数控机床是现代制造系统的基础和核心，而先进的数控技术是解决机床制造业持续发展的关键。随着嵌入式系统、微计算机技术和集成电路的迅速发展，高性能的32位CUP开始普及。它执行速度快、功能强大，在中、低档数控系统中已经完全可以替代PC机及8位单片机，获得更大的价格和技术优势。本文旨在打破传统基于PC机及8位单片机的数控系统，研究并设计一种基于ARM的32位嵌入式机床数控系统。 本文设计了基于ARM内核的嵌入式机床数控系统，并给出了硬件设计方案、软件程序设计思想及相应设计。硬件部分选用是日本NOVA电子有限公司研制的DSP运动控制专用芯片MCX314AL，作为数控装置电机的驱动芯片，其性能优良、接口简单、编程方便、工作可靠，给运动控制带来极大方便。采用ARM微处理器STR710负责控制MCX314AL、外围逻辑电路的管理及后台任务的实现。系统软件平台采用源代码公开的嵌入式实时操作系统uC/OS-Ⅱ，对数控系统软件模块的任务进行划分，并根据其实时性要求赋予不同优先级，采用基于优先级的抢占式调度算法，设计了任务间的通信方式及中断事件的响应，使该数控系统具有良好的实时性和稳定性，可以满足高精度加工的要求，同时也具有良好的人机界面和网络支持。
上传时间： 2013-05-25
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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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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
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嵌入式人脸识别系统建立在嵌入式操作系统和嵌入式硬件系统平台之上,具有起点高、概念新、实用性强等特点。它涉及嵌入式硬件设计、嵌入式操作系统应用开发、人脸识别算法等领域的研究；嵌入式人脸识别系统携带方便、安装快捷、机动性强,可广泛应用于各类门禁系统、户外机动布控的实时监测等特殊场合,因此对嵌入式人脸识别的研究工作具有突出的理论意义和广泛的应用前景。 本文是上海市经委创新研究项目《射频识别RFID系统-自动识别和记录人群的身份》(编号：04-11-2)与上海市科委AM基金项目《基于ARM和RFID芯片的自组织安全监控系统的研制》(编号：0512)的主要研究内容之一。论文从构建自动人脸识别系统所需解决的若干关键问题入手,重点探讨了基于嵌入式ARM微处理器的实时人脸检测、关键特征定位、高效的人脸特征描述、鲁棒的人脸识别分类器及自动人脸识别系统设计等问题的研究。论文的主要工作和创新点表现在以下方面： 1实现了结合肤色校验的Haar特征级联分类器嵌入式实时人脸检测,提出了基于人脸约束的人眼Haar特征RSVM级联分类器人眼检测算法和基于遮罩掩磨与椭圆拟合的瞳孔定位算法。 复杂背景中的人脸检测是自动人脸识别系统首先要解决的关键问题,通过对基于肤色模型和基于Haar特征级联强分类器的人脸检测算法的分析研究,综合两个算法的优点,提出了基于肤色模型校验和Haar特征级联强分类器的嵌入式实时人脸检测算法。实验结果表明,该算法不仅解决了复杂背景中的类肤色和类人脸结构问题,而且具有较高的检测率和较快的检测速度,同时对光照、尺度等变化条件下的人脸检测也具有较强的鲁棒性。 人眼检测与瞳孔定位在人脸归一化和有效人脸特征抽取等方面起着非常重要的作用,为了快速检测人眼并精确定位人眼瞳孔中心,论文提出了基于人脸约束的人眼Haar特征RSVM级联分类器人眼检测算法和基于遮罩掩磨与椭圆拟合的瞳孔定位算法,首先利用人眼检测分类器在人脸区域内完成对人眼位置的检测,然后通过对检测到的人眼进行遮罩掩磨、简单图像形态学变换及椭圆拟合实现瞳孔中心的精确定位。测试结果表明该算法只需几百毫秒便能完成人眼检测与瞳孔中心定位整个过程,在保证检测速度较快的同时,还能确保较高的定位精度。 2 针对传统线性判别分析法存在的小样本问题(sss),通过调整Fisher判别准则,实现了自适应线性判别分析算法及相应的人脸识别方法人脸识别中的小样本问题使线性判别分析算法的类内散布矩阵发生严重退化,导致问题无法求解。