检索结果-南通市图书馆

作者：任建波东北师范大学

学位级别：硕士

随着微电子工业的不断发展和FPGA（Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列）技术的不断提高,SOPC（System On a Programmable Chip,可编程片上系统）技术逐渐成为嵌入式系统技术发展的新方向,SOPC设计以IP核设计为支撑,IP核... 详细信息

随着微电子工业的不断发展和FPGA（Field Programmable Gate Array,现场可编程门阵列）技术的不断提高,SOPC（System On a Programmable Chip,可编程片上系统）技术逐渐成为嵌入式系统技术发展的新方向,SOPC设计以IP核设计为支撑,IP核的重复利用可以缩短产品的开发周期,降低开发的复杂度。高性能的处理器核是SOPC设计中最为核心的部分,所以在SOPC设计过程中处理器的选择显得尤为重要。NIOS II处理器是Altera公司的第二代用户可配置的通用32位RISC软核处理器,利用NIOS II处理器的用户可以根据需要来调整嵌入式系统的性能以及成本,快速将产品推向市场,扩展产品的生命周期。音视频采集和处理是嵌入式技术应用的主要领域之一。因此,基于NIOS II进行音视频处理器接口的IP核开发也越来越多地被设计者所青睐。本文首先介绍了SOC技术、SOPC技术和IP核的相关概念及其发展现状;其次介绍了音视频处理器接口IP核的底层设计和IP核的制作过程;之后介绍了用SOPC测试平台测试IP核的过程。最后给出音视频处理器接口IP核测试的结果。本文深入地研究了音视频处理器接口IP核的制作方法,从而为音视频相关系统的开发人员提供可重用的音视频处理器接口IP核,这样就减少了音视频系统的开发周期,本文研究可以为相关IP核的开发提供有益的借鉴。

关键词： SOC NIOS II SOPC IP 音视频处理接口

基于神经网络的传感器PSpice模型的建模方法研究

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基于神经网络的传感器PSpice模型的建模方法研究

作者：马凌云东北师范大学

学位级别：硕士

传感器作为信息的感知、转换器件,是各种检测设备所不可缺少的重要组成部分,被广泛地应用于自动检测、自动控制等领域[1]。电路仿真就是把电子器件和电路模块以数学模型表示,并配合数值分析和图形模拟显示的方法,实现电路的功能模拟和... 详细信息

传感器作为信息的感知、转换器件,是各种检测设备所不可缺少的重要组成部分,被广泛地应用于自动检测、自动控制等领域[1]。电路仿真就是把电子器件和电路模块以数学模型表示,并配合数值分析和图形模拟显示的方法,实现电路的功能模拟和特性分析。电路仿真可以足够真实地反映电路特性,能极其方便、快捷、经济地实现电路结构的优化设计,这对缩短电子产品的开发周期,降低电子产品的开发费用,提高电子产品的综合性能,增强市场竞争力,都有着十分重要的意义。但是,现有的电路仿真对于像传感器这样的非电子器件还没有通用的仿真模型建模方法。因此,现有仿真工具还不能完成含有传感器的电路的仿真。本文针对现有电路仿真工具不能完成具有传感器的电路的仿真问题,提出了基于神经网络的传感器PSpice模型的建模方法。该方法利用神经网络的非线性逼近能力和自适应特性,发挥其训练、学习能力,对传感器进行建模。先由神经网络逼近传感器特性函数,再将得出的神经网络结构用PSpice中的电路描述语言描述,形成可以实现传感器特性的子电路,从而完成模型的建立。论文通过实验验证了该方法的有效性。

关键词：建模神经网络 PSpice 传感器

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浅海沉积层探针测量系统研究

浅海沉积层探针测量系统研究

作者：孙浩添东北师范大学

学位级别：硕士

浅海沉积层探针测量系统是使用浅海沉积层探针快速测量浅海沉积层强度的测量系统。浅海沉积层探针能够测量水下20-200米浅海区域的沉积层强度。它具有操作简单、测量迅速等优点,能够为海洋资源的开发利用、海洋地理地貌的勾勒、国防安... 详细信息

