装置电磁兼容的研究现状。针对电力电子装置电磁兼容的复杂性,讨论了使用仿真软件进行电力电子装置电磁兼容分析的策略,主要面向电源印制电路板(PCB)、控制箱和变流器机柜全波电磁仿真的具体应用进行了研究。 首先对PCB电源板进行电磁兼容预测。采用软件Protel99SE和CST微波工作室(R)(CST MICROWAVE STUDIO(R),简称CST MWS(R))相结合进行分析,得到.PCB板的表面电流和电场分布图。根据分布图,分析电源板的辐射特性,提出提高PCB电磁兼容性的优化设计的设想,在PCB设计过程中加入对PCB电磁兼容性分析的场仿真,使PCB的电磁兼容分析有一个直观的参照物,有助于指导PCB的布局布线,对PCB优化设计,提高产品性能有重要作用。根据仿真结果将PCB电源板近似等效成电偶极子模型。 其次应用CST MICROSTRIPESTM软件计算控制箱的屏蔽效能,并在控制箱插入PCB电源板后进行辐射特性分析。 最后应用全波电磁仿真软件CST MWS(R)对变流器机柜进行电磁辐射干扰瞬态仿真,分析过程中考虑到了IGBT的开关尖峰、线缆和易产生干扰的电子元器件以及整个机箱机柜。运用线性网络理论对仿真结果进行标定,由此提出改进措施—采用unit cell和微扰理论设计屏蔽网,有效地抑制了电磁辐射。
上传时间: 2013-04-24
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随着计算机及其外围设备的发展,传统的并行接口和串行接口在灵活性和接口扩展等方面存在的缺陷愈来愈不可回避,并逐渐成为计算机通信的瓶颈。在这种情况下,通用串行总线(Universal Serial Bus,USB)诞生了。USB由于具有传输速率高、价格便宜、使用方便、灵活性高、支持热插拔、接口标准化和易于扩展等优点,目前已经成为计算机外设接口的主流技术,在计算机外围设备和消费类电子领域正获得越来越多的应用。 @@ 本文基于USB2.0协议规范,设计了一款支持高速和全速传输的USB2.0设备控制器IP核。文中着重介绍了这款设备控制器IP核的设计和FPGA验证工作,详细研究并分析了USB2.0规范,根据规范提出了一种USB2.0设备控制器整体构架方案,描述了各个功能子模块硬件电路的功能及实现。从可重用的角度出发,对设备控制器模块进行优化设计,增加多个灵活的配置选项,根据不同的应用对硬件进行配置,使其在满足要求的情况下去除冗余电路,以减少占用面积和功耗,从而使其灵活地应用于各种USB系统。本文还研究了IP核的验证方法,并对所设计的USB2.0设备控制器建立了功能完备的ModelSim仿真验证环境,搭建了FPGA硬件验证平台,设计了具有AHB接口的设备控制器和带有8051的设备控制器,并分别在FPGA平台上进行了功能验证。 @@ 本文所设计的USB2.0设备控制器IP核可配置性高,使用者可以自由配置所需端点的个数以及每个端点类型等,可以集成于多种USB系统中,适于各类USB设备的开发。本课题所取得的成果为USB2.0设备类的研究和开发积累了经验,并为后来实验室某项目测试芯片的USB数据采集提供了参考方案,也为未来USB3.0接口IP核的开发和应用奠定了基础。 @@关键词USB2.0控制器;IP核;FPGA;验证
上传时间: 2013-06-30
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本论文设计了一种基于FPGA的高速FIR数字滤波器,滤波器实现低通滤波,截止频率为1MHz,通带波纹小于1 dB,阻带最大衰减为-40 dB,输入输出数据为8位二进制,采样频率为10MHz。 论文首先简要介绍了数字滤波器的基本原理和线性FIR数字滤波器的性质、结构,根据滤波器的性能要求选择窗函数、确定系数,在算法上为了满足数字滤波器的要求,对系数放大512倍并取整,并用Matlab对数字滤波器原理进行了证明。同时简述了EDA技术和FPGA设计流程。 其次,论文说明了FIR数字滤波器模块的划分,并用Verilog语言在Modelsim环境下进行了功能测试。