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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数字超声诊断设备在临床诊断中应用十分广泛，研制全数字化的医疗仪器已成为趋势。尽管很多超声成像仪器设计制造中使用了数字化技术，但是我们可以说现代VLSI 和EDA 技术在其中并没有得到充分有效的应用。随着现代电子信息技术的发展，PLD 在很多与B 型超声成像或多普勒超声成像有关的领域都得到了较好的应用，例如数字通信和相控雷达领域。 在研究现代超声成像原理的基础上，我们首先介绍了常见的数字超声成像仪器的基本结构和模块功能，同时也介绍了现代FPGA 和EDA 技术。随后我们详细分析讨论了B 超中，全数字化波束合成器的关键技术和实现手段。我们设计实现了片内高速异步FIFO 以降低采样率，仿真结果表明资源使用合理且访问时间很小。正交检波方法既能给出灰度超声成像所需要的回波的幅值信息，也能给出多普勒超声成像所需要的回波的相移信息。我们设计实现了基于直接数字频率合成原理的数控振荡器，能够给出一对幅值和相位较平衡的正交信号，且在FPGA 片内实现方案简单廉价。数控振荡器输出波形的频率可动态控制且精度较高，对于随着超声在人体组织深度上的穿透衰减，导致回波中心频率下移的声学物理现象，可视作将回波接收机的中心频率同步动态变化进行补偿。 还设计实现了B 型数字超声诊断仪前端发射波束聚焦和扫描控制子系统。在单片FPGA 芯片内部设计实现了聚焦延时、脉宽和重复频率可动态控制的发射驱动脉冲产生器、线扫控制、探头激励控制、功能码存储等功能模块，功能仿真和时序分析结果表明该子系统为设计实现高速度、高精度、高集成度的全数字化超声诊断设备打下了良好的基础，将加快其研发和制造进程，为生物医学电子、医疗设备和超声诊断等方面带来新思路。
上传时间： 2013-06-18
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随着科学技术的进步，电脑互联网的普及，传统粮仓人工监控的方式正在被更加方便和高精确度的检测控制系统所替代。在单机局部检测控制的基础上，利用互联网技术将整个粮仓测控系统集成在一起，通过网页访问方式，粮仓管理人员能够更快更好地了解粮仓具体环境指标，各项温湿度，气体含量并通过控制电机等方式对环境各参数进行控制。 本文提出并设计了一套以ARM嵌入式开发板为核心的现代粮情测控系统。嵌入式粮情测控系统在传感器采集到信号，进行处理后，将数据显示在网页和嵌入式开发板液晶屏上，通过TCP/IP协议，使用IE浏览器就可以在线查看实时数据，并且可以保存和打印数据，另外还可以通过网页控制电机等设备工作。该系统硬件平台使用ARM9微处理器S3C2410，以核心板和底板的方式组成，可以采集多路模拟和数字信号；支持标准RS232接口和USB通信接口；采用液晶显示屏和触摸屏的人机交互接口，为操作人员提供了良好的监控界面；软件系统使用嵌入式Linux操作系统，通过交叉编译模式，使用C语言编写移植传感器驱动和电机控制程序，使用Boa嵌入式WEB服务器和SQLite数据库搭建远程监控系统，使用MiniGUI图形软件系统编写了终端界面程序，完成了人机交互界面的设计。 本文第一章综合介绍了课题研究背景及嵌入式粮情测控系统的设计方案。第二章概述了嵌入式粮情测控系统的设计，包括嵌入式系统的特点及其软硬件组成部分，以及系统设计中选用的各种传感器及电机驱动器等。第三章详细阐述了嵌入式粮情测控系统的实现，包括嵌入式系统软件开发流程，传感器和电机的驱动及控制程序，以及嵌入式WEB远程监控系统的设计实现。第四章介绍了MiniGUI软件界面的设计以及应用程序的设计。 论文最后对本课题的完成情况做了总结和评价，并且为本课题的发展提出了建议。
上传时间： 2013-04-24
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射击训练是基本的军事训练科目，改善训练环境、改进训练质量，在现代军队建设中具有重要的意义。本文首先从国内外自动报靶技术的研究现状出发论述了自动报靶技术的发展，在此基础上提出了基于嵌入式机器视觉的智能报靶系统设计实现。 本文讨论了基于机器视觉的嵌入式报靶系统终端硬件组成、相关图像格式和Linux操作系统，分析了嵌入式Linux操作系统、Qt/E和开源计算机视觉库OpenCV关于ARM9处理器的移植，研究了图像校正、图像灰度化及二值化、图像分割与裁剪和识别判靶的相关算法，提出了颜色模板判靶的理论，并通过以ARM嵌入式图像处理识别模块为核心，采用功能模块设计理念的实现方案，从底层的操作系统及相关软件的移植入手到图像采集传输、图像处理、识别判靶等步骤，解决了依托ARM处理器结合USB摄像头完成自动图像识别报靶的问题。文中给出了报靶系统的详细硬件组成方案，并在嵌入式Linux操作系统下依托Qt库和开源计算机视觉库（OpenCV）解决了软件组成与具体实现，最终在此基础上论述了本课题设计的实验装置及详细的实验结果。