浅海沉积层探针测量系统是使用浅海沉积层探针快速测量浅海沉积层强度的测量系统。浅海沉积层探针能够测量水下20-200米浅海区域的沉积层强度。它具有操作简单、测量迅速等优点,能够为海洋资源的开发利用、海洋地理地貌的勾勒、国防安全等领域提供重要的信息。沉积层探针具有多种不同类型,从测量原理上可分为多普勒探针、力学探针、加速度探针等。从测量范围上可分为浅海型和深海型两种。从信号传输方式上可分为有线探针和无线探针两种。其中,由于现阶段人类对海洋资源的开发利用主要是在浅海区域进行的,加之海洋环境对声学信号有较大的衰减和折射,因此,浅海型有线探针是现阶段发展的趋势,是沉积层探针的主要研究方向。本文基于加速度探针的测量原理,根据探针的数学物理模型,设计并实现了一种加速度式自由落体浅海沉积层探针,搭建了浅海沉积层探针测量系统。该浅海沉积层探针测量系统,可测量水下20-200米浅海区域的浅海沉积层强度,通过计算弹性模量达到对不同的浅海沉积层强度进行分类的目的。所设计的系统主要由采集单元和甲板单元组成。采集单元包含探针主体、信号线,甲板单元包含数据采集控制箱、计算机。采集电路装载在探针主体内部,投入水下进行测量,并将采集到的加速度数据通过RS-485通信标准进行发送;甲板单元固定在甲板上,数据采集控制箱接收采集单元发送的数据,并通过USB与计算机进行通信;计算机采用Lab VIEW开发了系统控制界面和数据存储程序,并实时显示测量曲线。为了实现对沉积层强度进行分类,从时域和频域两方面进行了数据分析。在时域分析中,通过理论计算弹性模量,对沉积层强度进行分类。在频域分析中,通过离散傅立叶变换获得数据的幅度谱信息,从而区分不同的沉积层强度。为了测试浅海沉积层探针测量系统的性能,进行了以下实验:(1)在实验室环境下,对各种不同饱和度、不同类型的土壤进行了测试,实现了对不同类型土壤的区分。(2)在湖泊环境中,对湖底沉积层进行了测试,验证系统的机械结构和数据传输性能。(3)在已知沉积层类型的浅海区域进行系统整体测试,达到了设计要求。

关键词：加速度沉积层探针浅海弹性模量

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图像处理在激光指向系统中的应用研究

图像处理在激光指向系统中的应用研究

作者：王媛媛东北师范大学

学位级别：硕士

卫星测距系统主要由卫星观测子系统和激光指向控制子系统构成,卫星观测子系统用于获取卫星与激光光束图像,激光指向子系统与卫星观测子系统同步运行,保证激光束与卫星在同一视场,但不能保证激光束精确指向卫星。为解决这一问题,需要在... 详细信息

卫星测距系统主要由卫星观测子系统和激光指向控制子系统构成,卫星观测子系统用于获取卫星与激光光束图像,激光指向子系统与卫星观测子系统同步运行,保证激光束与卫星在同一视场,但不能保证激光束精确指向卫星。为解决这一问题,需要在卫星观测子系统中通过图像处理技术,计算出激光束的光尖与卫星参考位置的偏差,将偏差发送到激光指向控制子系统,由该系统微调激光指向,使激光精确指向卫星。本论文的主要工作是通过图像处理实时计算偏差值,并将其传送到激光指向控制子系统。本论文首先概述了图像处理技术的发展及应用概况,然后通过分析卫星观测系统中的图像特点以及对处理过程的特殊要求,提出了对获取的图像进行处理的主要步骤:1.灰度变换,将彩色图像灰度化;2.滤波处理,去掉噪声,提高图像质量;3.选取适当的阈值将图像二值化,使图像和背景完全区分开;4.边缘检测,获取图像边缘信息;5.直线拟合,利用两条有效边缘信息拟合出两条直线,通过求取直线的交点获取激光束光尖坐标;6.计算偏差值,即光尖坐标与参考坐标的偏差值。在图像边缘检测中,本文提出了矢量边界扫描方法,通过对激光光束图像四个方向的扫描,在检测出图像边缘信息的同时又可以获得激光光束的射入方向,简化了后续处理的难度,提高了处理的精度。本论文研究为采用图像处理技术提高激光测距系统的精度和实时性提供了借鉴,具有实际意义和应用价值。