对于数字滤波器系数中的-1,-2,4这些简单的系数乘法直接进行移位和取反,可以极大的节省资源和优化设计。而对普通系数乘法采用4-BANT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速实现了乘积的运算;另外,在本设计进行部分积累加时,采用舍取冗余位,主要是根据设计时已对系数进行了放大,而输出时又要将结果相应的缩小,所以在累加时,提前对部分积缩小,从而减少了运算量,从时间和资源上都得到了优化。 论文的最后分别用Modelsim和Quartus II进行了FIR数字滤波器的前仿真和后仿真,将仿真的结果和Matlab中原理验证时得到的理想值进行了比较,并对所产生的误差进行了分析。仿真结果表明:本16阶FIR数字滤波器设计能够实现截止频率为1MHz的低通滤波,并且工作频率可达150MHz以上。
上传时间: 2013-05-24
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在信息化发展的当前,音视频等多媒体作为信息的载体,在社会生活的各个领域,起着越来越重要的作用。数字视频的海量性成为阻碍其应用的的瓶颈之一。在这种情况下,H.264作为新一代的视频压缩标准,以其高性能的压缩效率,成为备受关注的焦点和研究问题。H.264通过运动估计/运动补偿(MP/MC)消除视频时间冗余,对差值图像进行离散余弦变换(DCT)消除空间冗余,对量化后的系数进行可变长编码(VLC)消除统计冗余,获得了极高的压缩效率。随着嵌入式处理器性能的逐渐提升和3G网络即将商用的推动,H.264以其优秀的压缩性能,无论是无线信道传输方面,还是存储容量有限的嵌入式设备都具有广阔的应用前景。 但H.264在提升压缩性能的同时付出的代价是算法复杂度的成倍增加,实际应用中人们对视频解码的实时性要求严格,已出现的对应算法代码多基于PC通用处理器实现,而嵌入式设备的主频和处理能力仍然相对有限,存储容量相对较小,总线速率相对偏低,因此必须对标准对应算法进行优化移植,才能满足实际应用的需求。 本文在对H.264标准及其新特性进行详细介绍后,重点研究了在解码端如何针对解码耗时较多的模块进行改进,然后将算法移植到ARM平台,并针对平台特点作出相应优化,最后完成解码图象显示,并给出了测试结果。本文主要完成的工作如下: 详细分析了H.264的参考软件JM中解码流程,并利用测试工具分析了各模块耗时,针对耗时较多的模块如插值运算及去块滤波模块,提出了对应的改进算法并在H.264的参考软件JM86上进行了实现,PC测试实验证明了算法改进的优越性和运算优化的可行性。最后针对ARM平台,在对程序结构和对应代码进行优化之后,将其移植到WINCE系统之下,同时给出了WINCE平台解码后图象加速显示方法,并对最终测试结果与性能做出了评价。
上传时间: 2013-06-04
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基于嵌入式技术的远程监控系统可以达到动态、无死角的监控目的,可以对一些特殊环境进行远程监视和控制,且不受湿度、温度等条件的影响,广泛应用于军事、交通、智能家居、医疗监护等多个领域。可以解决传统监控系统将图像采集设备固定在一个地方而使监控范围有限,适用场合少等弊端。 本文设计了一款基于ARM和FPGA的远程监控系统。首先在对远程监控系统功能分析的基础上,设计了以ARM为主控制器和FPGA为辅助控制器的硬件电路,采用ARM芯片控制图像采集、速度采集、网络传输等干扰小的模块,采用FPGA芯片控制电机驱动、舵机驱动、电池监控等干扰大的模块,大大提高了系统的稳定性;其次设计了基于WinCE操作系统的图像采集、GPIO、PWM、外中断EINT-19的流接口驱动程序;同时设计了基于WinCE操作系统的图像采集及压缩、网络通信、车模速度采集的应用程序;FPGA内部逻辑电路采用Verilog语言完成电源监控、舵机控制、直流电机控制等功能。 本系统集图像采集和压缩、运动控制、网络传输于一体。其图像采集速度达30帧/秒,图像分辨率达640x480,JPEG压缩比达10:1,控制命令响应时间为1s,网络传输速率达10Mbps。其功能扩展容易,功耗低,体积小,抗干扰能力强,具有很好的市场前景。关键词:winCE;S3C2440A;FPGA;远程监控;流接口驱动
