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关键词： 穿销机械手   PLC   控制过程   硬件设计  

摘要： 本文首先介绍了PLC在柔性制造系统穿销机械手的应用,其次阐述了加盖机械手的组成及控制流程。从PLC的控制原理角度,设计了穿销机械手控制流程图、电源系统图、PLC的I/O接口设计及它们的地址分配,经实验验证,达到了预期的控制目的。

关键词： 内存共享系统   硬件设计   软件开发   gem5模拟器  

摘要： 随着计算机硬件技术的发展，内存容量增长速度逐渐落后于处理器计算能力增长速度，内存容量不足逐步成为计算机系统性能瓶颈;数据中心应用所需内存容量动态变化，为保证服务质量，通常为服务器配置过量内存，导致内存资源浪费。实现服务器间物理内存借用，能够打破单节点内存资源限制，从而有效改善单台服务器内存容量不足问题和数据中心内存资源浪费问题。\n 目前学术界对远程内存借用技术做了很多尝试工作。这些工作大都基于传统以太网和Infiniband。两者不支持指令直接访问远程内存且存在协议转换。本文围绕高效远程内存借用技术进行讨论。首先介绍高效远程内存借用系统的软、硬件设计和模拟器实现。然后，在模拟器平台上进行远程内存的基准性能评估和应用程序性能评估，并在微体系结构设计和远程内存的使用机制方面进行进一步研究和优化。本文主要贡献如下:\n 1、设计支持远程内存借用技术的高效方案，包括硬件平台和软件栈。硬件数据通路上，设计远程内存控制器，实现远程内存地址空间的映射、访存请求处理和节点间远程内存访问通信;软件栈方面通过内存热插拔机制和NUMA机制对借用的远程内存进行管理，实现透明的和感知的使用远程内存。\n 2、实现支持高效远程内存借用技术的模拟器评测系统。在gem5模拟器基础上实现远程内存控制器、网络互连等，为远程内存借用技术提供验证平台和性能评估平台。\n 3、证实应用程序使用远程内存的有效性和价值。通过模拟器平台实现借用远程内存作为物理内存和swap分区，并运行应用程序进行性能评测。应用程序全部使用远程内存，执行时间延长3～8倍;使用静态划分的混合内存，根据程序特征不同效果不一，程序执行时间最少延长4％，最多延长3倍;将远程内存作为swap分区，应用程序执行时间延长3％～17％。\n 4、针对静态混合内存性能较差的情况，设计一种动态调整混合内存机制。根据存放在本地内存和远程内存的数据访问频度，动态交换远程内存和本地内存的数据，实现热数据尽可能放在本地内存的效果。通过测试，动态混合内存比全部使用本地内存执行时间最多延长17％;比静态混合内存下程序执行时间普遍降低，尤其对静态混合内存下性能较差的程序有1～2倍性能提升。另外，随着应用程序特征的变化，动态混合内存和远程swap性能各有优劣。

关键词： 笔记本电脑   可变型   硬件配置   平板模式   消费者   外观设计   硬件设计   设计模式  

摘要： PC／平板二合一产品已经成为了当下笔记本发展的主流趋势，也得到了不少市场消费者的认可，而在笔记本加入平板模式，尝试跨界应用的过程中，从外观设计到硬件配置，都出现了不少变化和调整，很长一段时间，多种形态的变形笔记本在市场上并存的局面成功吸引消费者关注度的同时，也为消费者选择造成了困惑。便携本到底采用怎样的硬件设计才更适合不同人群的需要？本期，我们将沿着拆分和翻转两条主线，介绍这两大类设计衍生出来的硬件模式优劣势的同时，引入读者互动评判调查的方式，一同寻找最适合自己的硬件设计模式。

