随着科学技术的飞速发展，各科学领域对测试技术提出了越来越高的要求。调速器试验台是调试、校验调速器性能的一种试验工具，是船舶修造厂、尤其调速器修造专业厂必须具有的试验设备。基于ARM嵌入式平台和uC/OS-II实时操作系统的嵌入式控制调速器试验台是基于国内外调速器测试技术的发展趋势和工作的实际要求。本调速试验台充分利用了嵌入式单片机技术和传感器技术，通过采用多种传感器采集系统所需要的数据，例如直流电机的转速、调速器的齿条位移等等，经过单片机系统处理并输出结果来实现调速器试验台的功能，并运用新型的全彩液晶显示屏将各种试验数据显示出来。 本文主要是针对调速试验台控制系统的研究，在分析了嵌入式软硬件可实现模块化设计的基础上，借鉴了“开发平台”的设计思想，首先，在ARM嵌入式最小系统的基础上架构通用的硬件平台，对测控平台的硬件结构进行设计，特别是对于关键的接口电路进行了比较深入的研究，针对不同的应用，集成了多种接口电路。其次，在实现嵌入式实时多任务操作系统uC/OS-II在ARM上可移植的基础上，架构了通用的软件平台，对接口电路驱动程序进行模块化设计。最后，研究了基于参数实时可变型的一种新型的PID控制算法，并将此PID算法作为调速试验台的控制算法。 通过对本系统的研究开发，提高了调速器试验台的测试精度，也使性能更加稳定可靠，实现了整个测试过程的自动化，从而减轻了试验人员的劳动强度，提高了工作效率，降低了试验成本，也同时消除了安全隐患，因此对本课题的研究具有较大的现实意义。
上传时间： 2013-07-20
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本文介绍了通讯协议转换器研究的背景意义和目前国内外发展的现状，并详细叙述了所选方案的设计过程。本协议转换器的丰控制芯片采用了基于ARM7内核的32位微控制芯片LPC2212，提供了高速稳定的硬件平台。操作系统采用实时嵌入式操作系统μC/OS-Ⅱ，工作稳定，实时性强，移植方便。 本文的丰要内容如下：整体的设计思路，结构组成；系统硬件的设计，丰要包括网络接口电路，USB接口电路，以及串口扩展电路；TCP/IP协议，丰要包括TCP协议，IP协议，ARP协议等；USB协议，丰要包括USB设备构架，USB数据流模型；串口数据转以太网数据和 USB 数据以及太网数据和 USB 数据转串口数据；嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ，丰要包括信号量，消息邮箱，消息队列等；操作系统的移植，丰要包括与处理器相关的文件的改写。整个系统的硬件和底层软件部分已经完成，经串口调试软件、USB总线监测软件以及以太网数据监测软件进行实际的收发数据实验，验证了方案的合理性。 在USB和以太网驱动程序的编写中，查阅了大量的相关资料。对于USB协议，重点分析了USB协议的架构和数据流模型。对于TCP/IP协议，仔细分析了其封装和分用，分析了TCP协议、IP协议、ARP协议的原理及程序的实现。对于操作系统的移植，给出了具体的实现步骤，并给出了丰要的代码。
上传时间： 2013-06-10
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智能家庭信息系统是集自动化、计算机、通信技术于一体的“3C”系统，它将各种家电产品结合成一个有机整体，实现了对家电设备进行集中或异地控制和管理，以及能够与外界进行信息交互，以控制终端为突破口作为对家庭信息系统的研究，将有可能在以后的竞争中占据制高点，取得良好的经济和社会效益。 本课题开发的智能家庭信息系统是以实际项目为背景，对基于网络的嵌入式家庭信息系统进行了研究。通过对传统智能家居的特点进行分析，指出了目前市场上的智能家居系统的局限性，提出了基于短距无线网络的现代智能家居系统是将来的发展趋势。 接着对智能家居控制的系统构架以及相关关键技术进行了分析和比较，指出基于IEEE802.15.4的ZigBee技术是目前最适合无线家居控制系统的无线标准，并对该标准进行了深入研究。 论文充分考虑到家庭信息化网络的现状和家庭内部各信息家电的互连、集中控制、远程访问与控制的需求，以及低成本实现的实际需要，及设备互连对传输带宽和使用灵活性等特点的需要，设计了以无线ZigBee技术组成家庭网络体系总体结构，避免了在家庭内部布线的缺陷，且满足了功耗低，成本低，网络容量大等要求。 设计了新型无线通讯模块，该模块主控芯片采用8位低功耗微控制器ATMEGA64及CHIPCON公司推出的首款符合2.4 GHZ IEEE802.15.4标准的射频收发器CC2420来实现ZigBee模块，它可以降低无线通讯的成本和提高无线通讯的可靠性，可以单独使用，也可以嵌入其它设备。 论文采用了免费、公开的linux操作系统，并给出了在Linux上的开发流程。 最后，论文具体分析了无线ZigBee协议、ZigBee组网技术以及它们在将来的广泛应用。深入地研究了HTTP超文本传输协议，设计了远程客户端访问和控制家用电器的界面，并给出了部分软件设计流程图。