关键词：激光测距图像处理矢量边界扫描直线拟合

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多功能独立式逻辑分析仪设计与实现

多功能独立式逻辑分析仪设计与实现

作者：刘绍贵东北师范大学

学位级别：硕士

随着数字技术的发展和广泛应用,对数字系统的测试变得越来越重要。同时,由于数字集成电路的集成度越来越高、芯片引脚越来越多,使得逻辑信号测试也变得越来越难。在数字系统测试中,往往需要同时监测多路信号,并通过对这些信号进行时序... 详细信息

随着数字技术的发展和广泛应用,对数字系统的测试变得越来越重要。同时,由于数字集成电路的集成度越来越高、芯片引脚越来越多,使得逻辑信号测试也变得越来越难。在数字系统测试中,往往需要同时监测多路信号,并通过对这些信号进行时序分析或者逻辑比较以分析电路功能或查找电路故障。逻辑分析仪由于能同时检测多路逻辑信号,并具有多种触发方式和时序分析功能,是数字系统分析、设计的主要工具,在教学、科研中广泛应用。目前,商业化的逻辑分析仪只有两种,一种是虚拟式逻辑分析仪,它是以计算机为处理核心,通过连接到计算机上的采集器,进行逻辑信号采集。这种逻辑分析仪设计、更新灵活,但必须配备计算机才能工作。另一种是非虚拟式逻辑分析仪,或称为独立式逻辑分析仪,仪器内部集成了所有部件,不需要配备计算机,但价格一般比较昂贵,不能很好地在教学和科研实践中得到普及。因此,设计一种功能全面、价格合理、可在教学科研中普遍应用的多功能、独立式逻辑分析仪具有重要的应用价值和广阔的市场前景。本设计采用FPGA为核心控制器件。构建了基于NiosⅡ软核处理器、SDRAM控制器、DMA控制器、定时控制器和PIO控制器的处理器系统;处理器系统和USB控制器、LCD控制器以及LAN控制器共同构成了系统硬件平台;并移植了μC/OS-Ⅱ操作系统和μC/GUI图形用户界面开发系统构建了系统软件开发平台。多功能独立式逻辑分析仪具有16个采样通道;采样频率可以设置为100M、50M、20M;采样深度为3M*16Bit;具有字触发、上升沿触发、下降沿触发、立即触发等触发方式。该多功能独立式逻辑分析仪能通过触控屏、旋转编码开关控制数据采样,并能通过7寸LCD显示数据波形。在计算机上可以通过网络协议、USB协议控制逻辑分析仪采样,并将采样数据显示在上位机软件。

关键词：逻辑分析仪 FPGA NiosⅡ μC/OS-Ⅱ μC/GUI

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基于FPGA的数字控制器硬件实现方法研究

基于FPGA的数字控制器硬件实现方法研究

作者：宋翠方东北师范大学

学位级别：硕士

控制技术广泛应用在各个领域。目前的控制技术主要有模拟控制和数字控制。与模拟控制相比较,数字控制具有控制精度高、稳定性好等优点。因此,数字控制得到迅猛发展。目前的数字控制主要采用计算机或微处理器作控制器。基于计算机或... 详细信息

控制技术广泛应用在各个领域。目前的控制技术主要有模拟控制和数字控制。与模拟控制相比较,数字控制具有控制精度高、稳定性好等优点。因此,数字控制得到迅猛发展。目前的数字控制主要采用计算机或微处理器作控制器。基于计算机或微处理器的控制器其控制算法主要由程序来实现,存在实时性差、控制周期长、抗干扰能力差、可靠性不强等缺点。本文将介绍基于FPGA的实现方法,其控制算法通过硬件描述语言描述,并下载到FPGA中,最终算法由硬件实现,因此抗干扰能力强、控制周期短、实时性好。采用FPGA做数字控制器,主要存在运算精度的问题。为了保证控制精度,应采用浮点运算,因此,FPGA中浮点的表示,以及浮点加法、减法、乘法、除法的实现方法是本文的主要研究内容之一。在基于FPGA的系统设计中,系统的面积和速度是两个重要的指标。为了提高系统的速度、降低系统成本,需要进行速度和面积的优化。本文将研究几种常用的面积、速度的优化方法。本文最后将以PID控制算法的硬件实现为例,具体介绍基于FPGA的硬件数字控制器的设计方法。

