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关键词： CCD   硬件设计   软件设计   VHDL   UDP/IP  

摘要： 随着技术发展的需求,CCD相机在图像领域的地位愈发显得重要。将超高清图像进行长距离传输,也越来越成为一个不能忽视的问题。国内应用CCD相机的机构,都非常迫切的需要一个传输距离远及应用灵活的系统来搭载CCD相机。然而,国内尚无此种成品类的传输系统。在国外,虽然用光纤传输CCD图像的技术已经很成熟,但是引入的成本太高,价格的问题使很多厂家及研究机构望而却步。因此,自主研发性能稳定且价格合理的CCD相机双向图像传输控制系统,也就迫在眉睫。本论文自主设计CCD相机双向传输控制系统,解决了CCD相机图像及控制信号远距离传输的问题。 由于CCD相机的Cameralink线缆传输距离不足10米,极大地限制了相机的应用。本系统应用于CCD相机与图像采集卡之间,用光纤替代Cameralink线缆,解决了传输距离受限的问题。系统包括发送端和接收端,主要完成了正向图像传输与反向控制信号传输两部分工作：1、对于正向图像的传输,发送端将28路图像信号转化为一路串行光信号传输,并在接收端将光信号恢复为28路图像数据;2、对于控制信号的传输,本论文设计了自主编帧传输、UDP/IP协议传输两种方案,讨论了方案的具体实现过程,比较了两种方案的优势和劣势

关键词： 语音识别   孤立词汇   SoC   硬件设计   验证平台  

摘要： 随着计算机技术的发展,电子产品的功能日渐强大,语音识别技术已经开始慢慢的走进我们的生活,只是具体应用仍然不够成熟。语音识别系统多在PC机上实现,但是因为PC机体积大,价格高,携带不便等原因并不适合应用到普通生活中。嵌入式系统易于裁剪,便于内嵌到生活中常用设备中,如果将语音识别在其平台上实现,将带新的生活体验,并且在特定领域能实现特别的效果,比如在较为危险的工业控制中,语音控制能解放人的双手,通过没有实体接触的说话声去控制可以避免危险操作;对于手脚不便的残疾人或者年迈的老人,语音控制能给他们生活极大的方便。本文的目的就是在嵌入式系统上,以最精简的软硬件系统去实现语音识别功能,这样能够便于后期将语音识别系统应用到生活设备的控制上。设计的语音识别类型属于孤立词汇识别,在设定的时间内以正常语速说话,系统检测到语音并识别语音,下一段时间系统开始检测第二句话。另外,非特定人说话,只要是标准的普通话,系统也能正常的识别出来。论文主体设计了以语音识别专用So C为基础设计的验证平台。论文分析了语音识别研究的背景和意义,语音识别算法以及本文的课题所采用的语音识别算法系统设计。然后论文以专用So C为核心,完成了整体的硬件电路设计,包括电源模块设计,存储模块的设计,输入输出模块设计,音频编解码电路设计以及用于调试的JTAG和串口等等各个功能模块。论文最后是电路板设计和功能调试。电路板设计主要涉及到电路板层数选择和元器件布局布线,论文对此详述了相关设计的基本原则及其改进事宜。最终实现了电路预期的功能。这里采用的语音验证方式是系统识别到语音结果后,将词条在词汇表中的位置显示出来,表明识别正确。另外,So C设计和硬件电路设计时预留了通用接口,便于语音识别的应用扩展。

