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关键词： 嵌入式   NAS   DAS   硬件设计  

摘要： 数据是企业的财富,是企业的命脉,也是企业发展的见证。随着移动互联网技术的发展,电子商务平台的全面推广,人们的需求在不断扩大,观念也在改变。社交网站,网络购物,数字图书馆,医疗卫生系统,这些都需要大量的存储空间放置数码图片,影印资料,用户信息等,在全民参与网络活动的过程中使得数据以指数形式激增,对存储更加依赖。NAS网络存储就应运而生了。 NAS作为文件服务器有着明显的优势,它可以远程访问,多用户跨平台操作等特点。基于IP网络基础设施的逐步完善,更有利于NAS的应用普及。本文介绍了适合于中小企业和家庭使用的NAS产品的硬件开发设计流程。首先介绍了NAS网络存储的发展现状及未来的发展趋势;其次,介绍分析了现有网络存储设备,比较了ARM和X86结构的优缺点;再次,介绍了本产品的基本架构组成：ARM处理器、DDR3存储器、网络控制器、SATA控制器、USB3.0控制器;其后对硬件设计做了详细的阐述,包括原理图设计、LAYOUT设计、电源设计、风扇设计等;最后对硬件的测试进行了讲解,包括电源测试、信号测试、电磁兼容性测试、环境测试、可靠性测试等。 本文从硬件设计的角度出发,将硬件设计过程详尽展现。本着从用户实际使用环境考虑,本产品将NAS和DAS功能结合到一起,使得产品更加方便的服务于用户。

关键词： 图像采集压缩   远程网络传输   实时监控  

摘要： 本文基于嵌入式技术和视频处理技术，介绍了一种新型的智能瓦斯抽放孔检测机器人的设计方法。机器人采用S3C2440嵌入式控制芯片作为核心控制，基于Linux嵌入式操作系统平台，利用红外摄像头对孔内图像进行采集；采用图像压缩算法，对采集的图像数据进行压缩处理；将处理后的数据进行封装并且通过以太网实时的传输到监控端，实现对瓦斯抽放孔的全方位检测。

关键词： 多核   调试   PACDSP   JTAG  

摘要： 随着集成电路设计和制造技术的发展，芯片设计内部的规模也不断的变大，性能要求也不断的提高，使得单核已经逐步被多核所逐渐取代，软件上的程序设计也从串行程序设计到多线程程序开发，随之而来的问题是调试变得越来越复杂，另外芯片市场竞争也变得越来越激烈，面对上市时间的巨大压力，实现一个稳定、高效的系统需要有效的软硬件调试方法变得尤为重要，如何缩短调试时间、提高调试速度对缩短SOC芯片的上市时间取决定性的意义。 本论文的主要研究工作是面向PACDSP CORE的多核调试控制器硬件设计与软件验证进行研究。论文详细的介绍了该调试控制器的硬件和软件部分，首先对于硬件内部的各个模块进行了详细的介绍，及其内部电路是如何实现的也作了详细的说明;然后对软件部分的断点种类进行介绍，如何设置/移除，所用调试工具及其支援的命令集有一一进行描述。 本文的整个操作流程是从PC机上的gdb窗口输入能支援的命令开始，软件部分主要是对这些命令进行解析，解析完毕后，执行相对应的功能，然后通过调用USB驱动，按照USB协议将这些信息传送给probe上的CYPRESS公司CY7C68013A芯片，该芯片会解析USB数据，并将解析出的信息写到它的slaveFIFO，然后probe会处理将这些信息反映到JTAGRAP上，Probe再透过JTAG接口与PACDSP内部的EICE电路进行信息交换，从而达到调试PACDSP的目的。 本文的最后有介绍如何进行仿真调试，从硬件的连接到软件的调试都有一一进行说明，其中硬件部分所需要的两块电路板，其中一块为probe部分，另外一块为EICE部分(除了EICE外，内嵌有两颗PACDSP CORE)，并有对软件部分如何使用进行说明。 硬件线路连接好后，在PC机上透过gdb窗口输入命令，对所支援的命令逐一进行调试，都能达到预期的效果。

