基于Arm Cortex-M0的视频处理系统

设计一种基于Arm Cortex-M0的视频处理系统,旨在满足视频处理在各个应用领域的需求。系统基于EG4S20现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)开发板进行开发,搭建基于Arm Cortex-M0的系统级芯片(System on Chip,SoC)架构,实现了多种图像信号处理(Image Signal Processing,ISP)算法。系统通过安全数字(Secure Digital,SD)存储卡读取原始视频数据,经过ISP硬件加速处理,通过高清多媒体接口(High Definition Multimedia Interface,HDMI)实时显示处理后的图像。系统集成了键盘、数码管和蜂鸣器模块,实现了智能化的视频处理和控制,极大地提高了处理效率和效果。

纵向框架连接系对露顶式弧形钢闸门静动力特性影响分析

弧形钢闸门是水利枢纽中重要的泄水建筑物,根据事故案例发现弧形钢闸门多因支臂失稳而发生破坏,布置支臂连接系在一定程度上可以增强闸门稳定性,但目前连接系种类众多且无明确规范布置方法。以露顶式三支臂弧门为研究对象,采用CAD-CAE联合仿真的数值模拟方法综合探究了不同形式连接系对该闸门静动力特性的影响。结果表明:连接系的布置可以显著提高闸门刚度,改变闸门结构应力分布,降低最大应力;支臂内部腹杆和斜杆对闸门静动力特性提升效果显著,应进行优先布置;在数值模拟中支臂连接系等构件对模拟结果影响较大,采用空间有限元法对弧形闸门支臂校核时应尽量避免对支臂连接系进行过度简化。研究成果对弧形钢闸门支臂连接系布置及有限元计算具有一定参考意义。

基于FPGA+ARM的视觉导航轮式机器人

根据自动运输的需求,以FPGA+ARM为核心,设计一种基于视觉导航的自主式轮式机器人,使用FPGA控制图像的实时采集、存储和显示,用ARM实现路径识别、通信并控制执行机构和传感器。路径识别的基本思想是采样二值化并去噪,再检测出场景中的路径,由路径跟踪模块进行导航计算。实验结果表明,该机器人的控制准确可靠,能正确地跟踪预先设置的引导轨线。

基于ARM-FPGA的NURBS插补嵌入式平台研究

针对非均匀有理B样条(Non-Uniform Rational B-Spline,NURBS)曲线高速高精加工过程中计算负载高的问题,提出基于ARM-FPGA嵌入式技术的NURBS曲线插补硬件平台,对硬件平台结构进行了设计,利用读写下降沿同步信号解决ARM与FPGA跨时钟域总线传输问题,自主开发了ARM-FPGA嵌入式硬件平台。该平台结构具有小型化、智能化特点,在硬件平台上经实际测试表明,ARM与FPGA之间数据传输稳定可靠,能有效降低单一处理器的计算负载。

基于ARM的远程自动控制计量闸门控制系统

介绍了一种远程自动控制计量闸门控制系统,设计了基于ARM的主控与存储电路、GPRS模块、LCD模块、太阳能供电系统及电压转换模块、数据采集接口、电机与限位开关接口电路、图像采集模块等的硬件平台,开发了闸门终端和控制中心应用软件,在不同灌区进行了闸门应用试验。试验结果表明:开发的远程自动控制与测流计量的一体化闸门控制系统运行稳定,测流精度高,操作简单,水情适应性强,可以满足灌区信息化建设的要求。

基于FPGA与ARM的智能合并单元设计

针对智能变电站信息数字化、功能集成化、结构紧凑化的要求,分析了IEC 60044-8、IEC 61850-9-1/2标准对合并单元的定义,在此基础上设计了一种基于现场可编程门阵列(field-programmable gate array,FPGA)与高级RISC微处理器(advanced RISC machines,ARM)的智能合并单元。辅处理器FPGA负责多路数据的同步接收,并集成逻辑判别机制软件实现母线的并列运行和切换;主处理器ARM负责FPGA的实时控制并将采样值按IEC 61850-9-2标准通过以太网发送,采用预配置采样值控制块实现采样值传输模型的灵活定义,避免了制造报文规范(manufacturing message specification,MMS)映射的实现困难。试验结果表明了设计方法的可行性和正确性。

