随着计算机技术的迅猛发展，受其影响的仪器行业也发生了巨大的变革，即仪器的手动操作使用改为计算机控制自动测试。随着自动测试技术和程控仪器的发展，除了要求物理硬件接口标准化外，也要求软件控制标准化。 硬件方面，从20世纪50代自动测试概念建立起，经过初期专用接口、半专用接口到20世纪80年代中期才普及推广开放式标准接口总线，如RS232串行通信接口总线、GPIB通用接口总线、PXI计算机外围仪器系统总线、VXI块式仪器系统总线等。 软件方面，1987年6月颁布的IEEE488．2（程控仪器消息交换协议）标准首先解决了数据结构方面的问题，但仍将大量的器件语义留给设计者自由定义。1990年4月，国际上九家仪器公司在IEEE488．2基础上提出了SCPI（Standard Commands for Programmable Instruments程控仪器标准命令），才使程控仪器器件数据和命令得到标准化。SCPI的总目标是缩短自动测试系统程序开发时间，保护仪器制造者和使用者双方的硬、软件投资，为仪器控制和数据利用提供广泛兼容的编码环境。 仪器接收到SCPI消息后进行响应：接收字符串消息、词法分析、语法分析、中间代码生成、优化和目标代码生成，语法分析模块的性能直接影响到程控执行效率。为了进一步简化仪器内语法分析模块、提高程控执行效率，本课题提出了在接口电路中加入解析模块的思想，可将控制器发送到仪器的SCPI消息即复杂的ASCII码字符串转变为简单的二进制代码。采用此解析模块将大大简化仪器设计者的软件工作，既能实现仪器语言标准化又能提高仪器对远程 控制的响应速度，这在研究实验室内的自制仪器时将是很有用的。 仪器接口有很多种，本课题主要讨论了RS232和GPIB两种接口。本设计中仪器接口板是独立于仪器的，与仪器单独使用微处理器，若要与仪器连接实现通信只需在两微处理器之间进行通信即可，这样做的目的是：一方面可以不影响仪器的设计和操作，一方面可以实现接口板的通用性和仪器的可换性。针对于RS232接口为一简单接口，我先将工作重心放在软件设计上，主要考虑怎样把复杂的ASCII码字符串解析为简单的二进制代码。针对于GPIB接口，软件设计的主要部分已完成，再把工作重心放在硬件设计上，采用性价比更高的CPID实现GPIB接口芯片NAT9914。为了观察解析结果还加入了LCD显示。本设计在开发通用的、低价的仪器接口板方面做了一个有益的尝试，为进一步的自动测试系统研究打下了基础。 关键词：仪器；SCPI；RS232接口；GPIB接口；CPLD
上传时间： 2013-04-24
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随着二十一世纪的到来，人类进入了后PC时代。在这一阶段，嵌入式技术得到了飞速发展和广泛应用。目前，嵌入式技术及其产品已广泛应用于智能家用电器、智能建筑、仪器仪表、通讯产品、工业控制、掌上型电脑、各种智能IC卡的应用等等。将嵌入式系统应用于多媒体移动终端，充分发挥了嵌入式系统的低功耗、集成度高、可扩充能力强等特点，可以达到集移动、语音、图像等各种功能于一身的效果。基于以上背景，本文提出了一种基于嵌入式Linux的多媒体播放器设计方案。 本文首先详细分析了ARM体系结构，研究了嵌入式Linux操作系统在ARM9微处理器的移植技术，包括交叉编译环境的建立、引导装载程序应用、移植嵌入式Linux内核及建立根文件系统，并且实现了嵌入式Linux到EP9315开发板的移植。 由于嵌入式系统本身硬件条件的限制，常用在PC机的图形用户界面GUI系统不适合在其上运行。为此，本文选择了Qt/Embedded作为研究对象，在对其体系结构等方面进行研究基础上，实现了Qt/Embedded到EP9315开发板的移植，完成了嵌入式图形用户界面开发，使得系统拥有良好的操作界面。 针对现今MP3文件格式广泛流行的特点，本文设计了MP3播放器。在深入研究了MP3文件编码原理的基础上，详细论述了播放器的设计过程，没有使用硬件解码方案，采用了软件解码，降低了系统开发成本：在视频播放方面，本文实现了Linux系统下的通用媒体播放器——Mplayer到EP9315开发板的移植。通过对音频数据输出的研究，解决了Mplayer播放声音不正常的问题，实现了一个集音乐和视频播放于一体的嵌入式多媒体播放系统。 最后，总结了论文所做的工作，指出了嵌入式多媒体播放器所需要进一步解决和完善的问题。
上传时间： 2013-04-24
