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硬件系統(tǒng)設計論文范文第1篇

預警應急系統(tǒng)的構建需要結合地區(qū)環(huán)境特點，通過吸收科研成果及現(xiàn)有技術形成極具實用性的系統(tǒng)。在系統(tǒng)的建設開發(fā)中要收集環(huán)境質量信息、研究該地區(qū)的環(huán)境特征、該區(qū)域突發(fā)性環(huán)境污染事件的特點、危險事故隱患及社會經濟基本情況等相關的背景信息，從而最終建立基于GIS平臺的環(huán)境預警系統(tǒng)；在此基礎上通過數(shù)學模型等手段建立起與GIS集成的污染分布時空模擬系統(tǒng)；此外還可以充分的利用研究區(qū)域已有的環(huán)境自動監(jiān)控系統(tǒng)，對事故現(xiàn)場及周邊環(huán)境信息進行采集。然后基于此研發(fā)具備自動監(jiān)測環(huán)境污染事件地點、時間、危害程度以及性質、范圍的應急監(jiān)測系統(tǒng)。同時還可以結合災害專家應急對策數(shù)據(jù)庫中的專家系統(tǒng)，得到預警及應急對策建議與應急預案。為此建立突發(fā)性環(huán)境污染事故應急監(jiān)控指揮系統(tǒng)是以上操作得以保證實施的關鍵。這一系統(tǒng)的構建主要基于大量的基礎信息以及研究區(qū)域的GIS平臺，然后建立起區(qū)域內污染的基本環(huán)境情況、環(huán)境危險隱患、基本環(huán)境質量信息、重要敏感目標、污染源基本情況以及社會經濟狀況等信息動態(tài)數(shù)據(jù)庫，同時這一數(shù)據(jù)庫要具備時空分布表達、動態(tài)模糊查詢、數(shù)據(jù)關聯(lián)分析等功能。一旦事故發(fā)生后，這一系統(tǒng)就可以準確的鎖定污染發(fā)生地，然后通過污染分布時空模擬模塊預測受影響區(qū)域的范圍，并且利用地理信息顯示模塊提供受污染區(qū)域的救援單位、敏感單位、人口以及輸送人口的最佳路面等信息，從而為應急救援以及應急監(jiān)測提供決策依據(jù)。

污染分布時空模擬系統(tǒng)是解決突發(fā)性污染事故的核心組成部分，是一種基于研究區(qū)域，同時利用GIS的空間數(shù)據(jù)功能及模型分析能力，從而將有關數(shù)學模型、環(huán)境質量、污染狀況以及地理信息等結合起來，并使用生動的圖像、圖形方式呈獻給管理者、決策者，為處理突發(fā)性環(huán)境污染事故提供支持。該智能決策系統(tǒng)的建立要根據(jù)歷史數(shù)據(jù)及經驗，通過對于原來案例的分析以及現(xiàn)實數(shù)據(jù)的測量，經過總結與分析提出最佳的方案。通過推理機制對有關化學危險品的風險進行分析與評價，然后確定和事故實際區(qū)域有關的效應，并對提出的各種措施進行優(yōu)化選擇，從而科學的安排人員及設備。應急指揮系統(tǒng)作為本系統(tǒng)的硬件支持，這一系統(tǒng)通過綜合運用計算機技術、圖像技術、電子地圖、無線數(shù)據(jù)通信等高新技術，并且借助于各種現(xiàn)代化的信息傳輸手段，例如Internet、GSM以及GPRS等，從而可以在電子地圖上顯示污染現(xiàn)場的圖像、調查小組位置、監(jiān)測點位置、測試數(shù)據(jù)、監(jiān)測點位置、制定污染區(qū)域以及區(qū)域面積等信息。這一系統(tǒng)大體分為三大部分：現(xiàn)場端子系統(tǒng)、遠程查詢子系統(tǒng)以及中心端子系統(tǒng)組成。實際使用中可以根據(jù)現(xiàn)場的實際情況選擇使用移動電話網絡、公用電話網絡，從而保證現(xiàn)場與指揮中心的有效連接，實時的了解突發(fā)性污染時間的信息。