上传时间： 2013-04-24
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随着经济与科技的发展，人们对住宅小区提出了智能化的要求：一方面住户要求能够远程监视家庭环境和控制家电设备；另一方面，小区管理人员要求实现对小区事务的统一管理。计算机、通信和ARM嵌入式技术为小区的智能化提供了有力的技术支持。 本文来源于实验室与日本NTT公司合作的智能家居项目，提出一种基于ARM-Linux平台的小区智能监控系统的实现方案。系统包括小区网关、家庭中继器和家庭传感器/开关设备三部分。家庭中继器通过RS485总线连接家庭内部各种传感器和开关设备组成家庭内部通信网，中继器可以在家庭内部网中集中采集传感器数据和控制家电开关设备。小区网关通过Ethernet连接各家庭中继器组成小区局域网，它可以统一管理所有家庭中继器和家庭设备。用户可以通过Internet访问小区网关的Web服务器来查看家庭内部传感器信息或发送操作指令来远程控制家电开关设备，小区管理人员也可以通过小区网关的服务器发布小区管理信息。从而，实现家庭监控和小区管理的智能化。 本文主要工作包括：家庭中继器的硬件设计、系统软件移植和应用软件设计；小区网关的软件设计；家庭内通信网与小区局域网的组网以及在通信网络中采用的通信协议的设计。通过对实验室原型系统的实验与测试，证明小区智能监控系统能够良好运行。
上传时间： 2013-07-27
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网络技术和数字信息新技术的发展为实现家庭生活智能化提供了强有力的技术支撑；传感器技术的发展提供了家庭设备和家庭网络进行信息交换的技术基础；而计算机技术和嵌入式技术的发展为实现对接入家庭网络的各类设备的监测、控制和管理提供了技术支持。新技术的产生使人们对生活和工作的环境提出新的需求。以家庭网关为主导，将现有和将来可能的硬件设备纳入家庭网络，并且实现智能化服务和管理是数字家庭未来发展的主要方向。 由于传统的家庭网关很难将分散于家庭各处的传感设备连接到一起，因此，本文提出了中继器的设计概念，将其从常规的复杂家庭网关中分离出来，实现了对分散于家庭各处的传感器设备进行更为智能化的管理。中继器需要完成的基本功能包括：对于接入的传感器设备，能够将其迅速融入整个系统中，实现即插即用；根据采集信息的变化自动进行模仿人为分析、操作等功能；与家庭网关通信，提供远程控制、查询、管理等功能。 本控制系统核心部分采用S3C2410为处理器，嵌入式实时Linux为操作系统，极大地提高了控制系统的稳定性。本文详细地介绍了传感器中央控制系统的硬件、软件设计，并且详细地介绍了软件的具体实现。另外，本文还提出了基于自主通讯协议的家庭网络通信方式，有效地提高了控制系统的实时性与可靠性。 本论文基于和日本NTT研究所合作的科研项目“家庭传感器及开关接入的中继系统设计”为技术背景。
上传时间： 2013-08-03
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电脑绣花机是当代最先进的绣花机械，随着人们对刺绣品质量的追求以及刺绣品需求量的增加，高性能的电脑绣花机越来越受到市场的推崇，用户对CAN(现场总线)、远程控制、海量USB存储、彩色LCD显示等技术在新型电脑绣花机中的应用有了新的需求。然而，国内电脑绣花机监控系统平台由于存在技术上的困难或成本上的障碍而使这些功能难以实现。随着电脑的不断发展和电子产品成本的不断降低，采用先进架构和体系的处理器，加上相应的实时操作系统进行任务管理，就能大大提高电脑绣花机监控系统的性能。