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焊有元件的印制电路板在线测试是印制电路板生产过程中的一个重要环节，关系着整个电子产品的质量。本文在深入研究国内外印制电路板自动测试技术的基础上，结合当前先进的电子技术，设计出一套高性能，低价位，小体积，便于携带和操作的印制电路板在线测试仪。 本文设计的在线测试仪系统包括控制器电路、信号发生电路、信号采集电路、元件测试电路、USB通信电路和开关矩阵电路等，其中控制器电路是以FPGA可编程控制芯片为核心，负责控制下位机其它所有电路的正常工作，并实现与上位机间的通信。 针对模拟元件的测试，本文首先探讨了对印制电路板上模拟元件测试时的隔离原理，继而详细阐述了电阻、电容（电感）、二极管、三极管、运算放大器等的测试方法，并分别设计了硬件测试电路。因为测试时需向被测元件施加测试激励信号，本文设计并完成了一信号发生电路，可输出幅值可调的直流恒压源信号和直流恒流源信号、幅值和频率都可调的交流信号。 针对数字器件的测试，本文将数字器件分为两种，一种为具有边界扫描功能单元的器件，另一类为非边界扫描器件，并分别对两种类型的数字器件的测试原理和方法进行了详细的描述，在文中给出了相关的硬件测试电路图。 本设计中，所有测试激励信号经测试电路后输出的测试结果都是直流电压信号，所以本文设计了一通用信号采集电路来完成对测试结果的取样。本文还设计了开关矩阵电路，用于将被测印制电路板上的元件接入到测试电路中。对通信电路的设计，本文采用USB通信方式与上位机进行有效的数据交换，并通过USB接口芯片完成了硬件电路的设计。 在软件方面，本文采用NiosⅡ C语言完成所有软件设计，以协助硬件部分来完成对印制电路板的测试工作。 本文已完成各部分电路试验及系统联调，试验证明设计达到了项目预定要求。
上传时间： 2013-08-02
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现代数字信号处理对实时性提出了很高的要求，当最快的数字信号处理器(DSP)仍无法达到速度要求时，唯一的选择是增加处理器的数目，或采用客户定制的门阵列产品。随着可编程逻辑器件技术的发展，具有强大并行处理能力的现场可编程门阵列(FPGA)在成本、性能、体积等方面都显示出了优势。本文以此为背景，研究了基于FPGA的快速傅立叶变换、数字滤波、相关运算等数字信号处理算法的高效实现。 首先，针对图像声纳实时性的要求和FPGA片内资源的限制，设计了级联和并行递归两种结构的FFT处理器。文中详细讨论了利用流水线技术和并行处理技术提高FFT处理器运算速度的方法，并针对蝶形运算的特点提出了一些优化和改进措施。 其次，分析了具有相同结构的数字滤波和相关运算的特点，采用了有乘法器和无乘法器两种结构实现乘累加(MAC)运算。无乘法器结构采用分布式算法(DA)，将乘法运算转化为FPGA易于实现的查表和移位累加操作，显著提高了运算效率。此外，还对相关运算的时域多MAC方法及频域FFT方法进行了研究。 最后，完成了图像声纳预处理模块。在一片EP2S60上实现了对160路信号的接收、滤波、正交变换以及发送等处理。实验表明，本论文所有算法均达到了设计要求。
上传时间： 2013-06-09
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可配置端口电路是FPGA芯片与外围电路连接关键的枢纽，它有诸多功能：芯片与芯片在数据上的传递(包括对输入信号的采集和输出信号输出)，电压之间的转换，对外围芯片的驱动，完成对芯片的测试功能以及对芯片电路保护等。 本文采用了自顶向下和自下向上的设计方法，依据可配置端口电路能实现的功能和工作原理，运用Cadence的设计软件，结合华润上华0.5μm的工艺库，设计了一款性能、时序、功耗在整体上不亚于xilinx4006e[8]的端口电路。主要研究以下几个方面的内容： 1.基于端口电路信号寄存器的采集和输出方式，本论文设计的端口电路可以通过配置将它设置成单沿或者双沿的触发方式[7]，并完成了Verilog XL和Hspiee的功能和时序仿真，且建立时间小于5ns和保持时间在0ns左右。和xilinx4006e[8]相比较满足设计的要求。 2.基于TAP Controller的工作原理及它对16种状态机转换的控制，对16种状态机的转换完成了行为级描述和实现了捕获、移位、输出、更新等主要功能仿真。 