传统的数控系统采用的大多是专用的封闭式结构,它能提供给用户的选择有限,用户无法对现有数控设备的功能进行修改以满足自己的特殊要求;各种厂商提供给用户的操作方式各不相同,用户在培训人员、设备维护等方面要投入大量的时间和资金。这些问题严重阻碍了CNC制造商、系统集成者和用户采用快速而有创造性的方法解决当今制造环境中数控加工和系统集成中的问题。随着电子技术和计算机技术的高速发展,数控技术正朝向柔性化、智能化和网络化的方向发展。针对数控系统已存在的问题和未来发展的趋势,本文致力于建立一个适合现场加工特征的开放结构数控平台,使系统具备软硬件可重构的柔性特征,同时把监控诊断和网络模块融入数控系统的框架体系之内,满足智能化和网络化的要求。 本文在深入研究嵌入式系统技术的基础上,引入可重构的设计方法,选择具体的硬件平台和软件平台进行嵌入式可重构数控系统平台的研发。硬件结构以MOTOROLA的高性能32位嵌入式处理器MC68F375和ALTERA的现场可编程门阵列(FPGA)芯片为核心,配以系统所需的外围模块;软件系统以性能卓越的VxWorks嵌入式实时操作系统为核心,开发所需要的应用软件,将VxWorks嵌入式实时操作系统扩展为一个完整、实用的嵌入式数控系统。该系统不仅具有可靠性高、稳定性好、功能强的优点,而且具有良好的可移植性和软硬件可裁减性,便于根据实际需求进行功能的扩展和重构。 本论文的主要研究工作如下: (1)深入研究了以高性能微处理器MC68F375为核心的主控制板的硬件电路设计,以及存储、采集、通讯和网络等模块的设计。 (2)深入研究了基于FPGA的串行配置方法和可重构设计方法,设计出基于FPGA的电机运动控制、机床IO控制、键盘阵列和液晶显示控制等接口模块电路。 (3)深入研究了VxWorks嵌入式实时操作系统在硬件平台上的移植和任务调度原理,合理分配控制系统的管理任务,开发系统的底层驱动程序和应用程序。 最后,本文总结了系统的开发工作,并对嵌入式可重构数控系统的进一步研究提出了自己的一些想法,以指引后续研究工作。
上传时间: 2013-04-24
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使用Java语言有非常多的好处,如安全的对象引用、语言级支持多线程和跨平台等特性。但是嵌入式系统中Java语言的应用却很少见,这是由于Java如下两方面的不足: (1)Java虚拟机实现需要大量的硬件资源;(2)Java语言的运行时间不可预测。 为此,本论文将实现一个能够应用在低端FPGA器件的实时Java虚拟机。论文的主要创新点如下: 1.使用基于堆栈的RISC模型处理器实现CISC模型的JVM; 2.处理器微指令无任何相关性; 3.所设计的JVM能使Java程序拥有足够的底层访问能力。 论文的主要内容和工作如下: 1.制定基于堆栈的RISC结构处理器各级结构。 2.设计简洁高效的处理器微指令,并且微指令能够满足字节码的需要。 3.制定Java字节码到处理器代码的转换关系和快速转换结构。 4.设计中使用高速缓存,提高运行速度。 5.优化堆栈的硬件结构,使得出栈入栈操作更加简洁快速。 6.设计一系列的本地方法,使得Java程序能够直接访问底层资源。 7.将Java类库使用本地方法实现。 8.自定义程序在内存中的结构,并使用装载工具实现。 9.制定处理外围数据处理机制,如IO和内存接口10.制定中断处理方式,并且实现软中断的机制。
上传时间: 2013-06-11
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RFID技术是一种新兴的自动识别技术,具有信息量大、读取距离远、可同时读取多张卡片等特点,被广泛应用于门禁、物流、管理等领域. 虚拟仪器是现代计算机技术和仪器技术深层次结合的产物.虚拟仪器充分利用了计算机的运算、存储、回放显示及文件管理等智能化功能,同时把传统仪器的专业化功能和面板控件软件化,使之与计算机结合构成一台功能完全与传统硬件仪器相同,同时又充分享用了计算机软硬件资源的全新虚拟仪器系统. Wiegand协议和ABA协议作为一种常用的通讯协议被广泛的应用于RFID读卡器与上位机之间的通讯以及RFID读卡器与控制器之间的通讯.本设计的目的是检测Wiegand协议和ABA协议的数据通信是否符合协议规定,主要包括脉冲宽度、脉冲间隔等.本设计包含FPGA和上位机软件两部分,FPGA上完成对信号的采样和对采样数据的储存和缓冲,上位机完成对采样数据的处理,以及波形的显示.FPGA上的设计应用Verilog语言在Altera公司的Max+PlusII平台上进行开发.上位机软件设计基于NI公司的图形化编程软件LabVIEW.