本文设计了一种电脑绣花机监控系统，在详细分析电脑绣花机工作原理和功能需求的基础上，采用ARM处理器与μC/OS-Ⅱ实时操作系统构建了监控系统平台，实现了实时操作系统任务管理、网络通信、USB设备读写、花样图案预览等功能，具体工作如下： (1)在介绍电脑绣花机的工作原理以及分析电脑绣花机监控系统性能需求的基础上，构建了基于ARM7核的嵌入式处理器与μC/OS-Ⅱ实时操作系统的监控系统平台，并给出了系统的整体设计方案。 (2)根据电脑绣花机监控系统的整体设计方案，设计实现了系统的硬件电路，处理器采用ST公司生产的具有ARM7核的STR710FZ2T6，利用STR710FZ2T6的外部存储器接口的三个BANK，分别设计实现了以太网通信接口、USB设备读写接口以及彩色LCD实现接口等。 (3)在系统的接口电路设计方面，采用以太网控制芯片CS8900A使其通过ISA总线与系统处理器相连，构建了以太网通信接口，负责远程传输数据(花样文件)控制信息等；利用LJSB主从控制器SL811HS，在处理器STR710FZ2rr6的控制下设计实现了对海量USB设备读写的USB接口，负责读写在U盘上的花样文件以及其它的数据信息；利用5.6英寸的彩色液晶屏及其控制板QD-13设计实现了监控系统的LCD显示接口，系统处理器通过控制QD-13向LCD写入要显示的图案以及文字数据；组建了一个基于CAN通信的安全检测模块，主要包括电源检测以及断线检测等。监控系统的CAN节点利用系统处理器自带的CAN模块结合TI的CAN收发器sn65hvd230实现，电源检测节点、断线检测节点以及运动控制系统交互的CAN节点的控制器采用Microchip公司的带有CAN模块的18系列单片机PIC18F4680，CAN收发器采用该公司的MCP2551芯片。 (4)设计实现了基于μC/OS-Ⅱ操作系统的软件，包括两个部分，一是功能接口的驱动程序，另一个是操作系统中的应用程序软件。驱动程序负责控制相应功能接口的运行，操作系统中的应用程序软件实现具体的功能应用，例如TCP/IP协议栈以及USB协议的实现等。 (5)整合了系统各个功能模块，并做出监控系统的PCB板，利用ADS开发环境进行系统的整体调试，给出了系统的运行效果，实验表明监控系统工作稳定，性能良好。 最后，文章分析了电脑绣花机的监控系统需要改进的地方，并对电脑绣花机监控系统未来发展趋势作出了展望。
上传时间： 2013-05-25
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本文对TCN中的MVB技术进行了研究，并在深入了解MVB的通信机制的基础上，提出了采用FPGA替代MVB控制器专用芯片的解决方法。根据TCN协议，连接在MVB上的设备可以分为5类，其中1类设备可以在不需要CPU的基础上实现自动通信，最为常用。本设计的目的就是采用FPGA替代MVB1类设备控制器。 文章采用自顶向下的模块化设计方法，根据MVB1类设备控制器要实现的功能，将设计划分为3个模块：发送模块、接收模块和MVB1类模式控制模块。其中发送模块又划分为位控制单元、CRC生成单元、FIFO单元和曼彻斯特编码单元等。接收模块又划分为帧起始检测单元、时钟恢复单元、帧分界符检测单元、数据译码单元、CRC校验单元、译码控制单元和长度错误检测单元等。MVB1类模式控制模块又划分为报文错误处理单元、主帧寄存器单元、TM控制单元和主控单元等。上述各模块的RTL级设计都是采用硬件描述语言Verilog实现的。
上传时间： 2013-07-21
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随着科学技术的发展与公共安全保障需求的提高，视频监控系统在工业生产、日常生活、警备与军事方面的应用越来越广泛。采用基于 FPGA 的SOPC技术、H．264压缩编码技术和网络传输控制技术实现网络视频监控系统，在稳定性、功能、成本与扩展性等方面都有着突出的优势，具有重要的学术意义与实用意义， 本课题所设计的网络视频监控系统由以Nios Ⅱ为核心的嵌入式图像服务器、相关网络设备与若干PC机客户端组成。嵌入式图像服务器实时采集图像，采用H．264 编码算法进行压缩，并持续监听网络。PC机客户端可通过网络对服务器进行远程访问，接收编码数据，使用H．264解码算法重建图像并实时显示，使监控人员有效地掌握现场情况， 在嵌入式图像服务器设计阶段，本文首先进行了芯片选型与开发平台选择。然后构建图像采集子系统，采用双缓存乒乓交换的方法设计图像采集用户自定义模块。