关键词： 数字示波器   微处理器   OMAP-L138   硬件设计   数据交换  

摘要： 随着市场需求的不断增长,数字示波器更新换代的速度越来越快,其功能也在不断地增加。优秀的示波器产品除了具备高采样率、高带宽、高捕获率等特性,良好的显示界面和用户体验也成为重要决定的因素,另外,还需要兼容更多的外围通讯接口,以增强自身的扩展性和数据共享能力。目前,传统的国产示波器大多采用DSP作为处理器,这样做可以具有很高的运行速度,在数据实时处理方面有很大的优势,但随着待处理数据量的增大、外围通讯接口的增多,其控制能力低下的缺点也进一步凸显,相对而言,ARM处理器却具有很强的系统管理功能。因此,本文使用了TI公司推出的DSP+ARM双核架构处理器OMAP-L138,搭建一个示波器嵌入式处理的硬件平台。该处理平台拥有传统的DSP平台的优势,拥有强大的高速运算能力;同时又兼具ARM嵌入式平台的特点,能够运行Linux操作系统,方便的开发人机交互界面。该设计集成度高、成本低、开发难度不高,具备高性价比和市场竞争能力。本课题是高捕获率三维示波器的一个子项目,设计基于OMAP-L138的嵌入式处理平台,实现对外围设备及接口的控制,以及处理器与FPGA进行数据传输并显示的目标。论文的主要研究内容包括:1.系统外围通信接口的硬件设计。在确定了核心器件FPGA的选型后,结合OMAP-L138的外设资源,对RS-232接口、以太网接口、SDcard接口、USB OTG接口和VGA接口进行逐一分析确定硬件设计方案并给出电路图。2.系统配置电路的设计,包括处理器的时钟与复位,DDR2 SDRAM、Flash和铁电存储器的选型与设计,BOOT电路分析与设计,电源系统的分析设计,最后从信号完整性的角度分析了系统设计时应该注意的问题。3.使用EMIFA接口和uPP接口实现OMAP-L138与FPGA的数据交换,并以此为前提,通过二者传输效率的分析,详细阐述了系统的数据传输设计和显示设计。4.最后给出系统硬件调试过程和验证结果,初步实现了设计目标,并提出了后续的研究要点。

关键词： 数字标牌   主板硬件   嵌入式系统   X86架构   器件选型  

摘要： 数字标牌是一个全新的电子多媒体概念，指的是在大型商场、超级市场、酒店大堂、候车厅、电影院及其他有众多人流汇聚的公共场所，通过大尺寸屏幕终端显示设备，发布商业、广告、天气预报和娱乐信息，同时能够通过与关注者的互动来收集人群消费习惯，进行人机交互多媒体专业视听系统。数字标牌越来越复杂的功能对其硬件系统的设计提出了新的挑战。而主板是数字标牌硬件系统的“大脑”，为数字标牌的各种功能提供硬件支持。因此，研究应用于数字标牌的X86架构嵌入式主板硬件设计方法对合理高效地实现数字标牌的各种功能具有重要意义。基于X86架构的主板是一个复杂的硬件系统，从前期规划到最终完成设计往往需要经历6个月至9个月左右的时间。前期产品的总体设计规划、各个器件的选型、主板原理的设计、PCB的布局、EMC的兼容，主板长时间复杂环境运行的稳定性等多方面都需要综合考虑，涉及到多方面的理论和实践知识。　　首先，在X86嵌入式主板原理设计阶段，研究了主板设计思考方向和思考步骤的问题，明确了从总体设计规划到局部电路实现的一个过程。并深入研究了器件选型遵循的规则，根据主板的规格选取具体型号的功能芯片。　　其次，在对庞大而复杂的X86嵌入式主板原理图和PCB布局设计进行了理论层面的归纳基础上，研究了实现主板功能的相关电源原理设计、主要接口原理设计、具体布局等相关工程问题。特别是在主板 PCB布局和布线阶段，研究了面对庞大复杂的X86嵌入式主板，PCB布局和布线如何在结构、散热、电磁兼容、高速信号完整性等方面做权衡和综合考虑的问题。　　再次，研究了X86嵌入式主板调试步骤的问题，主板的调试步骤是一块主板能否调试成功的关键。　　最后，研究了主板调试过程中碰到的几大实际问题的解决方法，包括主板的部分电压电路无法正常工作、主板无法跑 debug代码、主板网卡无法识别、因为串扰导致VGA接口显示输出有雪花点等问题。　　本文所研究的方法提高了应用于数字标牌的X86架构嵌入式主板的设计效率，保证主板一次设计的成功率和主板的稳定性，解决了从理论设计到实际硬件电路实现过程中会碰到的一些实际问题，为其他类型或其他平台X86嵌入式主板的设计、调试、测试工作提供了基础模型，具有重要理论和实际意义。

关键词： hardware   ionosonde   ionogram   time-frequency synchronization   reiceiver   transmitter  

摘要： The ionospheric sounding system is a type of high-frequency over-the-horizon skywave radar developed for ionospheric research and HF channel management. The hardware system of a portable low-power multifunctional ionospheric sounding system is presented in this paper. The device can be used for typical ionospheric sounding and spectrum monitoring at monostatic and bistatic station. The system structure and the primary module are depicted in detail. Typical experimental results demonstrate that the design of this device is successful for ionospheric researching.