本文在人脸识别小样本问题的基础上,通过调整Fisher判别准则,利用类间散布矩阵的补空间巧妙地避开类内散布矩阵的求逆运算,通过训练集每类样本的样本数信息自适应改变调整参数,实现了自适应线性判别分析算法,实验结果表明,该算法能有效解决人脸识别中的小样本问题。 3 提出了基于有效人脸区域的Gabor特征抽取算法,有效地解决了Gabor特征抽取维数过高的问题。 Gabor小波对图像的光照、尺度变化具有较强鲁棒性,是一种良好的人脸特征表征方法。但维数过高的Gabor特征造成应用系统的维数灾难,为解决Gabor特征的维数灾难问题,论文第四章提出了基于有效人脸区域的Gabor特征抽取算法,该算法不仅有效地降低了人脸特征向量维数,缩小了人脸特征库的规模,同时降低了核心算法的时间和空间复杂度,而且具有与传统Gabor特征抽取算法同样的鲁棒性。 4 结合有效人脸区域的Gabor特征抽取、自适应线性判别分析算法和基于支持向量机分类策略,提出并实现了基于支持向量机的嵌入式人脸识别和嵌入式人像比对系统支持向量机通过引入核技巧对训练样本进行学习构造最小化错分风险的最优分类超平面,不仅具有强大的非线性和高维处理能力,而且具有更强的泛化能力。本文研究了支持向量机的多类分类策略和训练方法,并结合论文中提出的基于有效人脸区域的Gabor特征提取算法、自适应线性判别分析算法,首次在基于Windows CE操作系统的嵌入式ARM平台中实现了具有较强鲁棒性的嵌入式自动人脸识别系统和嵌入式人像比对系统。 5 提出并初步实现了基于客户机/服务器结构无线网络模型的远距离人脸识别方案为解决嵌入式人脸识别系统在海量人脸库中进行识别的难题,论文提出并初步实现了基于客户机/服务器结构无线网络模型的嵌入式远距离人脸识别方案。 客户机(嵌入式平台)完成对人脸图像的检测、归一化处理和人脸特征提取,然后通过无线网络将提取后的人脸特征数据传输到服务器端,由服务器在海量人脸库中完成人脸识别,并将识别后的结果通过无线网络传输到客户机显示输出,从而实现基于客户机/服务器无线网络模型的嵌入式远距离人脸识别方案。 6 结合我们开发的基于ARM的嵌入式自动人脸识别系统和嵌入式人像比对系统,从系统设计的角度探讨了在嵌入式系统中进行人脸识别应用设计的思路及应该注意的问题虽然嵌入式人脸识别系统的性能很大程度上取决于高效的人脸特征描述和鲁棒的人脸识别核心算法。但是,嵌入式系统的设计思想对嵌入式人脸识别系统的性能影响同样值得重视。本文第六章重点阐述了嵌入式自动人脸识别应用系统的设计思路,并结合我们自主开发的嵌入式自动人脸识别系统和嵌入式人像比对系统从系统设计的角度探讨了嵌入式人脸识别应用系统设计中应该注意的关键技术问题。 结合本文提出的算法我们在PC上完成对人脸识别分类器的训练,然后在嵌入式ARM开发平台上实现了嵌入式自动人脸识别、嵌入式人像比对两个便携式人员身份认证系统,经测试运行效果良好。所提出的人脸识别算法不仅具有一定的理论参考价值,而且对于嵌入式系统应用开发、AFR应用系统开发也具有一定的借鉴意义。
上传时间： 2013-05-18
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数字滤波作为数字信号处理技术的重要组成部分，广泛应用于诸如信号分离、恢复、整形等多种场合中，本文讨论的FIR滤波器因其具有严格的线性相位特性而得到广泛的应用。在工程实践中，往往要求信号处理具有实时性和灵活性,但目前常用的一些软件或硬件实现方法则难以同时达到两方面的要求。 可编程逻辑器件是一种用户根据需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。本课题研究FIR的FPGA解决方案体现电子系统的微型化和单片化，主要完成的工作如下: (1)以FIR滤波器的基本理论为依据，研究适应工程实际的数字滤波器的设计方法： (2)对分布式算法进行了较为深入的研究。在阐述算法原理的基础上，分析了利用FPGA特有的查找表结构完成这一运算的方法，从而解决了常系数乘法运算硬件实现的问题； (3)以—FIR低通滤波器为例说明FIR数字滤波器的具体实现方法，采用层次化、模块化、参数化的设计思想，完成对整个FIR滤波器的功能模块的划分，以及各个功能模块的具体设计； (4)设计参数可调的FIR低通滤波器的硬件电路：以EPFlK50TCl44-l为核心，包括A/D转换电路、D/A转换电路以及在系统配置电路等。以话音作为输入信号，进行了实际滤波效果的测试。 实验系统的测试结果表明，和传统的数字滤波器相比较具有更好的实时性、准确性、灵活性和实用性。