闸门支臂结构合理形式研究及应用

针对斜支臂表孔弧形闸门中支臂结构易破坏及布置不尽合理等问题,采用空间体系法对斜支臂表孔弧形闸门支臂结构的布置形式进行系统研究。通过分析5种常用支臂结构形式对斜支臂表孔弧形闸门结构及支臂自身结构强度、刚度、稳定性和振动特性的影响,结合水工金属结构大数据技术,综合考虑闸门支臂在结构设计、制造加工、运输安装、运行维护等方面的优缺点,给出了表孔斜支臂弧形闸门支臂的合理结构形式,并阐明了支臂结构中竖撑和斜撑对支臂结构强度、刚度和稳定性的影响机理,研究成果经实际工程证明是合理的。

基于ARM与FPGA的数字通信实验系统设计与实现

文中以通信信号处理、专用集成电路设计、嵌入式系统开发等为基础,设计并实现了基于ARM与现场可编程逻辑门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)的数字通信综合实验系统,开发了大量通信类专用信号处理电路设计实验资源。以QPSK调制解调器设计实验为例,展示了该实验系统平台上的实验过程及思路。数字通信实验系统资源丰富,设计思路新颖,涵盖知识面广,实验内容灵活创新,增强了学生的创新意识,开拓了学生的专业视野,提高了学生的实践能力,使学生更全面地掌握面向实际应用的通信专业技术知识和项目开发流程。

运用FPGA+ARM的直线式时栅传感器的数据采集系统设计

利用时空转换思想,以时间基准测量空间位移量,借鉴国际上先进的位移测量技术手段,设计直线式时栅传感器高速实时数据采集系统。通过先进的RISC机器(Advanced RISC Machines,ARM)对现场可编程门阵列(Field Programmable Gate Array,FPGA)进行管理控制,利用嵌入式操作系统Linux软件编程,在FPGA上构建正弦信号发生器、NIOS_II软核处理器,完成高速数据采集,使系统具有更好的可靠性与实时性。实验表明:采用所设计的高速实时数据采集系统,最小分辨时间为2.44ns.解决了直线式时栅传感器处理速度和数据采集不匹配的问题,实现了直线式时栅传感器的实时误差修正与补偿,为高精度直线式时栅传感器的研制提供了技术支持。

一种基于PYNQ的神经网络加速系统

针对传统卷积神经网络计算复杂度高,耗时较长,难以应用到嵌入式移动端的问题,提出了一种以ZYNQ芯片作为主控的FPAG联合ARM实现的的神经网络加速系统。该系统的PL部分采用纯RTL开发,对卷积层的输入层和输出层进行了全并行化,对卷积窗口进行完全的展开,在一个时钟周期内可以同时完成81次乘法运算,同时对池化层和全连接层采用流水线的优化方式。相比常用的使用高层次综合工具进行优化的方法,该系统使用RTL语言从零开始设计卷积神经网络各个模块,进行了细粒度的优化,避免了冗余逻辑资源的产生,充分利用了片上资源。针对MINIST手写数字识别的网络模型,该系统的DSP利用率达到了95%,在100 MHz时钟频率下,硬件单帧图像处理时间仅为0.81 ms,功耗仅为1.601 W。

红外识别闸机控制系统的设计与实现

针对闸机通行逻辑算法数据处理复杂、实时性差等问题,设计红外识别闸机控制系统。该系统集成了通行逻辑、闸门控制、声光报警等功能;引入红外传感识别技术,结合旅客通行事件集,优化闸机通道传感器布局;基于位置识别思想,设计通行逻辑算法;采用32位AdvancedRISC Machine(ARM)微控制器,作为主控芯片。在国家铁路多个客运车站应用的结果表明,该系统误报率低,旅客行为检测精准,通行效率高,验证了其可靠性与实用性。

基于ARM的汽车CAN总线控制系统的研究与实现

采用ARM作为汽车计算机控制系统中的主控制器并兼作网关,利用ARM的高性能和可裁减性,构建高低速CAN总线通信控制网络和仪表控制,实现全部节点之间的数据共享以及相互之间的协同工作,并可在不同节点间实现高效数据传输。

