随着电子技术的不断发展和进步,嵌入式系统也越来越广泛的渗入到人类生活的方方面面。我们生活中常用的手机、数码相机、掌上电脑、便携式扫描仪等等都应用到了嵌入式系统。 论文首先介绍了嵌入式系统,包括嵌入式系统的构成、特点、发展趋势以及FPGA在嵌入式中的应用等,指明嵌入式系统设计一般可分为硬件设计和软件设计两部分。 硬件设计部分,首先介绍了FPGA的相关知识,包括FPGA构成、特性、开发工具、开发流程等,并对论文中选用的Altera公司的CyclonⅡ器件做了详细的介绍。利用SOPC Builder、NiosⅡ等工具设计创建了NiosⅡ CPU内核,添加以太网、Flash、PIO以及VGA接口等模块,生成了一个Nios CPU内核,完成硬件设计。 软件设计部分,研究了嵌入式操作系统的发展、种类、特点等,简单介绍了几种代表性的嵌入式操作系统。选择嵌入式操作系统时,综合考虑了内核、可移植性、可裁剪性、外挂模块、成本、服务等各种因素,最终选用μCLinux操作系统。详细介绍了μCLinux的特点、基本架构、代码结构等。利用NiosⅡIDE为宿主机建立Linux开发环境。在IDE里配置Linux内核和文件系统,编译后上载到做好的硬件平台上。启动μCLinux后将一个C语言编写的九宫格求解程序下载到开发板中运行,检验运行结果,验证嵌入式系统的正确性。 论文所做的只是嵌入式系统的一个应用实例。实际应用过程中,用户可以根据自己的实际需要对软硬件进行修改,以实现不同的功能。
上传时间: 2013-07-19
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全球定位系统(Global Positioning System—GPS)是新一代卫星导航定位系统,具有全球、全天候、连续、高精度导航与定位功能,能够为广大用户提供精确的三维坐标、速度和时间信息。因此,GPS系统被广泛地应用于生活中的各个领域。GPS系统用户主要是各种型号的接收机,而捕获跟踪技术是接收机的关键技术,同时也是一个技术难点。在GPS接收机中,导航电文是用户定位和导航的数据基础,为了得到导航电文必须要对GPS信号进行捕获跟踪。本文详细研究了GPS信号捕获跟踪技术,并进行了FPGA设计。 @@ 本文首先概述了GPS系统信号结构和GPS接收机工作原理,对GPS信号调制机理进行详细地阐述,重点分析了C/A码生成原理和特性。 @@ 其次叙述了GPS信号捕获的基础理论,重点研究时域滑动相关捕获方法,深入分析其算法和性能。用MATLAB中Simulink软件包搭建了可自由修改参数的GPS中频发生器,并在此平台上,对GPS信号时域滑动相关捕获算法进行仿真与分析。 @@ 接着重点研究了GPS信号跟踪技术,系统分析码跟踪环路和载波跟踪环路结构框图以及算法。在码跟踪环路方面,选用并分析了能分离载波的非相干超前滞后码锁定环的工作机理。在载波跟踪环路中选用对导航电文数据相位翻转不敏感的科斯塔斯环,并用数学模型分析GPS信号的解调过程。之后对整个跟踪环路进行MATLAB仿真,结果表明环路参数设计满足要求,并能成功解调出GPS导航电文。 @@ 最后本文在QuartusII环境下完成对GPS信号捕获跟踪系统的FPGA设计。根据对相关器硬件结构框架,对算法中各个模块的实现进行详细的说明,包括顶层设计到CA码、NCO等重要模块设计,并给出了仿真结果。 @@关键词:GPS接收机;捕获;跟踪;MATLAB仿真:FPGA
上传时间: 2013-06-16
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国外信号完整性的经典之作,中文译本 本书全面论述了信号完警性问题,主要讲述了信号完整性和物理设概念,带宽、电感和特性阻抗的实质含义,电阻、电容、电感和阻扰的相关分析,解决信号完整性问题的四个实用技术手段,物理互连世计对信号完格性的影响,数学推导背后隐藏的解决方案,以及改进信号完整推荐的设计准则等。该书与其他大多数同类书籍相比更强调直观理解、实用工具和工程实践,它以入门式的切入方式,使得读者很容易认识到物理互连影响电气性能的实质,从而可以尽快掌握信号完整性设计技术。本书作者以实践专家的视角指出了造成信号完整性问题的根源,特别给出了在设计前期阶段的问题解决方案,这是面向电子工业界的设技工程师和产品负责人的一本具有实用价值的参考书,其目的在于帮助也们在信号完整性问题出现之前能提前发现并及早加以解决,同时也可作为相关专业水本科生及研究生的教学指导用书
上传时间: 2013-04-24