上传时间： 2013-07-19
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近年来，随着嵌入式系统的快速发展，越来越多的嵌入式设备被用于工业控制、智能家居等领域。同时伴随着网络技术的发展，嵌入式设备通过网络接入局域网或者Internet已经逐步成为发展的趋势。通过在嵌入式设备中内置Web服务器，用户可以在任何一台联网的计算机上通过浏览器来获取设备的信息，用户还可以通过网络对设备进行配置和管理。因此研究和开发嵌入式Web服务器具有重要的实际意义和应用价值。 本文在S3C44BOX开发板上使用μClinux操作系统作为开发平台，开发并实现了嵌入式Web服务器。文中提出了2种实现方案，一种是基于boa的嵌入式Web服务器，所做的主要工作是boa在gClinux中的移植和CGI的编写，在此基础上实现了动、静态页面的生成和简单的控制功能。另一种方案是基于HTTP协议和socket编程所开发的嵌入式Web服务器，在此方案中实现了HTTP协议的GET和POST请求方式，能够生成简单的动态页面，实现了历史数据的保存功能，还能够根据用户在浏览器端的请求进行相应的控制和管理。 论文首先对嵌入式Web服务器的体系结构进行了分析，然后介绍了S3C44BOX硬件开发平台，并分析了bootloader的基本原理和实现过程。随后对μClinux操作系统的特点和网卡驱动程序进行了分析，并着重介绍了μClinux的移植过程。在第五章，论文详细分析了TCP/IP和HTTP的原理和工作机制，并介绍了Web服务器中CGI的工作原理，最后分析了boa服务器的移植和CGI程序的编写以及Web服务器的测试等。在第六章，在HTTP协议分析和网络编程的基础上，提出了嵌入式Web服务器的设计思想、程序流程图，重点分析了Web服务器主程序流程、动态页面的生成、历史数据查询的实现等，也分析了Web服务器中各种控制功能的实现流程，最后给出了Web服务器的测试结果。
上传时间： 2013-05-17
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随着信息技术的不断发展，安全、可靠的身份识别技术成为许多系统首先考虑的问题。指纹具有唯一性和稳定性，因此指纹采集技术是指纹识别技术中的最为重要的一个环节，伴随着生物识别技术的不断提高，以及指纹传感器的性能不断提升，指纹识别技术的应用越来越广泛。因此，高质量的采集指纹图像技术已经成为一个重要的研究课题。 本文的内容是基于ARM的指纹采集系统的设计。按照设计思想，系统主要包括两个大的模块：指纹图像采集模块、指纹图像传输模块。在设计工作中，根据系统的实现要求和本专业领域内最新技术的发展状况，确定了以Samsung公司的ARM7处理器S3C44BOX和ALTERA公司的复杂可逻辑编程器件EPM240为核心的系统组成方案。 本文主要做的工作有：首先介绍了指纹识别技术的基本原理和方法，通过对不同类型指纹传感器的比较选择了性价比较高的电容式指纹传感器。设计了以Samsung ARM和MBF200电容式指纹传感器为主要组成部分的电容式指纹采集系统。在ADS1.2编译环境下对ARM进行基于C语言和汇编语言混合编程的初始化程序，指纹采集程序以及数据传输程序；采用了USB技术实现系统与计算机之间的通讯，大大提高了指纹图像数据的传输速度；采用CPLD对系统各个芯片之间的信号进行逻辑控制；采用SST公司的闪烁存储器SST39VF160存放系统启动程序Boot loader。 本文首先描述了整个系统的总体方案，然后主要从硬件电路设计和软件编程两个方面对系统进行了详细的描述，硬件设计包括芯片的选型、核心芯片接口电路设计以及处理器的外围电路设计，软件设计包括系统主程序、指纹采集程序以及指纹数据通讯的流程图。最后列举了一些在调试过程中碰到的一些问题以及解决办法，并为系统进一步优化提出了建议。
上传时间： 2013-07-23
