基于ColdFire微处理器的嵌入式谐波分析装置的研究与实现
发布时间：2020-12-05 02:47
随着技术的进步与人们需求的不断增加,嵌入式系统的应用范围不断增大,特别是在工业控制、消费电子、医疗电子等领域。另一方面,电力电子设备的广泛使用,在电力系统中产生了大量谐波,已经严重影响了电力系统的电能质量,在这种背景下,设计开发了一款基于32位ColdFire微处理器MCF5329和μClinux操作系统的嵌入式谐波分析装置。本文首先研究了嵌入式系统设计方法,特别是嵌入式系统的软硬件协同设计方法。软硬件划分作为软硬件协同设计的重要环节,直接影响嵌入式系统设计的性能、成本及功耗。通过分析嵌入式系统的特点,本文提出了在资源争用条件下,基于遗传算法的软硬件划分方法。其次,进行了嵌入式谐波分析装置的研究和设计。设计主要以ColdFire系列MCF5329微处理器为硬件核心,进行了硬件平台的模块化设计；同时,采用μClinux操作系统为软件平台,将嵌入式操作系统μClinux移植到MCF5329微处理器上,然后完成了谐波分析算法的实现。谐波分析算法是谐波分析的核心部分,本文对加窗插值快速傅里叶算法进行了较为深入地分析和研究,分析加Blackman-harris窗插值快速傅里叶算法的具体实现。仿真...
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外发展状况
1.3 本论文工作
第2章 嵌入式系统设计方法
2.1 嵌入式系统传统设计方法
2.1.1 嵌入式系统传统设计方法
2.1.2 嵌入式系统软硬件协同设计方法
2.2 基于含通讯时间的模型划分方法（NAP）
2.2.1 系统描述模型
2.2.2 算法思想
2.3 资源争用下软硬件划分
2.3.1 问题的由来
2.3.2 系统描述模型
2.3.3 基于穷举搜索算法的划分
2.3.4 基于遗传算法的划分
2.3.5 仿真分析
2.4 本章小结
第3章 电力谐波测量原理
3.1 谐波的基本概念
3.2 谐波分析方法
3.2.1 模拟滤波器谐波测量
3.2.2 基于瞬时无功功率的谐波测量
3.2.3 基于神经网络的谐波测量
3.2.4 利用小波分析方法进行谐波测量
3.3 加窗插值FFT分析方法研究
3.3.1 傅里叶变换
3.3.2 窗函数
3.3.3 双谱线插值
3.4 仿真分析
3.5 本章小结
第4章 系统硬件设计
4.1 系统总体方案设计
4.1.1 系统需求分析
4.1.2 系统的硬件设计
4.1.3 系统的软件设计
4.2 系统处理器模块
4.2.1 嵌入式处理器ColdFire
4.2.2 MCF5329EVB主要外设
4.2.3 MCF5329微处理器特性
4.3 信号调理模块设计
4.4 数据采集模块设计
4.4.1 数据采集原理
4.4.2 A/D与MCF5329EVB接口电路
4.5 本章小结
第5章 系统软件设计
5.1 嵌入式操作系统
5.1.1 μClinux嵌入式操作系统
5.1.2 LTIB工具
5.1.3 μClinux的移植
5.2 系统主程序设计
5.3 数据采集
5.4 数据处理模块
5.5 通讯模块
5.6 系统测试与分析
5.6.1 测试环境
5.6.2 测试平台
5.6.3 测试结果
5.7 本章小结
第6章 总结
参考文献
致谢
作者攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Nuttall窗双谱线插值FFT的电力谐波分析方法[J]. 卿柏元,滕召胜,高云鹏,温和. 中国电机工程学报. 2008(25)
[2]New Model and Algorithm for Hardware/Software Partitioning[J]. 武继刚,Thambipillai Srikanthan,邹广伟. Journal of Computer Science & Technology. 2008(04)
[3]基于Blankman-harris窗的加窗FFT插值修正算法[J]. 许珉,张鸿博. 郑州大学学报(工学版). 2005(04)
[4]嵌入式系统在资源争用条件下的软硬件划分[J]. 吴百锋,彭澄廉,朱琦,孙晓光. 计算机辅助设计与图形学学报. 2005(04)
[5]实数编码遗传算法的评述[J]. 田小梅,龚静. 湖南环境生物职业技术学院学报. 2005(01)
[6]电网谐波检测方法的综述[J]. 李圣清,朱英浩,周有庆,何立志. 高电压技术. 2004(03)