上传时间: 2013-05-20
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On关于可控硅RC吸收网络的应用笔记,迷茫了多少工程师的东东。
上传时间: 2013-08-05
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基于FPGA技术的网络入侵检测是未来的发展方向,而网络包头的分类是入侵检测系统的关键。 文章首先介绍了FPGA技术的基本原理以及其在信息安全方面的应用,接着介绍入侵检测系统以及FPGA技术在入侵检测系统中的应用。 分析了几种比较出名的网络包分类算法,包括软件分类方法、TCAM分类算法、BV算法、Tree Bitmap算法以及端口范围分类算法。 在此基础上,文章设计了一个基于FPGA技术的入侵检测系统包分类的基本框架图,实现框架图中的各个基本功能模块。在实现过程中,提出了一类结合三态内容可寻址内存(TCAM)和普通存储器(RAM)的网络包包头分类方案。我们将检测规则编号并位图化,使用RAM存储与包头结构相关的规则位图,通过TCAM上的数据匹配操作,快速关联待分析的网络数据包与入侵检测规则。文章还讨论了网包头分类方法的优化算法,将优化算法与未优化算法在速度和空间上进行比较。此外,还讨论了对Snort的规则库进行整理和规则化的问题。 最后,对所设计的包头分类匹配模块在Quartus II进行仿真评估,将实验结果与已有的一些分类算法进行了比较。结果说明,本设计在匹配速度和更新速度上有优势,但消耗了较多的存储空间.
上传时间: 2013-07-17
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上传时间: 2013-04-24
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近年来,计算机图形学应用越来越广泛,尤其是三维(3D)绘图。3D绘图使用3D模型和各种影像处理产生具有三维空间真实感的影像,应用于虚拟真实情况以及多媒体的产品上,且多半是使用低成本的实时3D计算机绘图技术为基础。在初期3D图形学刚起步时,由于图形简单,因此可以利用CPU来运算,但随着图形学技术的发展,所要绘制的图形越来越复杂,这时如果单纯依赖CPU来处理,不能达到实时的要求,因此需要专门的硬件来加速图形处理,GPU(图形处理单元)因此出现了。不过由于3D图形加速硬件的复杂性和短寿命,这极大地提高了对硬件开发环境的需要。为了更好的对设计进行更改和测试,不能仅仅用专门定制的方法来设计,需要其他的方:硬件描述语言(HDL)和FPGA。 随着计算机绘图规模的需要,借助辅助硬件资源,来提高图形处理单元(GPU)处理速度的需求越来越普遍。自从15年前现场可编程门阵列(FPGA)开始出现以来,其在可编程硬件领域所起的作用越来越大。它们在速度、体积和速度方面都有了很大的提高。这意味着FPGA在以前只能使用专用硬件的场合越来越重要。其中一个应用领域就是3D图形渲染,在这个研究领域里人们正在利用具有可编程性能的FPGA来帮助改进图形处理单元(GPU)的性能。 能够在廉价、可动态重新配置的FPGA上实现复杂算法来辅助硬件设计。本文的设计就是通过在FPGA上实现3维图形几何处理管线部分功能来提高图形处理速度。具体实现中使用硬件描述语言(Verilog HDL)进行逻辑设计,并发现问题解决问题。 本文主要特色如下: 1.针对几何变换换子系统,提出一种硬件实现方案,该方案能对基本的几何变换如:平移、缩放、旋转和投影进行操作。首先构造出总体变换矩阵,随后进行矩阵乘法运算,再进行投影变换,最后输出变换座标。提出一种脉动阵列结构,用于两个矩阵的乘法运算。找到一种快捷的方法来实现矩阵相乘,将能大大提高系统的效率。 2.对于3D图形裁剪,文中描述了一种裁剪引擎,它能够处理3D图形中的裁剪、透视除法以及视口映射的功能。硬件实现的难度取决于裁剪算法的复杂程度。我们在Sutherland-Hodgman裁剪算法的基础上提出一种新的裁剪算法,该算法通过去除冗余顶点以提高处理速度,同时利用编码来判断线段可见性的方法使得硬件实现变得很容易。 3.最后,我们在FPGA上实现了几何变换以及三维裁剪,并与C语言的模拟结果对比发现结果正确,且三维裁剪能够以3M个三角形/s的速度运行,满足了图形流水中的实时性要求。
上传时间: 2013-04-24