3.基于边界扫描电路是对触发器级联的构架这一特点，设计了一款边界扫描电路，并运用Verilog XL和Hspiee对它进行了功能和时序的仿真。达到对芯片电路测试设计的要求。 4.对于端口电路来讲，有时需要将从CLB中的输出数据实现异或、同或、与以及或的功能，为此本文采用二次函数输出的电路结构来实现以上的功能，并运用Verilog XL和Hspiee对它进行了功能和时序的仿真。满足设计要求。 5.对于0.5μm的工艺而言，输入端口的电压通常是3.3V和5V，为此根据设置不同的上、下MOS管尺寸来调整电路的中点电压，将端口电路设计成3.3V和5V兼容的电路，通过仿真性能上已完全达到这一要求。此外，在输入端口处加上扩散电阻R和电容C组成噪声滤波电路，这个电路能有效地抑制加到输入端上的白噪声型噪声电压[2]。 6.在噪声和延时不影响电路正常工作的范围内，具有三态控制和驱动大负载的功能。通过对管子尺寸的大小设置和驱动大小的仿真表明：在实现TTL高电平输出时，最大的驱动电流达到170mA，而对应的xilinx4006e的TTL高电平最大驱动电流为140mA[8]；同样，在实现CMOS高电平最大驱动电流达到200mA,而xilinx4006e的CMOS驱动电流达到170[8]mA。 7.与xilinx4006e端口电路相比，在延时和面积以及功耗略大的情况下，本论文研究设计的端口电路增加了双沿触发、将输出数据实现二次函数的输出方式、通过添加译码器将配置端口的数目减少的新的功能，且驱动能力更加强大。
上传时间： 2013-07-20
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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
上传用户：tzl1975
本文以正在研制的某新型电台为应用背景，研究在电台上使用触摸屏的硬件设计方法和软件实现途径。 触摸屏是人机交互发展的方向。目前已在多种领域得到了广泛地应用，而使用触摸屏代替按键在无线电台上实现人机交互功能目前尚不多见。在无线电台上使用触摸屏可以尽可能地减少电台的体积，同时采用常见的Windows风格的操作系统，可以使电台不仅易于携带，也更便于操作。 本文的研究是基于ARM的硬件平台和Windows CE的软件平台。硬件平台的内核模块采用ARM920T核的S3C2410嵌入式处理器，外部包含64M的SDRAM和64M的NAND Flash；硬件平台还集成了LCD，触摸屏等人机接口，同时提供了USB主控制器接口、SD卡扩展接口和RS232接口。平台技术先进，结构合理，功能较完备，整体性、可扩充性强。 在此硬件平台的基础上，本文深入分析了基于Windows CE软件平台的构建，对应用开发所涉及工具软件作了介绍，并依据应用开发的需要定制了Windows CE内核。本文对LCD、触摸屏和USB的驱动程序作了深入研究，并在此基础上初步涉及了Windows CE应用程序开发，实现了电台操作界面，实现了基本的数据录入与输出功能。
上传时间： 2013-07-26
上传用户：fandeshun
信息技术的发展，数字化产品的普及，导致了对嵌入式开发的巨大需求。以Linux为宿主机系统，搭配一个交叉编译环境，为嵌入式设备生成可执行程序己成为现在日益流行的编译嵌入式软件的解决方案。而开放源代码的GNUT具链是一套开源的开发环境，是嵌入式软件开发中理想的交叉编译器。但现有GNUI具链支持的平台并不能满足层出不穷的嵌入式产品的开发需要，仍有许多平台得不到支持，例如我们进行的minix向ARM-MINIX平台的移植。 本文以在linux环境下构建MINIX嵌入式系统的交叉编译工具链为背景，首先介绍了交叉编译系统的基本组成和结构，以及利用GCC构建交叉编译环境的优越性。然后对目标平台作了介绍。分析了GCC编译器，说明了GCC的设计思想，系统结构，介绍了GNU Binutils的功能，使用方法；接着分析了GNU工具链中的GAS和GLD的实现机制及源代码结构，由于BFD是GNUBinutils的基础，GAS和GLD都是使用BFD库来操作目标文件，因此在这一部分本文对BFD库的工作机制，数据结构也作了重点分析。紧接着说明了GCC交叉编译系统的移植思路和方法，实现难点，以及一些相关技术细节，这涉及到了若干重要的C源文件，Makefile，配置文件的修改，重点给出了BFD库，GAS和GLD的分析及其重定向(通常GCC生成的目标程序是针对GNU/Linux系统的)的实现；然后本文给出了在GNU/Linux宿主机上构建针对ARM-MINIX的参数设置及过程：最后对本文所做的工作进行了总结。