关键词： 高校教室   电源网络化控制系统   需求分析   软件开发   硬件设计  

摘要： 随着计算机技术和网络远程控制技术的不断发展，现代教育技术理论逐渐深入到各类高等院校的多媒体教学应用中，并通过与相关学科结合，构建成新型教学模式。\n 本文从多媒体教室智慧化建设的发展开始，重点介绍集美大学诚毅学院智慧教室发展中电源网络化集中控制管理系统建设项目的工程案例。通过介绍电源网络化集控系统的建设思路与集成方案，对智慧教室建成之后的运行模式进行思考，以期为智慧教室的进一步研究、建设与运行提供参考。\n 本文研究的主要内容包括:系统的需求分析;系统设计;系统硬件的实现;系统软件的实现。\n 具体来讲，电源网络化集控系统的建成，使集美大学诚毅学院所有多媒体教室成为一个具有远程控制、状态反馈的网络型集中控制系统，解决了现有高校中多媒体管理人员不足、多媒体教室能耗高、管理效率低的问题。\n 本文所研究系统的特点在于硬件模块化设计，通用性强，软件系统代码开源化，二次开发简单，并解决了现有智慧教室建设中故障维修难、改造费用高、软件兼容性差、技术升级贵的问题。

关键词： 安全芯片   硬件设计   网络加密卡   公钥密码体制   层次结构   RSA算法  

摘要： 随着信息全球化的推进，人们必需要面对很多由此带来的问题，如病毒、电子欺骗、网络攻击以及黑客等等。因而，人们自然地更加关注加密技术。众所周知的是传统的软件加密技术已经渐渐地不能满足人们对于敏感数据对于安全性以及其计算速度的基本需求，在此情况下，本文使用硬件来加密敏感数据，主要工作包括以下内容:\n 1、首先，本文初步介绍了网络加密卡的研究背景，比较分析了软硬件加密技术;阐述了公钥密码体制的理论知识;介绍了网络层次结构中的五个层次:物理层、数据链路层、网络层、传输层以及应用层，对各层进行了安全分析;介绍了FPGA相关技术。\n 2、其次，为了提高RSA算法的运算速度，本文对RSA算法进行了深入的研究，并在此基础上，改进了RSA算法中的大素数的产生之后的筛选过程，并对于模乘算法中的Montgomery算法进行了优化，在一定程度上提高了RSA算法的计算速度。\n 3、最后，本文基于改进后的RSA算法对于网络加密卡中的基于FPGA的RSA芯片进行了详细的分析，并在此基础上对于系统结构和总体的方案进行了设计;完成了基于改进后RSA算法的FPGA设计，并对硬件电路和软件程序进行设计、仿真、验证与测试。\n 本文针对在密钥产生和加/解密过程中的效率问题，基于FPGA开发了RSA网络加密卡。对RSA算法进行了改进，简化了随机数产生过程和模幂算法，有效地提高了加密卡的工作效率。

关键词： 数字信号处理器   验证平台   数据传输模块   硬件设计  

摘要： DSP作为通用的数字信号处理器，在通信、数值运算、图像处理等诸多领域有着广泛应用，其强大的数据运算能力特别适合运算密集的应用场合。现代社会对DSP的应用越来越广泛，对新DSP的研发也越来越多。中国科学院声学研究所数字系统集成实验室自主研发的SuperVDSP是一款面向终端应用的高性能低功耗嵌入式DSP。随着新研发DSP规模越来越大，复杂度越来越高，对其验证也越来越困难。\n 硅后验证作为一种有效的验证手段，能够将SuperV DSP的样片置于实际应用环境中工作，其不仅能够验证工艺导致的物理效应，还能在真实系统下长时间运行大量测试程序，以达到充分检查SuperV DSP功能的作用。在验证SuperV DSP对多媒体音视频文件解码功能时，需专门设计验证平台。验证平台能够高效、便捷地向SuperV DSP提供多媒体音视频文件，并将解码后数据输出至显示器，以供直观感受衡量其解码功能。\n 数据传输模块作为SuperV DSP验证平台中的一部分起到数据通路的作用。其将存储于硬盘上容量庞大的多媒体音视频文件，按照SuperV DSP对数据的实时需求，动态地传输给SuperV DSP，其能避免对板上存储空间的占用，也能避免SuperV DSP直接访问硬盘，同时能提高验证数据的多样性、灵活性。\n 本文针对SuperV DSP验证平台提出了一种数据传输模块的具体实现方案。数据传输模块通过TCP/IP通信协议从PC接收多媒体音视频文件，再根据SuperV DSP对数据的实时需求将数据转发给SuperV DSP。数据传输模块与PC之间的TCP/IP通信涵盖反馈确认机制、流量控制机制、错误重传机制、按序提交机制，能够保证传输的可靠性。数据传输模块能够灵活调整接口方式与时序，以适应不同版本SuperV DSP特性。本文详细阐述数据传输模块的总体构架、软硬件设计与测试，并对进一步改进作出展望。

