matlab中實現(xiàn)雷達信號處理，雷達仿真中會用到的
上傳時間： 2013-04-24
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在能源枯竭及環(huán)境污染問題日益嚴重的今天，光伏發(fā)電是未來可再生能源應(yīng)用的一種重要方法。本文以光伏逆變技術(shù)為研究對象，對光伏系統(tǒng)最大功率點跟蹤方法、光伏智能充電控制策略、光伏并網(wǎng)系統(tǒng)拓撲結(jié)構(gòu)與控制方法、光伏并網(wǎng)與有源濾波統(tǒng)一控制方法等問題進行了深入研究。 在擾動觀測法的基礎(chǔ)上，提出了一種直接電流控制最大功率點跟蹤方法，通過檢測變換器輸出電流進行最大功率點跟蹤控制，簡化控制算法，同時省去了擾動觀測法中的電壓和電流傳感器，降低系統(tǒng)成本。 研究了一種實用的光伏系統(tǒng)蓄電池充電控制策略，將最大功率點跟蹤與智能充電控制有機結(jié)合在一起，充分利用光伏電池的輸出功率，縮短充電時間，提高充電效率；研究了一種全數(shù)字式逆變器，通過電壓有效值外環(huán)和瞬時值內(nèi)環(huán)的雙閉環(huán)控制，既能保證系統(tǒng)輸出電壓的穩(wěn)態(tài)精度，又能保證瞬變負載條件下的動態(tài)特性。研制了一套3kW光伏獨立發(fā)電系統(tǒng)并進行了實驗驗證。 針對住宅型光伏并網(wǎng)逆變器體積小、性能價格比高的要求，研究了一種基于導(dǎo)抗變換器的并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)，相比于傳統(tǒng)電流型逆變器，本拓撲省去了笨重的電抗器，同時利用高頻變壓器進行能量傳遞和電氣隔離，進一步降低了系統(tǒng)損耗和體積，降低系統(tǒng)成本。 經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，由于導(dǎo)抗變換器的固有特性，采用傳統(tǒng)的SPWM調(diào)制方法將導(dǎo)致并網(wǎng)逆變器輸出平頂飽和的非正弦電流，造成對電網(wǎng)的諧波污染，提出了一種新型改進調(diào)制模式。該方法可以實現(xiàn)高功率因數(shù)、低諧波并網(wǎng)發(fā)電。根據(jù)上述理論分析，研制了一臺3kW單相光伏并網(wǎng)逆變器，實驗結(jié)果驗證了理論分析的正確性。 研究了一種三相電流型并網(wǎng)逆變器拓撲結(jié)構(gòu)及其控制方法，采用改進調(diào)制模式對其進行控制，在諧波抑制方面取得了滿意的效果。提出的三相并網(wǎng)逆變方案，相比于傳統(tǒng)三相并網(wǎng)逆變器，具有如下顯著優(yōu)點：系統(tǒng)中任意一相都是一個獨立的子系統(tǒng)，不受其它相影響，即使在某一相或某兩相損壞的情況下，剩余相也能正常運行，增加了系統(tǒng)的冗余性；在三相電網(wǎng)不平衡情況下，本方法也能提供穩(wěn)定的三相電流，增加系統(tǒng)抗電網(wǎng)波動能力。初看起來本方案使用的導(dǎo)抗變換器和變壓器有3套，但是每相承受的功率容量只有系統(tǒng)總功率的三分之一，這樣可以選用較小容量的器件，有利于高頻電感和變壓器的制作和生產(chǎn)。提出了一種基于導(dǎo)抗變換器的三相電流型逆變器實現(xiàn)方案，利用導(dǎo)抗變換器將輸入直流電壓變換為高頻正弦電流，經(jīng)高頻變壓器隔離及電流等級變換后進行裂相調(diào)制，輸出為三相正弦電流。該方法不僅省去了傳統(tǒng)電流型逆變器直流側(cè)電抗器，而且采用高頻變換進行功率傳輸，減小了隔離變壓器及輸出濾波器的體積，有利于裝置的小型化和降低成本。 針對光伏電池輸出電壓較低的問題，研究了一種單級式三相升壓型并網(wǎng)逆變器，通過一級變換同時實現(xiàn)升壓和DC/AC變換功能，并且提出了一種基于DSP芯片的控制策略，本方法僅用一個電壓傳感器就能替代原先的三個電壓傳感器：每個載波周期短路相只進行一次開關(guān)動作，同時任何時刻只有2個開關(guān)管導(dǎo)通，可有效降低系統(tǒng)的開關(guān)損耗和導(dǎo)通損耗；由于采用DSP控制，具有控制靈活、穩(wěn)定性高、成本低、并網(wǎng)電能質(zhì)量好，便于功率調(diào)節(jié)等優(yōu)點。 提出了一種光伏并網(wǎng)與有源濾波兼用的統(tǒng)一控制策略，在同一套裝置上既實現(xiàn)光伏并網(wǎng)發(fā)電，又實現(xiàn)諧波補償，克服目前的光伏發(fā)電裝置白天發(fā)電、夜間停機的不足，提高系統(tǒng)利用率。詳細分析了無功電流和諧波電流的檢測方法、光伏并網(wǎng)發(fā)電有功指令電流的生成方法及電流環(huán)控制器和電壓環(huán)控制器的設(shè)計方法，并對光伏并網(wǎng)發(fā)電與有源濾波統(tǒng)一控制模式和單一有源濾波模式進行了討論，仿真和實驗結(jié)果驗證了所提出的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及控制策略的正確性和可行性。