关键词： 无线传感器网络   节点管理器   ZigBee   硬件设计  

摘要： 无线传感器网络以一种“无处不在”的模式，将物理世界、数字虚拟世界和人类社会连接在一起，极大地提高人们认识世界、改造世界的能力。传感器节点往往部署在环境恶劣的地方，采用电池供电，节点管理器作为传感器网络的大脑，负荷重，需要具备足够的处理能力，综合功耗和性能对其设计，具有重要研究意义。 本文基于实验室自行开发的ZigBee协议，构建了一个小型的无线传感器网络，其中包括1个节点管理器、若干采集节点和1个远程的上位机客户端，实际应用于野外环境监测。设计时从功耗和性能对各个模块进行了选型和设计，采用了ARMCortex-M3内核的LPC1768作为核心处理器，CC2520作为射频收发芯片，双电源供电和太阳能充电能量补给方式，保证了节点管理器长时间低功耗持续工作。各节点布置在野外监测区域，采集节点采集环境信息，如土壤温度、湿度，通过ZigBee网络，将处理后的信息传递给节点管理器，节点管理器再通过短信或GPRS方式与上位机客户端进行数据通信，实现了远程监控，节点管理器在整个系统起着承上启下的作用。 本文侧重介绍了节点管理器的硬件设计与实现，包括对设计中的各个模块进行选型，如MCU选型、ZigBee射频收发芯片选型、GSM通信模块选型，完成了各模块实现电路。同时对选型后节点管理器进行功耗分析，从而确定了供电和能量补给方式，确保节点管理器长时间持续工作。结合PCB抗干扰设计问题，对电路进行了合适的布局、布线，完成硬件基础调试，最后对完成后的PCB板进行了射频参数测试、组网测试，并和项目组成员一起搭建了整个系统实验平台，进行联合实验，实现了环境数据采集和上传，达到了课题的要求，成功实现了一种节点管理器设计方案，为其今后的应用与研究提供了帮助。

关键词： 短波通信   综合模拟   ARM9   WinCE   嵌入式系统  

摘要： 短波通信长期以来一直受到广泛关注，本课题旨在研制可用于短波自动选频通信终端测试维护及操作人员模拟训练的“短波综合模拟设备”，本文所研究的短波综合模拟系统硬件平台是该设备的核心部件。 本文首先介绍了短波通信的概况及基本原理，阐述了短波自动选频通信系统、短波信道和嵌入式系统等相关理论和技术基础;然后根据短波综合模拟设备的功能，构建了短波综合模拟系统硬件平台的架构，提出了基于ARM9和WinCE并配有多个串口、信号通道控制电路等模块的嵌入式平台解决方案;接着给出了硬件平台的实现与测试流程，设计了相关驱动程序，定制了平台的专用操作系统镜像;最后列举出了平台软件开发时常用的API函数，为应用软件的开发提供了便利。目前，该平台已经投入使用，各模块均能正常工作，满足系统功能的需求。

关键词： 永磁同步电机   注塑机机械手伺服控制系统   专用伺服驱动器数字信号处理器  

摘要： 永磁同步电机具有功率密度高、体积小、低转动惯量、损耗低以及效率高等优点,在基于中低容量电机的运动控制系统中得到了广泛的应用。在注塑机机械手伺服控制系统中,现有货架产品的伺服驱动器功能齐全、价格贵,但很多功能在注塑机机械手伺服控制系统中用不到,出现资源浪费的现象,而有些需要的功能并不具备,比如机械手零点位置检测、机械手极限位置检测等。本文旨在研究设计一款既能够满足注塑机机械手伺服控制系统的功能需求,又具有高性价比的专用伺服驱动器。 本文首先介绍了伺服驱动器设计时所需要的相关理论知识,针对注塑机机械手伺服控制系统的实际需求,从功能、性能和电气参数上对专用伺服驱动器作了设计定位,并对控制电路、主功率电路和功率驱动电路提出了具体的设计要求。然后根据具体的设计要求对各个模块的电路给出了详细的硬件设计,并对电路中主要元器件的参数做了详细的分析和计算。在器件选型时,(?)理器选用的是TI公司的电机控制专用数字信号处理器(DSP)芯片TMS320F28035,功率驱动电路中采用了智能化的集成功率模块(IPM)等。本文在最后对所设计的硬件系统做了初步的硬件调试,验证了硬件系统的部分功能,为今后工作的继续开展奠定了基础。