关键词： LTE   分布式基站   数字中频   硬件设计  

摘要： TD-LTE是目前移动通信领域研究的热点,是中国提出的具有自主知识产权的3G标准TD-SCDMA的后续标准,具有广阔的发展前景。同时分布式基站由于施工简单、布网灵活等多方面的优点,已成为目前3G、4G基站的主流解决方案。 本论文以TD-LTE2天线射频拉远单元RRU项目的研发为背景,重点针对数字中频模块进行了研究。首先介绍了TD-LTE及分布式基站的发展背景,然后在详细分析了软件无线电中数字中频理论的基础上,根据本项目的需求提出了一种应用于TD-LTE2天线RRU中数字中频模块的硬件设计方案。本设计方案采用模块化的设计方式,将数字中频模块划分为电源模块、处理器模块、时钟模块、光接口模块、逻辑模块、混合电路模块六个主要模块,并详细描述了各个模块的主要功能和实现方式,以及信号处理的过程。在对功能实现和满足相关指标的基础上,综合考虑成本、效率等因素选择了相应的器件,详细设计了各个模块的硬件连接方式、外围电路以及对外接口。最后通过单盘调测并与TRX模块和模拟BBU系统进行了联调测试,该数字中频模块在RRU系统中可以稳定运行并达到相关指标,具有一定的实用价值。

关键词： 音圈电机   有限元分析   电磁场分析   温度场分析   驱动器硬件设计  

摘要： 音圈电机（Voice Coil Motor, VCM）是一种不需要任何中间转换装置，就能把电信号直接转化成直线位移的特殊直线电机，可以消除传动机构导致的机械磨损。基于洛伦兹力，得出音圈电机的工作原理：永磁体在气隙周围产生磁场，形成一定的磁场强度，通入电流，线圈在该磁场中产生电磁力，改变该电流即可改变电磁力。因其结构简单、体积小、速度快、频响高等特点受到广泛的关注，应用于精密测距仪器、航天仪器、精密车床、计算机存储设备等中。目前，音圈电机在结构设计、控制技术等方面有飞跃的发展，现已进入有效的应用领域。 本文对音圈电机的结构设计、电磁场、温度场、驱动器硬件、控制系统分别进行了研究。 首先，基于音圈电机的原理、结构分类、应用范围，根据音圈电机的设计原则进行永磁体和线圈层数的设计。 其次，在有限元理论及分析的基础上，进行音圈电机的电磁场分析与温度场分析，并验证永磁体采用Halbach阵列的优势。 再次，进行驱动器硬件与控制系统的设计，驱动器以TMS320F28335DSP为核心，围绕该DSP展开其他电路设计：D/A转换电路、PWM功率驱动电路、接口电路等。 最后，搭建实验平台，对音圈电机的推力和温度分别进行了测量，并与仿真结果进行比较，验证仿真的可靠性与真实性。

关键词： 数据采集   任意波形发生   USB3.0   GPIF II(通用可编程接口)  