隨著我國社會經濟的發(fā)展，近年來有關突發(fā)性環(huán)境污染的事故接連發(fā)生，極大地影響了國家經濟建設及國民的生產生活，為此需要迅速建立應對突發(fā)性污染事故的預警應急系統(tǒng)。這一系統(tǒng)需要具備對突發(fā)性環(huán)境污染以及生態(tài)破壞的識別能力，并且可以通過定量與定性手段預測事故的發(fā)展趨勢及速度，從而預先對某種長期的預警模型進行警報。為此當下這一系統(tǒng)建立的主要方向集中在基于集成GlS的污染分布時空模擬系統(tǒng)、GIS平臺的環(huán)境預警系統(tǒng)、處置智能決策系統(tǒng)、突發(fā)性環(huán)境污染事故應急監(jiān)測以及突發(fā)性環(huán)境污染事故應急監(jiān)控指揮系統(tǒng)四大系統(tǒng)，從而保證各項功能的有效實施。

本文作者：李建民段欣榮工作單位：西安市環(huán)保局閻良分局環(huán)境監(jiān)測站

硬件系統(tǒng)設計論文范文第2篇

Electronics System Design

Techniques for Safety

Critical Applications

2009

Hardback

ISBN 9781402089787

Sterpone著

隨著社會的發(fā)展和科技的進步,信息技術已經深入千家萬戶,人們周圍充斥著各種電子設備。電子設備的誤操作或故障時有發(fā)生,有時這些會造成對人員的傷害或者環(huán)境的破壞,為了避免這些,人們提出了安全性苛求系統(tǒng)的概念。這種系統(tǒng)是指通過各種設計和制造手段保證在其使用壽命范圍內,運行過程中不出現(xiàn)任何對使用者和環(huán)境造成傷害的錯誤。本書便是針對這個問題編寫的。

本書共分8章。1.介紹了可用于發(fā)射環(huán)境下的FPGA設計技術,主要包括硬件結構設計的可重構設計技術和冗余技術,還介紹了基于sram的FPGA的軟件結構及FPGA線路結構;2.首先介紹了輻射效應包括單粒子反轉和單粒子門鎖?；趩瘟Ｗ臃崔D的FPGA內存優(yōu)化,對SEUS的仿真分析和硬件分析,分析了三重冗余結構及容錯系統(tǒng)的約束條件;3.糾錯效率分析算法。首先介紹了靜態(tài)分析算法,然后介紹了該算法的基本原則,并分別介紹了用于SEU分析和MCU靜態(tài)分析的新算法;4.介紹了一種新的高可靠性的應用于S-RAM FPGA 的算法,該算法從定位和運行兩個方面進行了優(yōu)化,減小了程序出錯的可能性,提高了運行可靠性;5.首先介紹了具有容錯功能的基于SRAM的FPGA系統(tǒng)設計的新流程,然后介紹了容錯線路的設計優(yōu)化方法,最后進行了實驗,驗證了新設計的優(yōu)越性;6.基于FPGA內部降壓機制的系統(tǒng)優(yōu)化,介紹了一種可以用于SRAM-FPGA的減壓系統(tǒng),他不需要外部任何器件,可以完成高效率的減壓,該系統(tǒng)在Xilinx SRAM FPGA上實驗驗后結果良好;7.介紹了一種用于DNA生物芯片的新型硬件結構,它采用雙核硬件結構,實現(xiàn)了不同單元的多指令操作,并在一種FPGA系統(tǒng)上采用這種結構制備了DNA芯片,顯示出這種優(yōu)化結構的強大能力;8.首先介紹了RCF器件,然后介紹了ReCoM結構,最后實驗顯示新型的ReCoM結構性能更為優(yōu)越。