关键词：数字控制器 FPGA 浮点运算面积优化速度优化 PID控制

基于FPGA的半实物虚拟水平仪的设计与实现

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基于FPGA的半实物虚拟水平仪的设计与实现

作者：张欢欢东北师范大学

学位级别：硕士

飞机综合训练模拟器是现代航空部门进行科研、训练等不可缺少的技术装备,在分析飞行品质、研制飞行器和训练飞行员等方面都具有很高的经济价值和军事价值。水平仪是飞机综合训练模拟器座舱仪表系统中用于显示飞机飞行姿态的仪表,主要完... 详细信息

飞机综合训练模拟器是现代航空部门进行科研、训练等不可缺少的技术装备,在分析飞行品质、研制飞行器和训练飞行员等方面都具有很高的经济价值和军事价值。水平仪是飞机综合训练模拟器座舱仪表系统中用于显示飞机飞行姿态的仪表,主要完成俯仰、倾斜等指示功能。本文主要阐述了飞机综合训练模拟器座舱半实物虚拟水平仪的设计方案,就虚拟水平仪的设计难点进行了研究,提出了解决方案,通过实际调试证明了该设计和关键问题解决方案的可行性。选择FPGA作为半实物虚拟水平仪系统的控制器,为了达到更逼真的设计效果,提出了基于三维坐标变换的解决方案;为了满足虚拟水平仪对高实时性的要求,进一步提出了抛开缓存,直接采用反变换的方式进行图形显示的方案。为了提高系统的运行速度,使用查表法实现对反余弦函数的计算;使用不恢复开方算法设计开方运算单元;将浮点数的运算转化成整型数的运算进行处理;设计了二条四级流水线结构。设计UART控制器和LCD图像显示控制模块,使其与整体系统相互配合,提高了系统的完整性;设计图像颜色产生模块,对颜色值进行编码,对坐标线和数字刻度进行定位,减化了算法复杂度。本文完成了飞机综合训练模拟器座舱半实物虚拟水平仪的硬件设计和软件设计,满足了模拟器的设计需要,对开发飞机综合训练模拟器座舱仪表系统中的其他仪表具有借鉴意义。

关键词：虚拟水平仪 FPGA 三维坐标变换反余弦变换流水线

基于NIOS Ⅱ多核技术的BP神经网络的硬件实现方法研究

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基于NIOS Ⅱ多核技术的BP神经网络的硬件实现方法研究

作者：张文娟东北师范大学

学位级别：硕士

人工神经网络技术是智能信息处理领域研究的热点问题之一。目前,人工神经网络的实现方法主要是基于通用计算机的软件仿真,其缺点在于无法应用于某些对体积、稳定性、功耗等要求严格的嵌入式领域。针对这一问题,本文采用NIOS多核技术来... 详细信息

人工神经网络技术是智能信息处理领域研究的热点问题之一。目前,人工神经网络的实现方法主要是基于通用计算机的软件仿真,其缺点在于无法应用于某些对体积、稳定性、功耗等要求严格的嵌入式领域。针对这一问题,本文采用NIOS多核技术来研究神经网络的硬件实现方法是非常有必要的。本文首先介绍了人工神经网络、BP神经网络算法、SOPC技术、NIOS多核处理器之间通信技术的相关概念及其发展状况;其次阐述了整个系统的硬件结构及芯片相关模块的功能;再次介绍了采用基于NIOS多核技术实现的BP网络进行正弦曲线拟合的设计过程,绘制了软件的设计流程;最后给出了正弦曲线的拟合结果。在深化人工神经网络理论研究前提下,深入探讨人工神经网络硬件实现方法,从而扩展了人工神经网络的应用领域,为生物神经网络的进一步研究提供有效的仿真平台,对促进人工神经网络乃至智能信息处理技术的发展具有十分重要的理论意义和工程实践价值。