关键词： 合成仪器   模拟通道   信号调理   信号完整性分析  

摘要： 当代科学技术的发展日新月异，电路的工作频率也越来越高，这也需要测量技术的同步发展，而测量技术的进步对测量仪器做出了更高的要求，传统意义上的测量仪器已经慢慢突显其不足和不方便之处，所以开发出高性能的综合的测量仪器逐渐被提上日程；本课题主要阐述的是新概念下的基于PXIE合成仪器的模拟通道的设计。 合成仪器是把可利用资源中的硬件跟相关软件进行紧密的结合，来实现如信号发生器与波形显示等传统仪器这些单一功能的组合。本课题合成仪器由主控制器、数据采集卡和信号发生器组成；以PowerPC体系架构的Mpc85xx系列CPU为嵌入式主控制器，控制PCIE数据采集卡高速采集数据和任意波形发生器产生任意波；这样合成仪器可以看作是数据采集、数字示波器和任意波形发生合成，对数据进行采集，可以显示波形，又可当作激励，这样给测量就带来了很大的方便。 该课题合成仪器模拟通道主要由数字示波器模拟通道、数据采集卡模拟通道和任意波形发生器模拟通道三部分组成。数字示波器模拟通道和数据采集卡模拟通道主要完成对输入至ADC芯片的信号进行相应的信号调理，而任意波形发生器模拟通道主要完成对DAC芯片的输出信号进行相应的调理，以达到输入输出要求。本课题研究内容主要包括以下几个方面： 1）模拟信号调理电路，主要用来对输入的信号进行幅度等相关的调节以达到ADC和DAC的输入输出规范要求； 2）控制及触发电路的设计，主要完成控制和触发信号的调理与选择问题； 3）电源系统的设计，为芯片提供不同的供电； 4）相关的SI(信号完整性)分析，测试技术的发展对仪器的工作频率的提高提出了新的要求，随着信号的工作频率的提高，很多低频阶段没有出现的问题，在高频阶段频频出现，引起了信号完整性问题，阻抗不匹配导致的信号反射，PCB电源分布系统中阻抗不连续导致的轨道塌陷等问题会严重影响系统的性能，严重时甚至使系统无法正常工作,利用SI理论优化设计成为高速电路设计的必要。

关键词： 电能质量监测装置   DSP2812   FFT   FIR滤波器   CAN总线  

摘要： 在我国大力发展新能源技术,有条不紊地探索智能电网实现途径的新形势下,本文以开发高性能电能质量监测装置为背景,广泛参考了国内外电能质量监测装置发展动态;设计了一款快速的、实时的、高性能的电能质量监测装置。本监测装置选用DSP2812作为微处理器,实现对三相电压、三相电流的实时采集;计算和分析采样数据的电压偏差、频率偏差、谐波和三相不平衡度;通过CAN通信的方式将采样数据和分析处理的数据一并传至上位机,通过可视化界面实时显示、统计和分析,直观地给出电网的状况。与此同时,在下位机,人机接口模块实时显示电能质量各项指标的信息。具体工作如下：(1)介绍了电能质量监测装置的国内外研究现状;给出了电能质量的定义;论述了电能质量各个指标以及检测方法。(2)根据监测装置要对数据进行采集、分析、上传和显示的设计要求,完成了硬件电路的设计,并绘制了电能质量监测装置的原理图和PCB图。硬件电路包括数据采集模块、主控制器及其外围电路、人机接口模块和通信模块。(3)系统的软件设计。采用模块化的编程思想,使用C语言编写主程序以及各功能子模块程序;应用中断技术,实时采样三相电压和三相电流数据;采用了CAN总线的通信方式,应用查询方式,结合CAN转以太网模块将采集的和分析后的数据一并传至上位机;使用独立按键实现向上、向下、确认和返回的功能;选用FYD12864液晶模块实时显示电能质量各项指标的信息;在下位机实现对电能质量关键的四个指标的检测,采用软件过零检测算法进行频率偏差分析;采用快速傅立叶算法进行谐波分析;采用对称分量法进行三相不平衡度分析。(4)概述了数字滤波器的原理;介绍了FIR滤波器的几种结构及其优缺点;详细分析了软件数字滤波器的DSP实现,采用的方法是Matlab和DSP相结合的方式;先在Matlab上设计FIR数字滤波器并将滤波器的系数表导入至CCS中;接着在CCS中编写滤波器程序;最后通过输入模拟函数验证所设计滤波器的正确性。(5)重点分析了快速傅立叶算法的下位机实现;介绍了FFT和DFT的基本原理及FFT算法的导出;详细阐述了定点DSP的FFT实现,并通过模拟正弦函数的方式验证FFT算法的正确性;然后分别接入实验室电网和含有大功率非线性元件的电网实时监测谐波变化情况。本文研发的电能质量检测装置达到了设计时的预期,具有一定的实际意义。