本書的作者Luca Sterpone目前任教于都靈理工大學(意大利),研究方向為數(shù)字系統(tǒng)設計和計算機結構。他2003年畢業(yè)于都靈理工大學,獲得工程學士學位,之后在該校讀博士學位,并于2006年畢業(yè),論文研究方向為“電子系統(tǒng)設計技術的安全關鍵技術應用”,獲得了2007年度歐洲優(yōu)秀論文獎。

本書內容新穎,針對性強,適合電子工程師、硬件工程師以及計算機專業(yè)、電子專業(yè)的學生閱讀。

劉軍濤,博士生

(中國科學院電子學研究所)

硬件系統(tǒng)設計論文范文第3篇

關鍵詞：嵌入式系統(tǒng)；SOPC；MP3播放器

中圖分類號：TP311 文獻標識碼：A文章編號：1007-9599 (2011) 20-0000-02

Mp3 Player Design Based on SOPC

Xie Huicheng1,Guo Li2

(1.School of Electronic Engineering,Jiujiang University,Jiujiang332005,China;2.Jiujiang University,Information Science and Technology College,Jiujiang332005,China)

Abstract:This paper mainly from the audio playback and the intersection of SOPC technology,this paper proposes the use of technology in Altera's SOPC CyelonII EP2C35 FPGA mp3 player built on the design.The use of IP design reuse,collaboration software and hardware,hardware acceleration and other methods,combined with the experimental characteristics of platform resources to build a soft-core processor based on NiosII mp3 player system. Achieve MPEGⅠ layerⅢ smooth playback audio decoding.The system has a small size,design flexibility,short development cycle and so on.

Keywords:Embedded system;SOPC;MP3 player

一、引言

目前，嵌入式系統(tǒng)進入全面應用的階段，己經成為通信和消費類產品的共同發(fā)展方向。在硬件方面，市場上不僅有各大公司生產的各種微處理器芯片，還有用于學習和進行研發(fā)的各種配套的軟件開發(fā)包和開發(fā)工具。SOPC具有系統(tǒng)集成度高、體積小、功耗低、結構簡潔、可靠性高、開發(fā)快速等特點，很好的滿足了的嵌入式系統(tǒng)在硬件上的需求。SOPC技術的目標是試圖將盡可能大而完整的電子系統(tǒng)，包括嵌入式處理器系統(tǒng)、接口系統(tǒng)、硬件協(xié)處理器或加速器系統(tǒng)、存儲電路、DSP系統(tǒng)、數(shù)字通信系統(tǒng)、以及普通數(shù)字系統(tǒng)等，在單一FPGA中實現(xiàn)，使得所設計的電路系統(tǒng)在其規(guī)模、可靠性、體積、功耗、功能、性能指標、上市周期、開發(fā)成本、產品維護及其硬件升級等多方面實現(xiàn)最優(yōu)化。

二、系統(tǒng)總體設計

設計一個具有基本功能的MP3播放器需要有時鐘電路、CPU、RAM及RAM控制器、Flash及Flash控制器、SD卡及SD卡控制電路、液晶及液晶顯示器驅動電路、DMA控制器、音頻驅動及音頻控制電路、定時器等模塊，如圖1所示。

圖1：MP3播放器系統(tǒng)結構圖

除顯示驅動模塊、音頻控制模塊和SD卡控制模塊外其他模塊都可以從SOPC Builder中添加IP核構建。

其中顯示驅動模塊可以在altera提供的VGA控制器的基礎上添加CLK和BLANK信號完成；SD卡控制模塊只需要定義幾個GPIO端口就可以了，不需要單獨設計。

三、音頻播放模塊

采用的MagicSOPC實驗開發(fā)平臺配有AC97音頻解碼模塊，主控制芯片為UCB1400（帶有觸摸屏功能的立體聲音頻編解碼器），它支持可編程抽樣率、輸入/輸出增益和數(shù)字音響處理，包括音量、靜音、低音和高音控制。