上传时间： 2013-07-18
上传用户：yuanyuan123
嵌入式系统广泛应用于各种智能控制器中，目前国外高端绣花机控制器主要采用高性能嵌入式微处理器，而国内绣花机控制器仍以单片机为主，存在绣花色泽单调，数据处理能力欠佳，缺乏图形控制界面等不足。本文在分析了绣花机的结构和功能的基础上，研制了基于Linux-2.6的嵌入式绣花机控制器，论文的主要工作和成果如下： (1)设计并实现了基于嵌入式微处理器的绣花机控制器开发平台，建立宿主机开发环境，制作了针对Linux-2.6的交叉编译器，实现了宿主机和目标机之间的数据传输，设计了基于双口RAM的双处理器通信接口。 (2)深入研究了嵌入式系统的引导装载程序vivi、Linux-2.6内核和根文件系统，成功移植了基于S3C2410硬件平台的vivi、嵌入式Linux-2.6操作系统和cramfs根文件系统，系统运行稳定可靠。 (3)对Linux-2.6内核设备驱动程序进行了分析和研究，在设备驱动程序开发原理的基础上，设计了基于Linux-2.6内核的IIC键盘驱动程序和双处理器通信接口驱动程序。 (4)深入分析了三种主流绣花机花样文件存储格式和解码方法，采用MiniGUI图形系统，设计实现了绣花机控制器的图形控制界面。
上传时间： 2013-07-01
上传用户：jackgao
针对仪器仪表向高端产品的发展趋势，课题提出并设计实现了一种基于嵌入式μC/OS-Ⅱ操作系统和ARM7微处理器为核心的控制平台，使仪表的使用更加方便、智能。系统融合了嵌入式系统、USB通信、LAN通信、显示等多项快速发展的技术，通过USB模块和LAN网络的数据传输，实现了高端仪表与外部设备的通信，整个平台具有高速、实时传输数据等特性，能够广泛地应用于多种行业的现场测量中。 硬件方面，课题采用具有ARM7TDMI核的LPC2220微处理器作为系统的控制平台，并结合应用设计出了显示模块、USB通信模块、LAN通信模块。控制平台通过USB通信模块和LAN通信模块，建立与外部设备的数据处理通道，将与SPI接口连接的仪表数据进行传输处理。USB接口电路采用了Cypress公司的CY7C68001芯片，LAN通信模块则采用了CIRRUSLOGIC的以太网控制器CS8900实现底层驱动。 软件方面，首先将μC/OS-Ⅱ操作系统移植到ARM7上，并在嵌入式μC/OS-Ⅱ环境下编写了各硬件模块的驱动程序。在驱动程序的基础上设计了VFD显示程序、USB通信和网络通信等应用模块，验证了数据处理平台具有的各项功能。网络通信模块中，WEB SERVER在控制平台实现，在上位PC上输入服务器的固定IP地址，实现控制命令的发送、数据包的接收等功能。 经测试，系统运行正常，较好的实现了各项设计目标，从而证明了本文的方法是可行的。本系统为高端仪表的数据处理提供了一个有效的解决方案，具有良好的应用前景。
上传时间： 2013-06-06
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音频管理组件(Audio Management Unit，AMU)是先进客舱娱乐与服务系统(Advanced Cabin Entertainment Service System，ACESS)的组成部分，应用于飞机上音频资源的管理与控制。飞机运营对航空机载电子系统准确性、复杂性和安全性的高要求，使得其维修维护工作极大地依赖于自动测试设备(Automatic Testing Equipment，ATE)。本课题来源于实际工程项目， FPGA技术具备多种优点，将其与民航测试设备结合研制一个用于检测AMU故障的自动测试系统，该系统将对AMU自动完成部件维修手册(Comvonent Maintenance Manual，CMM)所规定的全部功能、性能方面的综合测试。 本文首先概述音频管理组件、自动测试系统及其在民航领域的应用，并阐述了课题的背景、研究目标和相关技术要求；文章对可编程逻辑器件CPLD/FPGA的结构原理、硬件描述语言VHDL的特点以及MAXL+plusⅡ软件的设计流程进行了说明，重点阐述了基于FPGA的DDS信号发生器以及数据采集卡的设计实现、并着重阐述了ARINC429总线的传输规范，和基于FPGA的ARINC429总线接口的设计与实现。在ARINC429接口设计中采用自顶向下，多层次系统设计的方法，用VHDL语言进行描述。在发送器中利用了FPGA内部的分布式RAM创建异步FIFO，节约了FPGA的内部资源和提高了数据传输速度；在接收器中采用了提高抗干扰性的优化设计。测试结果表明基于FPGA的设计实现ARINC429总线数据通信的要求，使用方便，可靠性好，能够克服HS-3282芯片中的数据格式固定，使用不够灵活方便，价格昂贵的缺点。