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随着数字视频广播的发展,观众将会面对越来越多综合或专门频道的选择,欣赏到更高品质,更多服务的节目。而广播业者则要为这些节目的版权购买,制作而承受更高的成本,单纯的广告收入已经不够。要求对用户收取一定的收视费用,而另一方面,调查也显示用户是愿意预付一定费用以获得更好服务的。条件接受系统(Conditional Access system)就是为了商业目的而对某些广播服务实施接入控制,决定一个数字接受设备能否将特定的广播节目展现给最终用户的系统。CA技术要求既能使用户自由选择收看节目又能保护广播业者的利益,确算只有已支付了或即将支付费用的用户才能收看到所选的电视节目。在数字电视领域中,CA系统无疑将成为发展新服务的必需条件。但是在不同的运营商可能会使用不同的CA系统,在不同的CA系统之间进行互操作所必需共同遵守的最基本条件是:通用的加扰算法。每个用户接收设备中应集成相应的解扰模块。在我国国家标准--数字电视条件接收系统GY/Z 175-2001的附录H中有详细的描述。 FPGA是英文Field Programmable Gate Array的缩写,即现场可编程门阵列,它是在PAL、GAL、EPLD等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路(ASIC)领域中的一种半定制电路而出现的,既解决了定制电路的不足,又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。 首先本文简要介绍CA系统的目的和组成,FPGA的结构和原理,优势。然后介绍了利用FPGA来实现CA系统主要组成部分即加扰的原理和步骤,分析算法,划分逻辑结构,软件仿真,划分硬件模块,硬件性能分析,验证平台构建,硬件实现等。 然后对以上各个部分做详细的阐述。同时为了指导FPGA设计,给出了FPGA的结构和原理与FPGA设计的基本原则、设计的基本技巧、设计的基本流程; 最后给出了该加扰系统的测试与验证方法以及验证和测试结果。
上传时间: 2013-06-22
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本论文围绕大容量汽轮发电机的进相运行展开了研究工作。全文共分七章。第一章首先阐述了发电机进相运行的重要性和迫切性,对国内外相关方面的研究概况作了较为系统全面的综述,并对本论文的研究内容作了简单介绍。第二章给出了低频三维涡流电磁场的复边值问题,并介绍了复矢量场的一些理论基础。然后分别利用伴随算子和伴随场函数(广义相互作用原理)、最小作用原理和拉格朗日乘子法(广义变分原理),建立了低频三维涡流电磁场中非自伴算子问题的变分描述。上述三种方法所得的结果与Galerkin法的结果完全一致。第三章介绍了圆柱坐标系下基于拱形体单元的三维稳态温度场有限元计算模型,并将变分法的结果与Galerkin法的结果进行了对比。第四章建立了汽轮发电机端部三维行波涡流电磁场的数学模型,在涡流控制方程中引入了罚函数项以使库伦规范自动满足,并应用广义相互作用原理导出了对应的泛函变分及其有限元计算格式。然后对多台大容量汽轮发电机端部的涡流电磁场进行了实例计算,并分析了罚函数项对数值解稳定性的影响以及影响端部电磁场的各种因素。第五章建立了大型汽轮发电机端部三维温度场的有限元计算模型,并应用传热学理论研究了散热系数、等效热传导系数等问题。然后求解了QFSS-300-2型汽轮发电机端部大压圈上的三维温度场分布,并与两台机组多种工况下的实测数据进行了对比。第六章介绍了二维稳态温度场的边值问题及其等价变分,导出了其有限元计算格式。然后求解了QFQS-200-2型汽轮发电机端部压圈上的温度分布,并与实测数据进行了对比。第七章首先定性研究了汽轮发电机从迟相运行到进相运行过程中不同区域上磁场强度的变化规律。然后介绍了发电机变参数数学模型,结合实测数据以及最小二乘回归分析计算了发电机稳态运行时的相关电气参数,并分析了发电机各物理量之间的相互关系。随后分析了不同工况下发电机端部结构件上的涡流损耗及温升的变化趋势。最后,利用发电机变参数模型给出了发电机的饱和功角特性、静稳极限以及运行极限图。
上传时间: 2013-07-10
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分析三维数字化设计技术在客车车身开发中的重要作用, 研究客车车身三维数字化设计的方法, 并以某客车车身设计为例阐述在CA T IA V 5 环境下由外形轮廓线构造客车表面模型的造型设计方法,
上传时间: 2013-06-17
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本课题源于空中机器人大赛参赛项目。针对比赛要求,提出了一种基于ARM的低成本、高性能的嵌入式微小无人机飞行控制系统的整体方案,并由此展开了一系列的研究工作。 本文的重点是飞行控制系统的姿态确定系统设计和飞行控制系统的硬件设计及实现。 本文首先回顾了国内外微小无人机发展历程,介绍了其研究现状,并指出了微小无人机的发展趋势。根据需求设计了低价位、高性能的嵌入式微小无人机飞行控制系统的整体方案。 设计了低成本、低功耗的微小无人机的姿态确定系统方案,利用姿态四元数、龙格库塔法、高斯牛顿法和扩展卡尔曼滤波器估计出系统的姿态矩阵;对姿态确定方案进行了仿真。 设计了基于ARM的飞行控制系统的硬件部分,包括电源及复位电路,UART、SPI、JTAG等接口电路,PWM信号发生电路,A/D采样电路及前置电路,光电耦合电路等;完成了整个飞控系统PCB板制作以及对所设计电路的调试工作,使得系统运转正常。 最后针对本文设计的硬件平台进行了启动代码等系统底层软件的编写和调试,建立了系统的启动环境。