標簽： 光伏發(fā)電系統(tǒng) 逆變 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-04-24
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在圖像處理、數(shù)據(jù)傳輸、雷達接收等現(xiàn)代信號處理領(lǐng)域，對信號處理的穩(wěn)定性、實時性和靈活性都有很高的要求。FIR數(shù)字濾波器因其線性相位特性滿足了現(xiàn)代信號處理領(lǐng)域?qū)V波器的高性能要求，成為應(yīng)用最廣泛的數(shù)字濾波器之一。高密度的FPGA兼顧實時性和靈活性，為FIR數(shù)字濾波器的實現(xiàn)提供了強大的硬件支持。 現(xiàn)今FIR數(shù)字濾波器的FPGA實現(xiàn)方法中最常用的是基于DA的實現(xiàn)方法和基于CSD編碼的實現(xiàn)方法，本文對這兩種實現(xiàn)方法進行了深入的探討，并進行了一定的改進。本論文所做的主要工作和創(chuàng)新如下： 1、對FIR數(shù)字濾波器的硬件實現(xiàn)方法進行了理論研究，其中著重對并行FIR數(shù)字濾波器的實現(xiàn)方法進行了深入探討并提出了一個改進的實現(xiàn)方法：基于CSD-DA的改進實現(xiàn)方法。這個實現(xiàn)方法在一定情況下比單純的基于CSD編碼的實現(xiàn)方法和基于DA的實現(xiàn)方法都要節(jié)約芯片面積。 2、經(jīng)過電路建模和數(shù)學(xué)推導(dǎo)提出了“CSD-DA擇優(yōu)比較法”。該比較法可以從基于CSD編碼的實現(xiàn)方法、基于DA的實現(xiàn)方法以及基于CSD-DA的改進實現(xiàn)方法中較精確的選擇出最佳實現(xiàn)方法。 3、用Cyclone EPEC6Q240C8芯片和音頻編解碼芯片TLV320AIC23B實現(xiàn)了一個可以濾除音頻信號中高頻噪聲的音頻FIR數(shù)字低通濾波器。
標簽： FPGA FIR 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-06-07
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IIR數(shù)字濾波器是沖激響應(yīng)為無限長的一類數(shù)字濾波器，是電子、通信及信號處理領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容，國內(nèi)外學(xué)者對IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計進行了大量研究。其中，進化算法優(yōu)化設(shè)計IIR數(shù)字濾波器雖然取得了一定的效果，但是其也有自身的一些不足；另外，基于粒子群算法以及人工魚群算法的IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計也取得了較好的效果。但這些方法都是將多目標優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標優(yōu)化問題，這種方法是將每個目標賦一個權(quán)值，然后將這些賦了權(quán)值的目標相加，把相加的結(jié)果作為目標函數(shù)，在此基礎(chǔ)上尋找目標函數(shù)的最小值，這樣做造成的問題是可能將其中的任何一種滿足目標函數(shù)值最小的情況作為最優(yōu)解，但實際上得到的不一定是最優(yōu)解。也就是說，單目標的方法難以區(qū)分哪一種情況為最優(yōu)解，這樣的尋優(yōu)模型從理論上來說是難以得到最優(yōu)解的。另外，在將多目標轉(zhuǎn)化為單目標時，各個目標的權(quán)值難以確定，而且最終只能得到唯一解。針對這些問題，本文在研究傳統(tǒng)遺傳算法、進化規(guī)劃算法以及量子遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化設(shè)計的基礎(chǔ)上，將重點研究IIR數(shù)字濾波器的粒子進化規(guī)劃優(yōu)化、遺傳多目標優(yōu)化以及量子多目標優(yōu)化。