核电站闸阀防转臂对阀杆稳定性的影响分析

近年来,国内外核电厂出现了多起电动楔形闸阀阀杆弯曲的缺陷。虽然阀杆的屈曲可以通过压杆稳定性分析方法进行校核,但国内对于承受额外弯矩的阀杆屈曲校核方法的研究却相对缺乏。因此,本论文针对这一问题展开了研究。防转臂是闸阀上一种常见结构件,但其设计不当可能会对阀杆的稳定性造成影响,本文对核电站闸阀防转臂的功能进行了说明,并对两种不同结构的防转臂(平衡型/非平衡型防转臂)对阀杆受压稳定性的影响进行分析,主要结论是非平衡型防转臂会在闸阀关闭时对阀杆引入一个额外弯矩,导致阀杆的压杆稳定性降低,使阀杆弯曲的受力阈值降低。对于额外引入弯矩时的阀杆屈曲校核问题,本文提供一种使用RCCM规范中ZVI2216篇的方法进行带额外弯矩的压杆稳定性校核方法,并按实际阀杆屈曲形貌给出长度系数在1~2间取值的建议。

基于ARM和DSP的可重构数控系统

针对柔性化制造的要求,构建了以ARM、DSP为基础的数控系统平台。该平台集成度高、稳定性强,能实现生产过程的高速度、高精度要求;同时巧妙利用SRAM解决了现场可编程门阵列(FPGA)动态重构中的重建时隙问题,实现了基于FOGA的可重构设计,提高了系统的柔性。在硬件基础上引入嵌入式实时操作系统RT-Linux,采用层次化软件设计,提高了数控系统运行的稳定性和任务调度的实时性。试验结果证明该方案是可行的。

斜支臂弧形闸门支铰偏转角计算公式推导

采用空间解析几何中两个平面之间夹角等于这两个平面法向量之间夹角的原理,推导出斜支臂弧形闸门支铰偏转角计算公式;该公式简洁明了并且计算量小,可为斜支臂弧形闸门的设计、加工提供参考,能提高计算的准确性。

巨型闸门关键技术研究及在白鹤滩水电站的应用

文章介绍了白鹤滩水电站巨型闸门和启闭机等金属结构设备的多种技术创新,包括超宽横向三支臂弧形闸门创新设计、193 m超高水头平面闸门优化设计、高水头弧形闸门充压式止水方案研究、超大容量弧形轨道门机设计研究、百万机组进水口液压启闭机启闭容量设计等。上述关键技术的创新攻关,保障了白鹤滩水电站的泄洪安全、引水发电安全,助力了电站成功投产运行。

基于FPGA+ARM的压电换能器阻抗测量系统设计

该文研制了一种基于现场可编程门阵列(FPGA)和ARM的压电换能器阻抗测量仪,介绍了矢量伏安法的阻抗测量方法,从压电换能器的等效电路出发,分析了换能器阻抗测量方法。设计了基于FPGA的直接数字式频率合成(DDS)信号发生电路,阻抗测量前端和相敏检波电路。通过ARM系统实现了换能器等效参数计算和导纳圆显示。实验表明,该装置结构简单,测量精度可靠,满足工程应用。

基于ARM和FPGA的弹丸测速系统设计

设计了一种基于ARM处理器和现场可编程门阵列(FPGA)的弹丸测速系统。充分利用FPGA的高速并行处理能力,进行多路触发电平的捕获,利用ARM进行逻辑控制与数据存储交互。实验结果表明:系统测速的精度在2%以内,满足实际工程应用的要求。

基于FPGA和ARM的多用户测试系统

针对现有异步转移模式测试仪器通用性弱、成本高等局限性,设计基于现场可编程门列阵和嵌入式ARM的多用户测试系统。采用基于Web的监控台,使得用户只要接入网络就能通过Web页面对待测设备进行测试,从而解决专用测试仪表不能多地多人同时测试的问题。测试结果表明,该设计具有体积小、成本低、设计灵活等特点,可以满足专用高速传输和交换设备的测试需求。

二龙山水库弧形闸门支臂稳定性分析与优化

陕西二龙山水库左岸泄水孔弧形闸门在泄洪启门过程中突然出现支臂失稳导致闸门破坏。为研究造成支臂失稳破坏的主因,对事故现场综合分析研判后采用基于ANSYS的静力学分析模块及线性特征值屈曲分析模块对闸门支臂进行强度和稳定性分析。结果表明闸门支臂构件的截面抗弯能力不足是造成支臂出现屈曲破坏的根本原因。在此基础上提出箱型梁支臂结构的改造建议,经过验证表明箱型梁结构支臂强度及稳定性有了较大提高,满足规范及安全运行要求。该方法对其他水利工程类似弧形闸门的安全评价与改造有一定的参考价值。