上传时间： 2013-05-31
上传用户：wangzhen1990
在特定的工业测控应用中对处理器的功耗有严格的要求，类似X86处理器芯片系列由于继承了原有8086的构架，功耗很大，不能满足要求。当前应用广泛的ARM系列处理器有低功耗、高处理器能力的优点，非常适合于此类应用。由于ARM处理器并没有对PC/104总线有支持，所以本设计使用CPLD可编程逻辑完成ARM本地总线与PC/104总线的转换。文章完成了以下工作： 1.介绍了工业控制计算机的发展情况和当前使用广泛的PC/104计算机，描述了嵌入式系统的发展历史和软硬件组成，分析了X86与ARM处理器构架的特点与优缺点； 2.从PC/104总线规范出发，对基于ARM处理器的PC/104工业控制嵌入式工控机进行了总体设计，软硬件选型部分对当前流行的软硬件系统进行了详细地描写，硬件处理器选用SAMSUNG公司的S3C2410，软件系统采用嵌入式Linux操作系统； 3.对系统硬件各个部分实现细节进行了描写，包括最小系统、CAN网络、以太网络和PC/104总线控制器；其中着重对PC/104总线控制器的实现方案进行了讨论，分析了ARM本地总线时序和PC/104总线时序，最后使用VHDL语言实现了了总线控制器逻辑； 4.移植了嵌入式Linux操作系统，Linux操作系统移植分为配置、编译和下载运行调试三个步骤；基于Linux操作系统编写了PC/104总线驱动，驱动完成映射PC/104地址到系统虚拟地址和中断绑定；编写了基于PC/104的CAN总线驱动，分析了驱动初始化、中断处理流程、数据缓冲区管理和文件操作接口，描写了驱动的编译和下载过程；最后给出了应用程序接口； 5.根据机车工业控制领域的具体要求，开发了实际系统，给出了系统主要参数指标；对系统的运算性能进行了测试，测试表明定点运算能力与X86相当，符合设计要求：系统通过铁标高低温测试和射频干扰测试，并进行了为期3个月的装车试运行，试运行过程中系统工作正常，完全能够满足设计要求。
上传时间： 2013-07-10
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发电机是电力系统的关键设备，如何有效监测发电机的工作状态一直是电力部门研究的重要课题之一。发电机可以正常工作，其中绝缘体部分起着不可或缺的作用，以前的发电机绝缘体监测系统都存在着一些不足，比如精度低，适用范围窄等。基于此原因，本文介绍了FJR装置，它可以用来监测发电机绝缘体是否出现过热或老化的情况，为发电机的安全运行提供了保障。该装置具有很高的灵敏度，可适合于空冷、水冷等不同发电机。整个检测系统分为气路和电路两部分，气路部分负责将发电机绝缘体的状况转化成电流信号，而电路部分负责对这些电流信号进行处理。文中将FJR系统的气路部分等效为一个黑盒子，而重点介绍其电路部分。电路部分主要的功能是采集从气路传送过来的两路电流信号，并进行计算和分析，决定是否报警，同时将采集到的数据和分析的结果定性地显示给工作人员。 本文第一章介绍了课题的研究背景，并在此基础上提出了课题的必要性和研究方向；第二章从整体入手，对监测系统的功能进行了分析，明确了要实现的功能和目标，并提出了使用ARM做上位机，负责系统控制和界面显示，DSP做下位机负责信号的采集和计算；后面几章则分别介绍了系统的各个模块；第三章主要介绍嵌入式系统及其软件开发，包括系统的设计以及各个功能的实现，比如串口通信、CF卡存储等等，从本章中可以了解到系统的界面显示内容和键盘操作步骤；第四章介绍了负责信号采集和计算的DSP系统，并且详细介绍了实现各项功能时所用到的外部设备，包括RTC时钟，AD采样芯片等；本章接下来阐述了DSP和ARM两个模块如何通过双口RAM实现通信以及通信帧的格式；第五章介绍了系统中的一些硬件电路，包括模拟放大器等，使得读者可以更全面地了解本系统，同时在本章作者还总结了一些电路板设计的心得和体会。论文最后一章对本文所做的工作进行了总结，指出了需要改进之处，也指明了以后进一步研究的任务和方向。
上传时间： 2013-04-24
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