关键词： BP网络 SOPC NIOS多核处理器

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基于神经网络的函数逼近方法研究

基于神经网络的函数逼近方法研究

作者：董锐东北师范大学

学位级别：硕士

函数逼近是函数论中的一个重要组成部分,其在数值计算中的作用是十分重要的。运用神经网络进行函数逼近,为函数逼近的发展提供了一条新的思路。用神经网络作函数的逼近有许多优点:首先,它提供了一个标准的逼近结构及逼近工具,这个... 详细信息

函数逼近是函数论中的一个重要组成部分,其在数值计算中的作用是十分重要的。运用神经网络进行函数逼近,为函数逼近的发展提供了一条新的思路。用神经网络作函数的逼近有许多优点:首先,它提供了一个标准的逼近结构及逼近工具,这个工具可以随着隐层个数改变来达到任意精度;其次,有标准的学习算法用以确定逼近函数的参数,并且这一过程是拟人的,即很好地模拟了人的学习过程;最后,能处理的数据对象十分广泛:适用于大规模的,高度非线性的,不完备的数据处理。本文以几种典型神经网络为例（BP神经网络、RBF神经网络、正交多项式基函数神经网络、样条基函数神经网络）,对基于神经网络的函数逼近方法进行了研究。神经网络的函数逼近能力受神经元个数、学习率、学习次数和训练目标等因素的影响,因此,在研究过程中,充分运用神经网络的非线性逼近能力,首先对几种用于函数逼近的神经网络的结构及算法进行研究;再针对几种常用函数曲线,如正弦函数、指数函数、对数函数、三角函数等,分别用典型神经网络进行逼近,并对逼近效果进行比较,得到用于函数逼近的神经网络选取规律。所得结论经过实际仿真测试,证明了其有效性。本文的研究结果对函数逼近的研究具有借鉴意义。

关键词：神经网络函数逼近正交多项式神经网络样条基函数神经网络

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基于NIOSII的网络接入设计研究

基于NIOSII的网络接入设计研究

作者：邢雪峰东北师范大学

学位级别：硕士

随着网络技术的快速发展和互联网的广泛应用,各种家电设备、PDA、仪器仪表、工业生产中数据的采集与控制等设备正在逐渐走向网络化,以共享互联网络中庞大的信息资源。嵌入式设备的网络化开发有着广阔的前景。基于现场可编程门阵列(FPGA... 详细信息

随着网络技术的快速发展和互联网的广泛应用,各种家电设备、PDA、仪器仪表、工业生产中数据的采集与控制等设备正在逐渐走向网络化,以共享互联网络中庞大的信息资源。嵌入式设备的网络化开发有着广阔的前景。基于现场可编程门阵列(FPGA)的嵌入式软核处理器技术可以使用户根据需要定制CPU及外设,这样不但可以发挥硬件编程的高速性和并行性,同时可以充分利用FPGA的丰富的硬件资源,使系统设计更加灵活。因此,开发基于软核处理器技术的嵌入式网络接入设备具有广泛的应用领域和应用价值。本论文对基于NIOSII软核处理器的网络接口技术进行研究,设计实现了基于NIOSII软核处理器的无线互联网和有线互联网接入电路。无线互联网接入通过控制GPRS模块MC55实现,有线互联网接入通过以太网控制芯片LAN91C111实现,这种设计方法增强了系统的灵活性,并且结构简单,可以适用于不同应用领域对网络接入的要求。文首先介绍了FPGA、SOC、SOPC、NIOSII软核处理器和网络接入的相关概念、技术和发展状况。其次,阐述了网络接入系统的硬件结构,并对相关的芯片和功能模块做了介绍;然后,详细介绍了32位NIOSII软核处理器的定制方法。处理器实现在定制标准部件(如CPU,SDRAM,FLASH,PIO等)的同时将自己设计的通信模块挂接在CPU的Avalon总线上。最后,详细介绍了基于NIOSII的软件设计方法并给出了测试结果。

关键词：网络接入 GPRS NIOSII FPGA