另外，由于在通信系統(tǒng)中IIR數(shù)字濾波器有廣泛應(yīng)用，并且大量采用FPGA實現(xiàn)，多目標優(yōu)化方法得到的濾波器性能也值得驗證，因此，對多目標優(yōu)化方法得到的IIR數(shù)字濾波器系數(shù)進行FPGA仿真驗證有重要的現(xiàn)實意義。 @@ 論文的主要工作及研究成果具體如下： @@ 1.分析IIR數(shù)字濾波器的數(shù)學(xué)模型及其優(yōu)化設(shè)計的參數(shù)；針對低通IIR數(shù)字濾波器，采用遺傳算法及量子遺傳算法對其進行優(yōu)化設(shè)計，并給出相應(yīng)的仿真結(jié)果及分析。 @@ 2.針對使用進化規(guī)劃算法優(yōu)化設(shè)計IIR數(shù)字濾波器時容易陷入局部極值的問題，研究粒子進化規(guī)劃算法，并將其應(yīng)用于IIR數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計，該算法將粒子群優(yōu)化算法與進化規(guī)劃算法相結(jié)合，繼承了粒子群算法局部搜索能力強和進化規(guī)劃算法遺傳父代優(yōu)良基因能力強的優(yōu)點。將這種新的粒子進化規(guī)劃算法應(yīng)用于IIR低通、高通、帶通、帶阻數(shù)字濾波器的優(yōu)化設(shè)計，顯示了較好的效果。 @@ 3.優(yōu)化設(shè)計IIR數(shù)字濾波器時，通常將多目標轉(zhuǎn)化為單目標的優(yōu)化問題，這種方法雖然設(shè)計簡單，但是在將多目標轉(zhuǎn)化為單目標時，各個目標的權(quán)值難以確定，而且最終只能得到唯一解，不能提供更多的有效解給決策者。針對常 用基于單目標優(yōu)化算法的不足，在分析IIR數(shù)字濾波器優(yōu)化模型和待優(yōu)化參數(shù)的基礎(chǔ)上，本文研究遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器多目標優(yōu)化設(shè)計方法，該方法將多個目標值直接映射到適應(yīng)度函數(shù)中，通過比較函數(shù)值的占優(yōu)關(guān)系來搜索問題的有效解集，使用這種方法可以求得一組有效解，并且將多目標轉(zhuǎn)化為單目標的優(yōu)化方法得到的唯一解也能被包括在這一組有效解中。@@ 4.將量子遺傳算法應(yīng)用于IIR數(shù)字濾波器多目標優(yōu)化設(shè)計，研究量子遺傳算法的IIR數(shù)字濾波器多目標優(yōu)化設(shè)計方法，并將優(yōu)化結(jié)果與傳統(tǒng)遺傳算法的多目標優(yōu)化方法進行了比較。仿真結(jié)果表明，在對同一種濾波器進行優(yōu)化設(shè)計時，使用該方法得到的結(jié)果通帶波動更小，過渡帶更窄，阻帶衰減也更大。 @@ 5.針對IIR數(shù)字濾波器的硬件實現(xiàn)問題，在對IIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)特征進行分析的基礎(chǔ)上，分別采用遺傳多目標優(yōu)化方法量子多目標方法優(yōu)化設(shè)計IIR數(shù)字濾波器的系數(shù)，然后針對兩組系數(shù)進行了FPGA( Field-Programmable GateArray，現(xiàn)場可編程門陣列)仿真驗證，并對兩種結(jié)果進行了對比分析。 @@關(guān)鍵詞：IIR數(shù)字濾波器；優(yōu)化設(shè)計
標簽： FPGA IIR 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-06-09
上傳用戶：熊少鋒
單片機論文資料，精華中的精華，保證你下的不后悔，做畢設(shè)必備的資料..,歡迎下載
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：edisonfather