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随着科学技术的发展,指纹识别技术被广泛应用到各种不同的领域。对于一般的指纹识别系统,其设计要求具有很高的实时性和易用性,因此识别算法应该具有较低的复杂度,较快的运算速度,从而满足实时性的要求。所以有必要根据不同的识别算法采用不同的实现平台,使得指纹识别系统具有较高的可靠性、实时性、有效性等性能要求。 SOPC片上可编程系统和嵌入式系统是当前电子设计领域中最热门的概念。NiosⅡ是Altera.公司开发的一种采用流水线技术、单指令流的RISC嵌入式处理器软核,可以将它嵌入到FPGA内部,与用户自定义逻辑组建成一个基于FPGA的片上专用系统。 本文在综合考虑各种应用情况的基础上,以网络技术、数据库技术、指纹识别技术和嵌入式系统技术为理论基础,提出了一种有效可行的系统架构方案。对指纹识别技术中各个环节的算法和原理进行了深入研究,合理的改进了部分指纹识别算法;同时为了提高系统的实时性,采用NiosⅡ嵌入式处理器和FPGA硬件模块实现指纹图像处理主要算法。论文主要包括以下几个方面: 1、对指纹图像预处理、特征提取和特征匹配算法原理进行阐述,同时改进了指纹图像的细化算法,提高了算法的性能,并设计了一套实用的指纹特征数据结构; 2、针对指纹图像预处理模块,包括图像的归一化、频率提取、方向提取以及方向滤波,采用基于FPGA的硬件电路的方式实现。实验结果表明,在保证系统误识率较低、可靠性高的基础上,大大提高了系统的执行速度; 3、改变了传统的单枚指纹识别方法,提出采用多枚指纹唯一标识身份,大大降低了识别系统的误识率; 4、改进了传统的基于三角形匹配中获取基准点的方法,同时结合可变界限盒思想进行指纹特征匹配。 5、结合COM+技术、数据库技术和网络技术,开发了后台指纹特征匹配服务系统,实现了嵌入式指纹识别系统同数据库的实时信息交换。 实验结果表明,本文所提出的系统构架方案有效可行,基于FPGA的自动指纹识别系统在速度、功耗、扩展性等方面具有独特的优势,拥有广阔的发展前景。
上传时间: 2013-04-24
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随着计算机运算速度的提高和计算机网络的发展,基于离散对数问题和大整数因子分解问题的数字签名算法越来越不能满足信息安全的需要。为了满足信息安全的要求,安全性依赖于椭圆曲线离散对数困难问题(ECDLP)的椭圆曲线密码体制是当前密码学界研究的热点之一。现有的求解ECDLP的算法都是全指数时间复杂度的算法。由于专用集成电路具有速度快、性能好、安全性高等优势,使得采用专用集成电路来实现椭圆曲线密码体制己成为主要趋势。因此,本课题着眼于应用,针对基于椭圆曲线数字签名算法的FPGA实现进行了较为深入的探讨与研究。 本课题从实际应用的需要出发,以初等数论、有限域理论、数字签名技术和椭圆曲线理论为依据,确定了如下基于椭圆曲线数字签名算法的硬件实现方案:首先,对实现基于椭圆曲线数字签名算法所需的算法和技术进行了剖析和系统设计。然后,按照层次化、模块化的设计思想,在Xinlinx公司的ISE 7.1工具中,采用硬件描述语言VHDL作为设计输入,对各运算器和控制模块进行电路设计;采用Menter公司的ModelSim SE 6.2b工具对之进行功能仿真,以保证底层设计的正确性。最后,在确保每个模块的设计正确的前提下,完成电路的总体设计,再进行总体设计的仿真与测试。 本课题对Schnorr数字签名算法的改进,实现了比未改进前的Schnorr数字签名算法平均节省三分之一的运行时间。对基于椭圆曲线数字签名算法的设计也获得了良好的指标:产生签名只需要1ms多的时间,验证签名也需要不到3ms。本课题的研究对实现电子交易安全方面有重要的作用,尤其是在密钥分配、电子货币、电子证券、电子商务和电子政务等领域都有重要的应用价值,其成果具有广泛的应用前景。
上传时间: 2013-04-24
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介绍一种脉冲涡流无损检测系统所使用的多波形专用PWM 信号发生器的设计。该信号发生器以单片机为核心控制单元,通过对外围芯片的控制来实现对输出波形的频率、电压幅值、占空比的连续调节,并能对运行信
上传时间: 2013-04-24
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