摘要： 数据采集模块是一种非常常用的测试测量仪器,其中基于USB的数据采集模块,以便携,即插即用等优势得到广泛的应用与推广。过去的产品大部分基于USB2.0接口设计,随着电子技术的高速发展,目前USB3.0接口开始普及,所以研究一款基于USB3.0接口的数据采集模块对国内市场来说是有一定意义的。本文介绍了一种基于USB3.0接口的数据采集模块的硬件系统设计,重点论述了数据采集控制与波形发生、USB3.0平台的设计及如何实现基于USB3.0的高速数据接口设计。本文研究的具体内容如下:1、数据采集存储与控制电路设计。数据采集模块将待测的模拟信号转换为数字信号,经过控制模块的处理,最终存储在存储器中。本文中数据采集存储与控制电路是通过FPGA来实现。2、任意波形发生器设计。将波形数据通过USB接口写入存储器,再通过在FPGA中设计DDS,通过数模转换器生成波形,最后通过信号调理通道输出用户所需波形。3、USB3.0接口设计。介绍了利用CYUSB3014芯片完成USB3.0接口设计,讨论了两种接口的配置方式,并着重介绍了如何利用GPIF II完成高速数据的读取。经过调试与测试,设计的USB3.0数据采集模块达到了设计指标要求,实现了数据的采集与存储,并且任意波形发生器模块能正常产生0.1Hz0MHz波形,最终测得USB3.0接口的数据实时传输速率达到100M。

关键词： 图像处理   检测系统   硬件设计   软件设计   VC++  

摘要： 对于小零件尺寸的传统检测方法,都是采用人工的方式,不仅劳动成本大、生产效率低,而且受人为因素影响较大,直接影响了产品的质量和成本。针对传统尺寸检测方式所存在的不足与缺点,本文提出了基于图像处理技术的小零件尺寸检测系统的开发方案,并对此进行了相关的研究工作。 首先,通过分析尺寸检测系统所应实现的各种功能,完成了整个检测系统的硬件方案设计,绘制了检测系统三维机械结构装配图和各部分零件图。通过采购相应的仪器和加工零部件,搭建了检测系统的硬件平台。 其次,根据小零件尺寸检测系统的功能要求,通过深入研究数字图像处理技术的理论知识,开发出一套基于VC++的图像处理软件。该软件能够实现图像逐步处理、连续处理、尺寸比较、正次品判断分拣等多种功能。 最后,实现了检测系统软件与硬件之间的通讯控制。选择合理的实验环境,针对圆形和矩形小零件做了相应的实验。通过分析实验数据,可以得出该检测系统能够满足工业生产中对小零件尺寸快速、高精度、自动化检测的要求。

关键词： AVS-s   帧内预测   量化变换   流水线  

摘要： 随着视频技术的发展,视频监控获得了广泛的应用。AVS-s视频编码标准是我国针对视频监控应用,由AVS工作组起草并制定的视频编码标准,该标准满足了视频监控技术的各项特殊需求。本文立足于视频监控的领域,主要研究了AVS-s视频编码标准中帧内预测编码模块和量化变换模块的算法分析及硬件电路设计。 本文对AVS-s编码标准中帧内预测编码模块和量化变换模块的算法和硬件结构进行了优化,针对各个模块的算法设计了硬件结构并编写了RTL代码。本文在设计硬件结构时,综合考虑了模块编码的速度、芯片面积以及硬件复杂度,对各个模块的算法进行了优化。在帧内预测编码模块的设计中,本文充分考虑了帧内预测模式硬件实现的复杂度,对具有相同预测值求解算法的预测模式设计了通用的帧内预测电路,对运算模式复杂的Plane模式进行分析和优化,对其单独设计硬件结构,帧内预测电路实现了8个像素并行处理的运算结构,提高了帧内预测速度;在量化变换模块的设计中,对ICT编码模块的设计采用易于硬件实现的快速蝶形算法,针对ICT变换的特点,设计了结构简单的转置电路,并对数据通路采用四级流水处理结构,同时兼顾了模块的硬件复杂度和数据处理速度。 完成各个模块的RTL设计之后,本文采用Synopsys公司的VCS仿真工具对帧内预测模块和量化变换模块进行了功能仿真,并将仿真输出与AVS-s视频编码标准的软件参考模型相应的输出进行了比对,从而验证了硬件设计的正确性。最后本文使用Synopsys公司的Design Compiler工具对各个电路模块进行了综合,采用的综合库是TSMC0.13um CMOS工艺。帧内预测编码模块最后综合后的芯片面积为123664.313280um2,动态功耗为24.4619mW;量化变换模块综合后的芯片面积为102072.521707um2,芯片的动态功耗为1.0283mW。