上传时间： 2013-08-06
上传用户：gzming
数字信号处理是信息科学中近几十年来发展最为迅速的学科之一.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.而数字信号处理算法的硬件实现一般来讲有三种方式:用于通用目的的可编程DSP芯片;用于特定目的的固定功能DSP芯片组和ASIC;可以由用户编程的FPGA芯片.随着微电子技术的发展,采用现场可编程门阵列FPGA进行数字信号处理得到了飞速发展,FPGA正在越来越多地代替ASIC和PDSP用作前端数字信号处理的运算.该文主要探讨了基于FPGA数字信号处理的实现.首先详细阐述了数字信号处理的理论基础,重点讨论了离散傅立叶变换算法原理,由于快速傅立叶变换算法在实际中得到了广泛的应用,该文给出了基-2FFT算法原理、讨论了按时间抽取FFT算法的特点.该论文对硬件描述语言的描述方法和风格做了一定的探讨,介绍了硬件描述语言的开发环境MAXPLUSII.在此基础上,该论文详细阐述了数字集成系统的高层次设计方法,讨论了数字系统设计层次的划分和数字系统的自顶向下的设计方法,探讨了数字集成系统的系统级设计和寄存器传输级设计,描述了数字集成系统的高层次综合方法.最后该文描述了数字信号处理系统结构的实现方法,指出常见的高速、实时信号处理系统的四种结构;由于FFT算法在数字信号处理中占有重要的地位,所以该文提出了用FPGA实现FFT的一种设计思想,给出了总体实现框图;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.
上传时间： 2013-07-19
上传用户：woshiayin
该论文的工作主要分为两部分,第一部分是介绍与数字高清晰度电视(HDTV)码流发生器配套的信源解码板的设计与实现.信源解码板是整个码流发生器的重要组成部分,该论文在介绍相关标准MPEG-2和AC-3以及整个码流发生器功能的基础上提出了用ST公司的芯片组实现HDTV信源解码板的设计方案.论文详细分析了各个功能模块的具体设计方法以及实现时应注意的问题.目前该课题已经成功结题,各项技术指标完全符合合作单位的要求.该论文的第二部分主要是进行基于FPGA的显示器测试信号发生器的研究与开发.在对测试信号发生器所需产生的13种测试图案和所要适应的18种显示格式的介绍之后,该论文提出了以FLEX10K50为核心控制芯片的显示器测试信号发生器的设计方案.该论文详细讨论了FPGA设计中各个功能模块的划分和设计实现方法,并介绍了对FLEX10K50进行配置的方法.
上传时间： 2013-04-24
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本文研究基于ARM与FPGA的高速数据采集系统技术。论文完成了ARM+FPGA结构的共享存储器结构设计，实现了ARMLinux系统的软件设计，包括触摸屏控制、LCD显示、正弦插值算法设计以及各种显示算法设计等。同时进行了信号的高速采集和处理的实际测试，对实验测试数据进行了分析。 论文分别从软件和硬件两方面入手，阐述了基于ARM处理器和FPGA芯片的高速数据采集的硬件系统设计方法，以及基于ARMLinux操作系统的设备驱动程序设计和应用程序设计。 硬件方面，在FPGA平台上，我们首先利用乒乓操作的方式将一路高速数据信号转换成频率为原来频率1/4的4路低速数据信号，再将这四路数据分别存储到4个FIFO中，然后再对这4个FIFO中的数据拼接并存储在FPGA片上的双端口双时钟RAM中，最后将FPGA的双端口双时钟RAM挂载到ARM系统的总线上，实现了ARM和FPGA共享存储器的系统结构，使ARM处理器可以直接读取这个双端口双时钟的RAM中的数据，从而大大提高了数据采集与处理的效率。在采样频率控制电路设计方面，我们通过使FIFO的数据存储时钟降低为标准状态下的1/n实现数据采集频率降为标准状态的1/n，从而实现了由FPGA控制的可变频率的数据采集系统。 软件方面，为了更有效地管理和拓展系统功能，我们移植了ARMLinux操作系统，并在S3C2410平台上设计实现了基于Linux操作系统的触摸屏驱动程序设计、LCD驱动程序移植、自定义的FPGA模块驱动程序设计、LCD显示程序设计、多线程的应用程序设计。应用程序能够控制FPGA数据采集系统工作。 在前端采样频率为125MHz情况下，系统可以正常工作。能够实现对频率在5MHz以下的信号波形的直接显示；对5MHz至40MHz的信号，使用正弦插值算法进行处理，显示效果良好。同时这种硬件结构可扩展性强，可以在此基础上实现8路甚至16路缓冲的系统结构，可以使系统支持更高的采样频率。
上传时间： 2013-07-04
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