現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)是可編程邏輯器件的一種，它的出現(xiàn)是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計與制造集成電路的任務(wù)已不完全由半導(dǎo)體廠商來獨立承擔(dān)。系統(tǒng)設(shè)計師們更愿意自己設(shè)計專用集成電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)．芯片，而且希望ASIC的設(shè)計周期盡可能短，最好是在實驗室里就能設(shè)計出合適的ASIC芯片，并且立即投入實際應(yīng)用之中。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地運用于通信領(lǐng)域、消費類電子和車用電子。 本文中涉及的I/O端口模塊是FPGA中最主要的幾個大模塊之一，它的主要作用是提供封裝引腳到CLB之間的接口，將外部信號引入FPGA內(nèi)部進行邏輯功能的實現(xiàn)并把結(jié)果輸出給外部電路，并且根據(jù)需要可以進行配置來支持多種不同的接口標準。FPGA允許使用者通過不同編程來配置實現(xiàn)各種邏輯功能，在IO端口中它可以通過選擇配置方式來兼容不同信號標準的I/O緩沖器電路。總體而言，可選的I/O資源的特性包括：IO標準的選擇、輸出驅(qū)動能力的編程控制、擺率選擇、輸入延遲和維持時間控制等。 本文是關(guān)于FPGA中多標準兼容可編程輸入輸出電路(Input/Output Block)的設(shè)計和實現(xiàn)，該課題是成都華微電子系統(tǒng)有限公司FPGA大項目中的一子項，目的為在更新的工藝水平上設(shè)計出能夠兼容單端標準的I/O電路模塊；同時針對以前設(shè)計的I/O模塊不支持雙端標準的缺點，要求新的電路模塊中擴展出雙端標準的部分。文中以低壓雙端差分標準(LVDS)為代表構(gòu)建雙端標準收發(fā)轉(zhuǎn)換電路，與單端標準比較，LVDS具有很多優(yōu)點： (1)LVDS傳輸?shù)男盘枖[幅小，從而功耗低，一般差分線上電流不超過4mA，負載阻抗為100Ω。這一特征使它適合做并行數(shù)據(jù)傳輸。 (2)LVDS信號擺幅小，從而使得該結(jié)構(gòu)可以在2.5V的低電壓下工作。 (3)LVDS輸入單端信號電壓可以從0V到2.4V變化，單端信號擺幅為400mV，這樣允許輸入共模電壓從0.2V到2.2V范圍內(nèi)變化，也就是說LVDS允許收發(fā)兩端地電勢有±1V的落差。 本文采用0.18μm1.8V/3.3V混合工藝，輔助Xilinx公司FPGA開發(fā)軟件ISE，設(shè)計完成了可以用于Virtex系列各低端型號FPGA的IOB結(jié)構(gòu)，它有靈活的可配置性和出色的適應(yīng)能力，能支持大量的I/O標準，其中包括單端標準，也包括雙端標準如LVDS等。它具有適應(yīng)性的優(yōu)點、可選的特性和考慮到被文件描述的硬件結(jié)構(gòu)特征，這些特點可以改進和簡化系統(tǒng)級的設(shè)計，為最終的產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。設(shè)計中對包括20種IO標準在內(nèi)的各電器參數(shù)按照用戶手冊描述進行仿真驗證，性能參數(shù)已達到預(yù)期標準。
上傳時間： 2013-05-15
上傳用戶：shawvi
軟件無線電思想的出現(xiàn)帶來了接收機實現(xiàn)方式的革新。隨著近年來軟件無線電理論和應(yīng)用趨于成熟與完善，軟件無線電技術(shù)已經(jīng)被越來越廣泛地應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)和電子測量測試儀器中。數(shù)字下變頻技術(shù)作為軟件無線電的核心技術(shù)之一，在頻譜分析儀中也得到了越來越普遍的應(yīng)用。 本人參與的手持式頻譜分析儀項目采用的是中頻數(shù)字化實現(xiàn)方式，可滿足輕巧，可重配置和低功耗的需求。數(shù)字化中頻的關(guān)鍵部件數(shù)字下變頻器DDC采用的是Intersil公司的ISL5216，這個器件和高性能FPGA共同組成手持頻譜儀的數(shù)字信號處理前端。這個數(shù)字前端就手持頻譜分析儀來說存在一定的局限性，ISL5216的信號處理帶寬單通道為1 MHz，4個通道級聯(lián)為3MHz，未能滿足譜儀分析帶寬日益增加的需求；系統(tǒng)集成度不高，ISL5216的功能要是集成到FPGA，可進一步提高系統(tǒng)集成度，降低物料成本和系統(tǒng)功耗。基于以上兩個方面的考慮，現(xiàn)正以手持頻譜分析儀項目為依托，基于Xilinx Spartan3A-DSP系列FPGA實現(xiàn)高速高處理帶寬的DDC。 本論文首先描述了數(shù)字下變頻基本理論和結(jié)構(gòu)，對完成各級數(shù)字信號處理所涉及的數(shù)字正交變換、CORDIC算法、CIC、HB、多相濾波等關(guān)鍵算法做了適當(dāng)介紹；然后介紹了當(dāng)前主流FPGA的數(shù)字信號處理特性和其內(nèi)部的DSP資源。接著詳細描述了數(shù)控振蕩器NCO、復(fù)數(shù)數(shù)字混頻器MIXER、5級CIC濾波器、5級HB濾波器和255階可編程FIR的設(shè)計和實現(xiàn)，并對各個模塊的不同實現(xiàn)方式作了對比和仿真測試數(shù)據(jù)作了分析。最后介紹了所設(shè)計DDC在手持頻譜分析儀中的主要應(yīng)用。