接着设计双Nios Ⅱ架构的SOPC系统，阐述了双软核设计中定制连接、内存芯片共享、数据搬移、通信与互斥的解决方法。同时完成了网络服务器的设计，采用μC/OS-Ⅱ进行多任务的管理与调度， H．264视频压缩编解码算法设计与实现是本文的重点。文中首先分析H．264．标准，规划编解码器结构。接着设计了16×16帧内预测算法，并设计宏块扫描方式，采用两次判决策略进行预测模式选择。然后设计4×4子块扫描方式，编写整数变换与量化算法程序。熵编码采用Exp-Golomb编码与CAVLC相结合的方案，针对除拖尾系数之外的非零系数值编码子算法，实现了一种基于表示范围判别的编码方法。最后设计了网络传输的码流组成格式，并针对编码算法设计相应解码算法。使用VC++完成算法验证，并进行测试，观察不同参数下压缩率与失真度的变化。 算法验证完成后，本文进行了PC机客户端设计，使其具有远程访问、H．264解码与实时显示的功能。同时将H．264 编码算法程序移植到NiosⅡ中，并将嵌入式图像服务器与若干客户端接入网络进行联合调试，构建完整的网络视频监控系统， 实验结果表明，本系统视频压缩率高，监控图像质量良好，充分证明了系统软硬件与图像编解码算法设计成功。本系统具有成本低、扩展性好及适用范围广等优点，发展前景十分广阔。
上传时间： 2013-08-03
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随着无线通信的应用日益广泛，无线通信系统的种类也越来越繁杂，但是由于不同通信系统的工作频段、调制方式、通信协议等原理结构上存在差异而极大限制了不同系统之间的互通。软件无线电摆脱了硬件体系结构的束缚，成为解决不同通信体制之间互操作问题和开展多种通信业务的最佳途径，具有巨大的商业和军事价值，被喻为无线电通信领域一次新的技术革命。 本文首先回顾了软件无线电的提出和发展现状，然后论述了软件无线电的基本理论和数学模型。在此理论和模型的基础上，设计了软件无线电接收机的硬件平台。该平台包括射频部分、中频处理部分和基带处理部分。射频部分由天线和无线接收机组成；中频部分先将接收机输出的模拟信号数字化，然后再通过FPGA实现下变频；基带部分主要由DSP和嵌入式系统组成，完成解调、同步等处理并可以进行一些其他的应用。其中的嵌入式系统的主处理器是基于ARM7-TDMI内核的LPC2200芯片，为了实现开发的方便在此芯片上移植了uC/OS-Ⅱ嵌入式时实内核。 软件无线电接收机是一个很庞大的体系，其中的数字下变频器DDC是一个非常关键的组成部分，在这部分中可方便的对接收频段、滤波器特性等进行编程控制，极大的提高了通信设备的性能和灵活性，因此本文的重点在于数字下变频器的设计与实现。实现下变频的方法有很多种，由于FPGA在速度和灵活性上的优势，其应用也越来越广泛，因此主要采用了居于领导地位的XILINX公司的SPATAN-Ⅱ芯片来实现数字下变频的功能。
上传时间： 2013-04-24
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本文提出了一种高速Viterbi译码器的FPGA实现方案。这种Viterbi译码器的设计方案既可以制成高性能的单片差错控制器，也可以集成到大规模ASIC通信芯片中，作为全数字接收的一部分。 本文所设计的Viterbi译码器采用了基四算法，与基二算法相比，其译码速率在理论上约提升一倍。加一比一选单元是Viterbi译码器最主要的瓶颈所在，本文在加一比一选模块中采用了全并行结构的设计方法，这种方法虽然增加了硬件的使用面积，却有效的提高了译码器的速率。在幸存路径管理部分采用了两路并行回溯的设计方法，与寄存器交换法相比，回溯算法更适用于FPGA开发设计。为了提高译码性能，减小译码差错，本文采用较大译码深度的回溯算法以保证幸存路径进行合并。实现了基于FPGA的误码测试仪，在FPGA内部完成误码验证和误码计数的工作。 与基于软件实现译码过程的DSP芯片不同，FPGA芯片完全采用硬件平台对Viterbi译码器加以实现，这使译码速率得到很大的提升。针对于具体的FPGA硬件实现，本文采用了硬件描述语言VHDL来完成设计。通过对译码器的综合仿真和FPGA实现验证了该方案的可行性。译码器的最高译码输出速率可以达到60Mbps。
上传时间： 2013-04-24
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