音頻控制模塊是CPU與UCB1400間的接口電路，功能為將緩存中的音頻數(shù)據(jù)通過AC-Link總線發(fā)送到UCB1400的DAC輸入端口實現(xiàn)音樂的播放，以及由AC-Link總線接收UCB1400采集的音頻編碼數(shù)據(jù)。本設計采用verilog語言來設計如下各個功能模塊。

（一）UCB1400寄存器訪問控制

音頻播放時主控制器（CPU）需要經常讀/寫UCB1400中相關的寄存器，因為采用AC-Link串行總線傳輸數(shù)據(jù)，時序變得非常重要，所以定義了訪問控制模塊。要訪問UCB1400時，該模塊向UCB1400發(fā)送請求信號；當一次讀取完成，數(shù)據(jù)準備好時，該模塊向CPU發(fā)送反饋信號。

（二）UCB1400掉電模式控制

UCB1400可以將暫時不用的模塊關閉以節(jié)約功率，向UCB1400的Power-down Control/status Register（0x26）寫入相應的數(shù)值可以控制UCB1400中各個模塊的開啟和關閉。所以設計掉電模式控制模塊，該模塊負責監(jiān)視UCB1400各模塊的狀態(tài)并將此信息反饋給主控制器。

（三）串行輸入/輸出寄存器

FPGA內部數(shù)據(jù)為并行傳輸，而與UCB1400間則功過AC_Link總線串行傳輸，所以應設計串并轉換模塊。

（四）輸入/輸出FIFO

為保證音樂播放的流暢，應為每個聲道配置一定容量的FIFO用來保存已接收到和即將傳輸?shù)臄?shù)據(jù)。

設計完成后的AC97_Controller結構框圖如圖2所示：

圖2：AC97_Controller結構圖

具有如下功能：

可變比特率支持、雙聲道立體聲輸出支持、雙聲道立體聲輸入支持、單聲道麥克風輸入支持、DMA傳送方式支持。

四、系統(tǒng)軟件設計

將基于NiosⅡ的SOPC系統(tǒng)進行編譯并下載到FPGA中生成硬件系統(tǒng)的同時，SOPC Builder幫助用戶生成相應的SOF文件。在此基礎上，可開始系統(tǒng)軟件的設計?？墒褂脜R編、C、C++來進行嵌入式程序設計，使用IDE工具進行程序的編譯連接以及調試。MP3播放器的軟件系統(tǒng)結構如圖3所示：

圖3MP3播放器軟件系統(tǒng)結構

五、結語

本系統(tǒng)采用SOPC技術在一片F(xiàn)PGA和少數(shù)外設上實現(xiàn)了MP3播放器的基本功能。在50MHz的系統(tǒng)時鐘下實現(xiàn)了MPEG-Ⅰ layer-Ⅲ解碼，流暢播放MP3格式的音頻文件。

SOPC方案的優(yōu)勢在于系統(tǒng)功能改進的靈活性，在不改變硬件平臺的情況下，可以方便對系統(tǒng)進行增刪和優(yōu)化，這是傳統(tǒng)ARM方案無法達到的。

參考文獻：

[1]曾璇.基于NiosⅡ軟核處理器的嵌入式PMP系統(tǒng)設計[D].北京交通大學碩士學位論文,2008,5

硬件系統(tǒng)設計論文范文第4篇

Abstract： With the development and application of 3G，the application of 3G has been into more and more application fields. This thesis described a design process for the system of image retrieval based on 3G mobile computing, and the design theory and technology can be widely used in the field of image retrieval.