[7]电力系统谐波检测方法及其实现技术的发展[J]. 粟时平,郑小平,金维宇. 电气开关. 2004(01)
[8]新型在线实时电能质量监测设备的设计[J]. 段成刚,欧阳森,宋政湘,陈德桂,王建华. 电网技术. 2004(02)
[9]供电系统谐波的产生、危害及其防护对策[J]. 郎维川. 高电压技术. 2002(06)
本文编号：2898723
【文章来源】：东北大学辽宁省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：76 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 课题研究背景及意义
1.2 国内外发展状况
1.3 本论文工作
第2章 嵌入式系统设计方法
2.1 嵌入式系统传统设计方法
2.1.1 嵌入式系统传统设计方法
2.1.2 嵌入式系统软硬件协同设计方法
2.2 基于含通讯时间的模型划分方法（NAP）
2.2.1 系统描述模型
2.2.2 算法思想
2.3 资源争用下软硬件划分
2.3.1 问题的由来
2.3.2 系统描述模型
2.3.3 基于穷举搜索算法的划分
2.3.4 基于遗传算法的划分
2.3.5 仿真分析
2.4 本章小结
第3章 电力谐波测量原理
3.1 谐波的基本概念
3.2 谐波分析方法
3.2.1 模拟滤波器谐波测量
3.2.2 基于瞬时无功功率的谐波测量
3.2.3 基于神经网络的谐波测量
3.2.4 利用小波分析方法进行谐波测量
3.3 加窗插值FFT分析方法研究
3.3.1 傅里叶变换
3.3.2 窗函数
3.3.3 双谱线插值
3.4 仿真分析
3.5 本章小结
第4章 系统硬件设计
4.1 系统总体方案设计
4.1.1 系统需求分析
4.1.2 系统的硬件设计
4.1.3 系统的软件设计
4.2 系统处理器模块
4.2.1 嵌入式处理器ColdFire
4.2.2 MCF5329EVB主要外设
4.2.3 MCF5329微处理器特性
4.3 信号调理模块设计
4.4 数据采集模块设计
4.4.1 数据采集原理
4.4.2 A/D与MCF5329EVB接口电路
4.5 本章小结
第5章 系统软件设计
5.1 嵌入式操作系统
5.1.1 μClinux嵌入式操作系统
5.1.2 LTIB工具
5.1.3 μClinux的移植
5.2 系统主程序设计
5.3 数据采集
5.4 数据处理模块
5.5 通讯模块
5.6 系统测试与分析
5.6.1 测试环境
5.6.2 测试平台
5.6.3 测试结果
5.7 本章小结
第6章 总结
参考文献
致谢
作者攻读硕士学位期间发表的论文
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于Nuttall窗双谱线插值FFT的电力谐波分析方法[J]. 卿柏元,滕召胜,高云鹏,温和. 中国电机工程学报. 2008(25)
[2]New Model and Algorithm for Hardware/Software Partitioning[J]. 武继刚,Thambipillai Srikanthan,邹广伟. Journal of Computer Science & Technology. 2008(04)
[3]基于Blankman-harris窗的加窗FFT插值修正算法[J]. 许珉,张鸿博. 郑州大学学报(工学版). 2005(04)
[4]嵌入式系统在资源争用条件下的软硬件划分[J]. 吴百锋,彭澄廉,朱琦,孙晓光. 计算机辅助设计与图形学学报. 2005(04)
[5]实数编码遗传算法的评述[J]. 田小梅,龚静. 湖南环境生物职业技术学院学报. 2005(01)
[6]电网谐波检测方法的综述[J]. 李圣清,朱英浩,周有庆,何立志. 高电压技术. 2004(03)
[7]电力系统谐波检测方法及其实现技术的发展[J]. 粟时平,郑小平,金维宇. 电气开关. 2004(01)
[8]新型在线实时电能质量监测设备的设计[J]. 段成刚,欧阳森,宋政湘,陈德桂,王建华. 电网技术. 2004(02)
[9]供电系统谐波的产生、危害及其防护对策[J]. 郎维川. 高电压技术. 2002(06)
本文编号：2898723
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jisuanjikexuelunwen/2898723.html