关键词： 全成型电脑横机   分层控制系统   硬件设计   并行总线   人机交互  

摘要： 电脑横机是针织行业中集计算机技术、自动化技术及针织工艺于一体的高性能机械设备，主要用于编织中高档羊毛衫。其中，全成型电脑横机是一种具有织可穿功能的高档电脑横机，可以一次性编织完成整件衣物，方便地实现真正的无缝编织，可以赋予织物对应身体部位不同的功能特点，更符合人的生理特性，这样的服装穿着更加舒适，是电脑横机领域发展的必然趋势。然而，全成型电脑横机技术复杂，对机械结构和控制系统都有非常高的要求。与国外相比，国内的全成型技术几乎是空白，难以研发出高性能的全成型电脑横机，也就难以满足消费者对高质量、高舒适度针织产品的需求。因此，对全成型电脑横机技术的发展迫在眉睫。\n 本文在充分的研究了电脑横机的国内外现状和国外全成型电脑横机技术及相关专利之后，针对国产电脑横机的不足和国内发展全成型技术的难点，结合本人所在课题组设计的全成型电脑横机的机械结构及控制要求，提出了全成型电脑横机控制系统硬件方案，即采用分层控制系统，将控制系统分为主控制系统和机头控制系统等子控制系统。主控制系统对花型文件进行解析后，通过主控制系统上的FPGA和子控制层上FPGA间的并行总线发送控制指令信息包，再通过CAN总线实现协调控制。同时，设计了主控制系统的详细硬件电路，即主控制系统采用Cortex-M4系列处理器STM32F407IGT6为主控芯片，以Cyclone IV系列FPGA芯片EP4CE10F17CE8N作为辅助芯片，完成系统移植，实现人机交互、任务管理、控制命令发送以及使用CAN总线对各子控制系统进行协调控制，同时配置了Ethernet接口，用于横机管理，配置了EtherCat接口用于横机辅助装置的扩展。\n 本设计主控制系统硬件电路已经过调试验证，初步满足全成型电脑横机主控制板所需的基本功能，对全成型电脑横机的进一步研发奠定了基础。