上传时间: 2013-04-24
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地铁信号设备中输入输出设备是信号逻辑和现场设备之间的接口,有着四高(高安全,高可靠,高可维护,高可用)要求,目前信号系统厂家的传统做法是整个信号系统产品由一家公司来完成,可是随着技算机技术的快速发展,逻辑部份目前已可以采用通用COTS产品,而输入输出部分还是需要各个信号厂家自己设计和生产,因此设计出一款通用型的输入输出控制器已成地铁行业的发展方向。 为了满足以上要求,本文从实际应用角度出发,使信号系统的产品更加的开放透明,设计出基于ARM的地铁用安全型的智能I/O,从而使信号系统设计可以方便地和现场信号设备接口。 在硬件上采用冗余设计,以ARM为主处理器,整个系统无单点硬件故障,采集部分采用动态异或输入设计,驱动部分采用安全驱动设计。 基于ARM的地铁用安全智能I/O严格遵循欧洲铁路信号产品的标准,使系统的安全性,可靠性,可用性和可维护性有了充分的保障。 本文主要介绍了地铁用安全型智能I/O控制器的设计和实现,包括设计思想,具体实施,硬件和软件的设计等。
上传时间: 2013-06-12
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遥感图像是深空探测和近地观测所得数据的重要载体,在军事和社会经济生活领域发挥着重要作用。由于遥感图像数据量巨大,它的存储和传输已成为遥感信息应用中的关键问题。图像压缩编码技术能降低图像冗余度,从而减小图像的存储容量和传输带宽,它的研究对于遥感图像应用具有重要的现实意义。CCSDS图像压缩算法是空间数据系统咨询委员会(CCSDS)提出的图像数据压缩算法。该算法复杂度较低,并行性好,适合于硬件实现,能实现对空间数据的实时处理,从而广泛应用于深空探测和近地观测。对于直接关系到军事战略、经济建设等方面的遥感图像的传输,必须对它进行加密处理。AES加密算法是由美国国家标准和技术研究所(NIST)于2000年发布的数据加密标准,它不但能抵抗各种攻击,保证加密数据的安全性,而且易于软件和硬件实现。本论文对CCSDS图像压缩算法和AES加密算法进行了研究,完成的主要工作包括: (1)研究了CCSDS图像压缩算法的原理和结构,用C语言实现了算法的编解码器,并与SPIHT算法和JPEG2000算法的性能进行了比较。 (2)研究了AES加密算法的原理和结构,用C语言实现了算法的加解密器。 (3)介绍了实现CCSDS图像压缩算法和AES加密算法的FPGA设计所选择的软件开发工具、开发语言和硬件开发平台。 (4)给出了CCSDS编码器的FPGA实现方法和实现性能。 (5)给出了AES加密器的FPGA实现方法和实现性能。 本文设计的CCSDS图像压缩和AES加密FPGA系统运用了流水线设计、高速内存设计、模块并行化设计和模块串行化设计等技术,在系统速度和资源面积上取得了较好的平衡,达到了预期的设计目的。
上传时间: 2013-07-15
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特色在于为之量身定制了一款多功能调试软件,不仅含有串口调试功能、而且该软件强大之处支持USB数据收发、网络数据收发、51/AVR单片机波特率计算、数码管字型码生成、进制转换、点阵生成、校验值(奇偶校验/校验和/CRC冗余循环校验)/BMP转16进制、服务器、在线更新等功能。
上传时间: 2013-06-17
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