關鍵詞： 移動計算；圖像檢索；手機應用

Key words： mobile computing; image retrieval; application of mobile phone

中圖分類號：S126 文獻標識碼：A文章編號：1006-4311（2011）02-0203-02

1問題的提出

目前，基于ARM技術手持式文字檢索系統(tǒng)目前已廣泛應用于公安部門的身份證移動檢索系統(tǒng)中。但基于ARM技術手持式圖像身份檢索系統(tǒng)，目前在國內還很少見，主要原因一方面是由于嵌入式芯片的能力有限，無法對數(shù)據(jù)量很大的圖像進行處理和存儲，另一方面也實時對圖像信息進行的更新也不方便。但需要圖像檢索識別的行業(yè)比較多，如公安、海關、各類考試的考生身份識別等，一直期待有一種技術能比較方便的解決圖像檢索問題。本論文描述的就是一個基于3G移動云計算技術實現(xiàn)圖像檢索系統(tǒng)設計過程。

23G移動云計算技術的基本特點

目前，移動通信主要用途是用手機等掌上設備進行信息交流。但是隨著時代的發(fā)展，移動計算變得越來越重要，根據(jù)使用終端可分為可便攜式電腦、PDA和手機這幾種移動計算模式。便攜式電腦移動計算性能最強，但攜帶方便性和電池續(xù)航能力遠不及后兩者；相對于手機來說，可攜帶方便性和電池續(xù)航能力是其主要優(yōu)點，但其計算能力有限；因此移動計算在我國就大體走了兩條路：計算能力強而通信能力和攜帶性較弱的可攜帶式電腦計算和通信能力和攜帶性很強而計算能力不足的手機計算。所以對于較為簡單的移動計算來說，手機終端更是最為合適的設備，所以發(fā)展基于手機的移動計算是十分必要的。隨著3G的普及，通信網絡在慢速移動時可提供達2M的傳輸速率，考慮到手機本身的輸入輸出量有限，如果合理設計輸入輸出界面的話完全可以滿足移動計算的要求[1]。

移動云計算主要有以下特點：①終端硬件及終端系統(tǒng)無關性：由于計算端在云端，所以對于終端本身的要求基本很低，甚至一些非智能終端都可以實現(xiàn)“移動計算”，需要的僅僅是一個類似java的跨系統(tǒng)平臺。②數(shù)據(jù)分享便捷性：大量數(shù)據(jù)可在云器端存儲的特性，數(shù)據(jù)分享會十分便捷，僅僅是一個數(shù)據(jù)指向的問題。③任務執(zhí)行的高效性：受益于云器端的處理能力，如果輸入輸出界面設計合理，就可以通過終端直觀的看到任務執(zhí)行的結果[1]。

3基于3G移動云計算技術的圖像檢索系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

基于移動去計算技術的圖像檢索系統(tǒng)的設計思想是“重服務端，輕終端”。將圖像的存儲、檢索和處理放在云端，終端僅需要瀏覽器功能支持，同時要求終端能通過無線通信網絡與云端保持通信，并滿足一定的帶寬要求。整個圖像檢索系統(tǒng)設計為三部份：手持式終端、管理端和服務器云端。在云端服務器通過平臺、數(shù)據(jù)庫、PHP搭建一個基于WAMP技術的WEB應用平臺，該應用平臺實現(xiàn)圖像的存儲、檢索、管理和終端用戶的ID及權限管理功能。管理端通過網絡與服務器端連接，實現(xiàn)對圖像數(shù)據(jù)的采集、預處理功能和將圖像信息傳輸?shù)椒掌鞫?。手持式終端通過WAP手機實現(xiàn)與互聯(lián)網的連接，訪問服務器端應用平臺，實現(xiàn)圖像的檢索功能。系統(tǒng)拓撲圖如圖1所示：

3.1 系統(tǒng)硬件的設計終端設備：終端要求支持上網的WAP手機，最好是3G手機，更好的滿足帶寬要求。云端設備：按需求分析要求決定服務器集群數(shù)量和性能。管理終端：要圖像數(shù)據(jù)采集點分布，PC機和相關圖像采集、處理設備。

3.2 系統(tǒng)WEB應用軟件的設計前端平臺：為手機登錄用戶提供身份認證、多種圖像檢索方式和檢索結果反饋功能。后端平臺：為管理員提供圖像上傳、圖像信息管理功能。