关键词： 单片机   SPCE061A   翻身床   语音识别  

摘要： 本文设计的病人翻身床主要是以凌阳单片机SPCE061A为核心，实现了语音识别功能，可以根据语音指令完成病人翻身床前后、左右倾斜翻转功能。不但能识别人的语音指令，而且还能依据指令做出相应的翻转动作。声控病人翻身床的整个设计环节简明合理，实验过程一切正常。

关键词： 图像滤波   图像匹配   遗传算法   归一化积相关   FPGA  

摘要： 图像匹配技术在图像处理领域的主导地位和作用越来越突出，在许多领域都得到了广泛的应用，具有很高的研究价值和应用价值。随着集成电路（IC）工艺和微电子技术的快速发展，使现场可编程门阵列（FPGA）的集成度和性能大幅度的提升，利用FPGA超强的并行处理能力，将一些图像匹配算法用硬件实现，可以大大的加速匹配的速度，所以，图像匹配的硬件实现作为一个新的研究内容被广泛关注。 本课题源自实验室自拟定课题“CT图像匹配的技术研究”。本论文对多种图像匹配算法进行深入的理解、研究和软件验证之后，实现了用归一化积相关作为相似度函数与基于遗传算法的搜索策略相结合的图像匹配算法。然后，在此基础上设计和实现了基于遗传算法图像匹配的硬件系统结构，本文研究内容主要包括以下三个部分： 首先，主要对SSDA、FFT相位相关和金字塔多分辨率等匹配算法进行软件仿真并比较准确率、速度和抗噪声能力等，在此基础上深入分析和阐述了遗传算法的原理和特点并设计和实现了基于遗传算法的图像匹配算法，再软件仿真验证了在不失匹配率的情况下匹配速度比传统匹配算法有所提高。 其次，重点分析了全缓冲、单窗口部分缓冲和多窗口部分缓冲器的各自的结构、资源和速度，提出了基于多窗口部分缓冲的一种可配置系数的图像滤波硬件设计。针对以上设计，用Verilog HDL语言完成RTL代码设计并在Modelsim下进行功能仿真证明其功能的正确性，然后在Xilinx Virtex-Ⅱ Pro FPGA开发平台进行验证。 最后，设计了基于遗传算法图像匹配的硬件并行结构，主要分析了伪随机数产生的原理和实现，并且在阐述了不同位宽的定点数对匹配结果的影响后，实现了适应度函数即归一化积相关的硬件结构，然后在Xilinx Virtex-Ⅱ ProFPGA开饭平台上进行验证，结果表明本设计的时钟频率最高可达110.679MHz。 本文实现了基于遗传算法图像匹配的高速设计，满足实时处理要求，原始图像为256256，模板图像为3232，在66.7MHz时钟下可以达到30.72ms的匹配速度，与文献[17-18]相比，性能上有显著的提高。