基于可重用技术的介质损耗数据采集设计

论文摘要

可重用设计方法是以IP复用和IP设计为基础的一种有效的设计方法与先进的设计理念,它将传统的停留在板级设计层面的嵌入式系统硬件设计提升到基于可编程逻辑芯片上的系统级设计。可重用设计方法的引入大大缩短了基于可编程逻辑器件的嵌入式系统设计周期,更为科研院所将独创的算法模型迅速转化为IP核,加以推广应用和知识产权保护提供一个良好的途径,成为设计系统原型的首选方式。本文将可重用设计方法成功地应用到实际科研项目——基于FPGA及IP软核的介质损耗数据采集系统。分析了可重用设计方法在嵌入式系统设计中的重要作用,介绍了电容型设备介质损耗检测原理,深入分析了影响在线检测的因素,并确定了数据采集系统设计方案。在方案设计的基础上,从系统级设计和功能模块级设计的角度详细介绍了构成系统的外围电路设计,FPGA内部逻辑的定制,以及基于NiosⅡ处理器的软件设计,并对系统硬件的抗干扰设计进行了简要叙述,最终设计并实现了基于FPGA及IP软核的介质损耗数据采集系统。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 可重用设计概述
• 1.2 可重用设计方法与嵌入式系统设计
• 1.2.1 嵌入式系统概况
• 1.2.2 嵌入式系统实现方式
• 1.3 介质损耗检测技术
• 1.3.1 国内外研究现状
• 1.3.2 可重用设计在系统中的应用意义
• 1.4 论文工作的主要内容和章节安排
• 第二章 基于 FPGA 和 NiosⅡ的可重用设计方法
• 2.1 FPGA的设计方法及可重用技术
• 2.1.1 FPGA技术
• 2.1.2 FPGA设计方法
• 2.1.3 基于FPGA的可重用设计模式
• 2.2 NiosⅡ的设计方法
• 2.2.1 NiosⅡ软核处理器
• 2.2.2 Avalon总线，HAL库和自定义指令
• 2.2.3 基于NiosⅡ的嵌入式系统开发流程
• 2.3 本章小结
• 第三章 基于 FPGA 及 NiosⅡ的系统方案设计
• 3.1 介质损耗检测
• 3.1.1 介质损耗检测原理
• 3.1.2 介质损耗检测系统工作原理
• 3.2 介质损耗数据采集系统设计要求
• 3.2.1 设计要求
• 3.2.2 影响测量的因素
• 3.3 介质损耗数据采集系统方案设计
• 3.3.1 通信技术的选择
• 3.3.2 数据采集系统方案设计
• 3.4 本章小结
• 第四章 数据采集系统硬件设计及实现
• 4.1 工作原理
• 4.2 同步采样模块设计
• 4.2.1 输入低通滤波器
• 4.2.2 A/D转换的器件选型及应用
• 4.2.3 信号整形模块
• 4.3 FPGA内部逻辑及配置
• 4.3.1 AD控制逻辑
• 4.3.2 测频逻辑
• 4.4 通信模块设计
• 4.4.1 GPRS模块
• 4.4.2 GPS模块
• 4.5 硬件抗干扰设计
• 4.6 本章小结
• 第五章 数据采集系统软件设计
• 5.1 系统软件功能
• 5.2 IP软核模块定制
• 5.3 应用程序设计与实现
• 5.3.1 算法设计与实现
• 5.3.2 软件宏定义与主要功能函数说明
• 5.3.3 应用软件模块设计
• 5.4 本章小结
• 第六章 实验结果
• 一、实验过程包括两个步骤
• 二、测量得到数据分析如下
• 第七章 总结与展望
• 致谢
• 参考文献
• 作者攻读硕士期间的研究成果
• 作者攻读硕士期间参加的科研项目