4系統(tǒng)應用案例

某高校按照基于3G移動云計算的圖像檢索系統(tǒng)設計原則，對學生考試身份圖像檢索系統(tǒng)進行了設計及應用。系統(tǒng)提供了按身份證號、學籍號、姓名等多種考生圖像信息的檢索方式。監(jiān)考教師在監(jiān)考中對考生身份有疑問時，可通過手機及時檢索考生的圖像身份信息及其它信息，有效地減少了代考等舞弊現(xiàn)象。從系統(tǒng)應用中可以得出結論，基于3G移動云計算的圖像檢索系統(tǒng)的設計比較簡單、方便地解決身份圖像檢索問題。

5小結

隨著信息與通信技術的發(fā)展，以往需要復雜技術和大量成本來解決的問題，可以簡便地用簡單技術和低成本就加以解決。本論文所設計的基于移動云計算的圖像檢索系統(tǒng)就是一個較好的方案，可以簡便的應用到公安、海關、教育等需要圖像檢索的部門。如果進一步采用相對成熟的圖像識別技術與ARM技術結合來設計和生產圖像識別終端設備代替手機終端，應用于海關、車站、碼頭等人口流動地，可自動、及時地對犯罪嫌疑人的行蹤進行跟蹤識別。

硬件系統(tǒng)設計論文范文第5篇

摘 要

柔性機械臂作為柔性多體系統(tǒng)動力學分析與控制理論研究最直接的應用對象，由于其具有簡明的物理模型以及易于計算機和實物模型試驗實現(xiàn)的特點，已成為發(fā)展新1代機器人和航空航天技術的關鍵性課題。

本文主要討論了旋轉運動柔性梁實驗平臺機械系統(tǒng)和控制系統(tǒng)的設計。對于機械部分，組建了實驗平臺總體結構，進行了支架的設計，并將旋轉軸和安裝盤設計成1體。在控制部分，簡略介紹了振動控制系統(tǒng)的硬件構成，詳細介紹了運動控制系統(tǒng)的硬件和軟件設計。在運動控制系統(tǒng)硬件部分，主控機采用PC機，選用交流伺服電機，并用DSP運動控制卡將其與計算機連接。運動控制卡采用PID控制原理、面向控制軸的命令并使柔性梁運行于T曲線模式。在運動控制系統(tǒng)軟件部分采用Microsoft公司的Microsoft Visual C++ 6.0應用程序作為開發(fā)工具。并繪制了運動控制程序流程圖，闡明了程序的原理。最后通過機械和控制系統(tǒng)集成，實現(xiàn)運動控制信號和振動控制信號的共享，完成柔性梁的精確定位和振動控制。

關鍵詞：柔性多體動力學；柔性梁;運動控制;PID控制; DSP

The motion control system design of experiment platform

for the rotating flexible beam

Abstract：Flexible manipulator has been the most direct application for flexible multi-body system dynamics analysis and control theory.Because of it had simple physical model and easy to computer models and physical tests to achieve the characteristics, it has become a key subject of the development of the next generation robot, and aviation and aerospace technology.

This paper discusses the machinery and the control system design of the flexible beam experiment platform. In mechanical parts, formed a platform structure.The stent designed, rotation axis and installation disk designed into one. In Control part, briefly introduces the vibration control system hardware, introduces the movement of the control system hardware and software design carefully . In hardware part of the control system, using PC 、AC servo motor and DSP Motion Control Card to connect the two. Using PID control principles, the axis-oriented control orders enable flexible beam running on the T-curve model. In part of system software using Microsoft software companies Microsoft Visual C + + 6.0 application as development tool. And then painted the main computer control procedures frame, clarifying the principles of the program. At last, through machinery and control systems integration, the signal of motion control and vibration control shared each other. And then the flexible beam got precision position and vibration controlled in time.

Keywords: Flexible multi-body dynamics Flexible beam Motion control;