关键词： 一体机   硬件设计   全球导航系统   通用分组无线服务   个人数字助理   Android系统   二次开发  

摘要： 随着GPS（Global Positioning System，全球导航系统）、计算机、嵌入式、集成电路等技术的快速发展，GPS设备也从身背式发展到手持式，从分体式发展成一体式，从低精度发展到高精度，且部分产品还集成了蓝牙、Wi-Fi以及GPRS（General Packet Radio Service，通用分组无线服务）等无线通讯功能，以满足国土、市政管理、电力、农业、林业等行业高精度数据实时采集的需求。\n 本文以Cortex-A8内核的处理器S5PV210为核心，实现了一种基于Android（安卓）操作系统的高精度GPS/PDA（Personal Digital Assistant，个人数字助理）一体机的硬件设计方案。主要工作是采用Cortex-A8架构主处理器，扩展必要的外围器件，结合了高精度的双频GPS接收解码模块，完成一套低成本、高效率、高精度的手持GPS/PDA一体机定位系统接收机方案设计。本设计采用三星公司开发的基于Cortex-A8架构的S5PV210芯片作为MPU（Micro Processor Unit，微处理器），外部扩展GPRS模块、Wi-Fi模块、Bluetooth（蓝牙）模块、LCD触摸屏模块、电源控制模块、摄像头等模块，结合NovAtel（诺瓦泰）公司的双频GPS接收板卡OEM615来实现GPS信号的接收、捕获、跟踪，将得到的定位数据交给运行在Android操作系统上的相关定位处理的应用软件来进行处理。\n 本文主要对GPS/PDA一体机各模块的电路进行了设计和分析，之后进行PCB设计，主要包括元器件的优化、PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）设计、阻抗设计、以及EMC(ElectromagneticCompatibility，电磁兼容性)设计等。课题主要完成了GPS/PDA一体机的硬件设计，针对如何减少电磁干扰提出了一些有效的方法，通过测试和仿真，该设计达到了预期的目标。\n 所设计的GPS/PDA一体机可以应用在土地测量等国土行业，具有高精确度以及轻巧等优点，基于Android系统的优势，可以方便的进行二次开发，从而满足更多用户的需求。

关键词： 现场可编程门阵列   无线信号监测   基带系统   硬件设计  

摘要： 随着无线通信技术的发展以及应用范围的不断扩大，对无线信号的实时监测变得越来越重要。同时，由于不同类信号频谱的分布越来越宽，宽频域信号的实时监测成为重要的研究课题。本课题就是针对宽频带无线信号监测系统的硬件设计与实现展开研究。\n 本课题主要任务是在宽频带可配置RF模块和PC间建立宽频带无线信号监测的基带系统。本系统利用FPGA为核心实现对无线信号基带处理。本系统包括:A/D采样模块、FPGA内部处理模块，ARM控制模块。\n 通过对硬件开发系统整体结构、模块主电路、系统接口、系统版图的设计，完成了对本课题的开发板的硬件设计。其中对于系统开发板的整体结构设计主要从整体功能实现以及整体布局角度出发，完成了整体框图的设计;完成了A/D采样电路设计、FPGA芯片选型、ARM芯片选型;系统接口电路部分设计实现了SPI接口电路、网口电路、串口电路;利用Protel软件完成了系统原理图以及PCB版图的设计。\n 硬件设计完成之后，利用接口软件和应用软件对硬件系统进行了原型验证，通过了FPGA内部信号通路的仿真与验证，完成了硬件接口的测试与仿真。利用联调工具以及上位机调试，验证了系统整体功能，达到设计要求。\n 最后，本课题针对网络传输速度不足等缺陷，实现了改进的硬件系统板，通过验证和测试，新系统板的信号处理能力、信号数据传输速度有所改善。\n 本基带系统的开发成果对于无线信号监测的研究具有较重要的科研论据以及应用价值，同时也为本课题下一代的无线信号监测系统的开发奠定了基础。

关键词： 视频编解码   硬件实现   变换算法   HEVC标准  

摘要： 视频编解码技术广泛应用于人们的生活之中，促进了消费类电子等领域的快速发展。编码技术应用在包括DTV、Smart TV、DVD、Blu-ray Dis，流媒体的网络视频、家庭数码和视频电视电话会议等方面。\n HEVC(H.265)是最新的视频编解码标准。本文对其中运算量较大的模块，变换模块进行硬件设计，加速变换模块的运算速度。论文的主要工作包括:(1)分析了视频编解码技术的发展状况。重点分析了HEVC标准中用到的算法，包括变换、量化、熵编码、帧内预测、帧间预测等;(2)研究了HEVC的集中变换算法，通过采用蝶形变换对该算法进行了优化;(3)根据C-mode进行硬件实现。针对HEVC中变换的特点，自下而上进行设计，并对硬件实现的代码进行了优化;(4)对实验结果进行了仿真和综合，与其他设计进行了比较和分析。通过增大少量面积和增加SRAM个数的方式可以提高近一倍的运算速度，优化所带来的总分误差为0。