上传时间: 2013-06-03
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GPS(全球定位系统)是美国建立的高精度卫星定位导航系统,高动态GPS接收机可应用于卫星、飞机、高速列车等许多场合。高动态给GPS信号带来很大的多普勒频移和多普勒频移变化率,普通民用接收机无法正常工作。适用于高动态条件的接收机可以有效消除多普勒频移及其变化率对信号接收的影响,提高导航定位精度。 本文在深入研究GPS的系统组成、工作原理以及信号格式的基础上,重点研究高动态条件下C/A码和载波的捕获与跟踪方案。论文的主要工作如下: 1.深入研究扩频信号的各种捕获算法,提出了一种适用于高动态的基于FFT的C/A码快速捕获算法; 2.研究扩频码跟踪和载波跟踪技术,设计了载波辅助的码跟踪环路——数字延迟锁定环(DLL)及一种叉积自动频率跟踪环(CPAFC)与科斯塔斯(Costas)环相结合的载波跟踪方案,并在MATLAB环境下建立系统模型,对环路参数进行了详细的设计; 3.初步完成了GPS接收机基带处理模块核心单元的FPGA设计和功能仿真。
上传时间: 2013-07-10
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近年来,在钢铁材质质量检测的研究领域,电磁无损检测方法以其非破坏性和简便快速的优点取得了大量成果,然而对于钢材及其制品的混料、硬度和裂纹质量检测还存在许多难题.如用传统检测平台检测钢铁件硬度的检测精度和速度都不够理想。 基于上述情况,论文将先进的SOPC技术应用到钢铁件的电磁无损检测中。SOPC技术将处理器、存储器、IO接口、各种外围设备等系统设计需要的部件集成到一个可编程逻辑器件上,构建成一个可编程的片上系统。 论文详细论述了基于FPGA的电磁无损检测试验装置的理论基础,并在此基础上给出了总体设计方案。全文着重叙述了系统的模拟部分,系统配置以及软件部分的整个设计过程。利用QuartusⅡ自定义外设和Avalon总线多主并行处理的特点,采用Vefilog HDL,语言实现激励信号发生器和高速数据采集器,使得信号激励和信号采集在同一片芯片中实现,从而提高了信号及信号处理的精确度。由于电磁检测对多种参数的敏感反应,必须抑制由此引入的多种因素的干扰,利用FIR数字滤波和相关方法从众多的干扰信号中提取出有效信号的幅度和相位,同时利用NiosⅡC2H功能对滤波模块进行硬件加速处理,大大提高了信号处理的速度。利用最小二乘法建立回归方程模型进行无损检测。最后运用此电磁无损检测系统对轴承钢的硬度进行了定性测试,取得了较好的检测结果。 试验结果表明,将SOPC技术应用到电磁无损检测系统中,系统的检测速度和检测精度都有所提高,并使得整个系统在规模、可靠性、性能指标、开发成本、产品维护及硬件升级等多方面实现了优化。
上传时间: 2013-06-04
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涡流无损检测技术作为五大常规无损检测技术之一,不仅能够探测导体表面的涂层厚度,材料成分,组织状态以及某些物理量和机械量,还能检测材料或构件中是否有缺陷并判断缺陷的形状、大小、分布、走向。脉冲涡流无损检测技术因其激励信号的频域特点,具有有效率高,检测准确的特性,因而有着广泛的应用前景。 用无损检测方法进行钢铁材质检测的研究工作取得了大量成果,然而对于钢材及其制品的混料、硬度和裂纹质量检测还存在许多难题,如用传统检测方法检测齿轮毛坯的硬度效果不够理想,而且人工记录方法较慢。 本文以涡流检测技术理论为基础,系统地分析了脉冲涡流检测的基本理论。在此基础上设计了一套用于检测钢铁材硬度的脉冲涡流检测仪器。该脉冲涡流检测系统可分为硬件、软件两个子系统。整个系统由激励源、涡流传感器、数据处理、结果显示这四个主要部分组成。在涡流探伤中,影响涡流的因素很多,产生大量噪声使得信号分析相对困难。系统以FPGA为开发平台,使得信号激励和信号的采集可以在同一电路中实现,从而提高了信号处理的精确性,接着利用主成分分析方法去除噪音,提取信号的特征值,建立回归方程,利用最小二乘法实现对钢铁材质硬度的测量。实验结果表明,以FPGA为开发平台,采用脉冲涡流激励的方式及相关的脉冲涡流的主成分分析处理方法,使钢铁材质硬度的判别准确率有了很大提高。
上传时间: 2013-04-24
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