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嵌入式系统开发工具在开发过程中所起的作用日益突出，相关研究、技术也随之不断更新。随着硬件性能不断提升，很多智能家电、智能手机、甚至高端游戏机都采用了嵌入式系统作为平台进行开发。作为嵌入式开发的关键，调试环节成为嵌入式系统研发的主要瓶颈。在嵌入式硬件性能不断提升的同时，嵌入式软件规模也不断扩大，因此调试难度也与日俱增。 本文首先简要说明了嵌入式软件的开发过程，回顾嵌入式交叉调试技术发展的各种技术。然后分析调试器整个框架和核心，介绍了调试器相关理论和设计思想，并分别研究、对比几种调试技术实现途径和方法，并对调试器中关键流程进行详细阐述。 然后，针对GDB所提供i386和SPARC架构下远程调试环境代码进行分析，抽象出调试桩GDB进行远程调试的核心流程，并根据具体硬件平台差异在ARM处理器上进行代码和远程调试协议移植。本文编写过程中所使用的硬件平台是由使用ARM7处理器的S3C4510b开发板。进入测试阶段，又在S3C4480开发板上进行了测试，对这套模式的可用性进行了验证。
上传时间： 2013-08-04
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现场可编程门阵列(FPGA)是近年来迅速发展起来的新型可编程器件。随着它的不断应用和发展，也使电子设计的规模和集成度不断提高。同时也带来了电子系统设计方法和设计思想的不断推陈出新。 随着数字电子技术的发展，数字信号处理的理论和技术广泛的应用于通讯、语音处理、计算机和多媒体等领域。快速傅里叶变换(FFT)作为数字信号处理的核心技术之一，是离散傅里叶变换的运算时间缩短了几个数量级。FFT已经成为现代信号处理的重要理论之一。 该文的目的就是研究如何应用FPGA实现FFT算法，研制具有自己知识产权的FFT信号处理器具有重要的理论意义和实用意义。 设计采用基4算法设计了一个具有实用价值的FFT实时硬件处理器。其中使用了改进的CORDIC流水线结构设计了FFT的蝶型运算单元，将硬件不易于实现、运算缓慢的乘法单元转换成硬件易于实现、运算快捷的加法单元。并根据基4算法的寻址特点设计了简单快速的地址发生器。整体采用流水线的工作方式，并将双端口RAM、只读ROM全部内置在FPGA芯片内部，使整个系统的数据交换和处理速度得以提高。 整个设计利用ALTERA公司提供的QUARTUSⅡ4.0开发软件，采用先进的层次化设计思想，使用一片FPGA芯片完成了整个FFT处理器的电路设计。整体设计经过时序仿真和硬件仿真，运行速度达到100MHz以上。
上传时间： 2013-07-01
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随着3G网络建设的展开，移动用户数量逐渐增加，用户和运营商对网络的质量和覆盖要求也越来越高。而在实际工作中，基站成本在网络投资中占有很大比例，并且基站选址是建网的主要难题之一。同基站相比，直放站以其性价比高、建设周期短等优点在我国移动网络上有着大量的应用。目前，直放站已成为提高运营商网络质量、解决网络盲区或弱区问题、增强网络覆盖的主要手段之一。但由于传统的模拟直放站受周边环境因素影响较大、抗干扰能力较差、传输距离受限、功放效率低，同时设备间没有统一的协议规范，无法满足系统厂商与直放站厂商的兼容，所以移动通信市场迫切需要通过数字化来解决这些问题。 本文正是以设计新型数字化直放站为目标，以实现数字中频系统为研究重心，围绕数字中频的相关技术而展开研究。 文章介绍了数字直放站的研究背景和国内外的研究现状，阐述了数字直放站系统的设计思想及总体实现框图，并对数字直放站数字中频部分进行了详细的模块划分。针对其中的数字上下变频模块设计所涉及到的相关技术作详细介绍，涉及到的理论主要有信号采样理论、整数倍内插和抽取理论等，在理论基础上阐述了一些具体模块的高效实现方案，最终利用FPGA实现了数字变频模块的设计。 在数字直放站系统中，降低峰均比是提高功放工作效率的关键技术之一。本文首先概述了降低峰均比的三类算法，然后针对目前常用的几种算法进行了仿真分析，最后在综合考虑降低峰均比效果与实现复杂度的基础上，提出了改进的二次限幅算法。通过仿真验证算法的有效性后，针对其中的噪声整形滤波器提出了“先分解，再合成”的架构实现方式，并指出其中间级窄带滤波器采用内插级联的方式实现，最后整个算法在FPGA上实现。 在软件无线电思想的指导下，本文利用系统级的设计方法完成了WCDMA数字直放站中频系统设计。遵照3GPP等相关标准，完成了系统的仿真测试和实物测试。最后得出结论：该系统实现了WCDMA数字直放站数字中频的基本功能，并可保证在现有硬件不变的基础上实现不同载波间平滑过渡、不同制式间轻松升级。
上传时间： 2013-04-24
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