上傳時間： 2013-04-24
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當(dāng)今，移動通信正處于向第四代通信系統(tǒng)發(fā)展的階段，OFDM技術(shù)作為第四代數(shù)字移動通信(4G)系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一，被包括LTE在內(nèi)的眾多準4G協(xié)議所采用。IDFT/DFT作為OFDM系統(tǒng)中的關(guān)鍵功能模塊，其精度對基帶解調(diào)性能產(chǎn)生著重大的影響，尤其對LTE上行所采用的SC_FDMA更是如此。為了使定點化IDFT/DFT達到較好的性能，本文采用數(shù)字自動增益控制(DAGC)技術(shù)，以解決過大輸入信號動態(tài)范圍所造成的IDFT/DFT輸出信噪比(SNR)惡化問題。 首先，本文簡單介紹了較為成熟的AAGC(模擬AGC)技術(shù)，并重點關(guān)注近年來為了改善其性能而興起的數(shù)字化AGC技術(shù)，它們主要用于壓縮ADC輸入動態(tài)范圍以防止其飽和。針對基帶處理中具有累加特性的定點化IDFT/DFT技術(shù)，進一步分析了AAGC技術(shù)和基帶DAGC在實施對象，實現(xiàn)方法等上的異同點，指出了基帶DAGC的必要性。 其次，根據(jù)LTE協(xié)議，搭建了從調(diào)制到解調(diào)的基帶PUSCH處理鏈路，并針對基于DFT的信道估計方法的缺點，使用簡單的兩點替換實現(xiàn)了優(yōu)化，通過高斯信道下的MATLAB仿真，證明其可以達到理想效果。仿真結(jié)果還表明，在不考慮同步問題的高斯信道下，本文所搭建的基帶處理鏈路，采用64QAM進行調(diào)制，也能達到在SNR高于17dB時，硬判譯碼結(jié)果為極低誤碼率(BER)的效果。 再次，在所搭建鏈路的基礎(chǔ)上，通過理論分析和MATLAB仿真，證明了包括時域和頻域DAGC在內(nèi)的基帶DAGC具有穩(wěn)定接收鏈路解調(diào)性能的作用。同時，通過對幾種DAGC算法的比較后，得到的一套適用于實現(xiàn)的基帶DAGC算法，可以使IDFT/DFT的輸出SNR處于最佳范圍，從而滿足LTE系統(tǒng)基帶解調(diào)的要求。針對時域和頻域DAGC的差異，分別選定移位和加法，以及查表的方式進行基帶DAGC算法的實現(xiàn)。 最后，本文對選定的基帶DAGC算法進行了FPGA設(shè)計，仿真、綜合和上板結(jié)果說明，時域和頻域DAGC實現(xiàn)方法占用資源較少，容易進行集成，能夠達到的最高工作頻率較高，完全滿足基帶處理的速率要求，可以流水處理每一個IQ數(shù)據(jù)，使之滿足基帶解調(diào)性能。
上傳時間： 2013-05-17
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作為電子類專業(yè)學(xué)生，實驗是提高學(xué)生對所學(xué)知識的印象以及發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的能力，增加學(xué)生動手能力的必須環(huán)節(jié)。本設(shè)計的目的就是開發(fā)一套滿足學(xué)生實驗需求的信號源，基于此目的本信號源并不需要突出的性能，但經(jīng)濟上要求低成本，同時要求操作簡單，能夠輸出多種波形，并且利于學(xué)生在此平臺上認識信號源原理，同時方便在此平臺上進行拓展開發(fā)。 設(shè)計中運用虛擬儀器技術(shù)將計算機屏幕作為儀器面板，采用EPP接口，同時在FPGA上開發(fā)控制電路，為后續(xù)開發(fā)留下了空間，同時節(jié)省了成本。本設(shè)計采用地址線16位，數(shù)據(jù)線12位的靜態(tài)RAM作為信號源的波形存儲器，后端采用兩種濾波類型對需要濾波的信號進行濾波。啟動信號時軟件需要先將波形數(shù)據(jù)預(yù)存在存儲器中便于調(diào)用，最后得到的結(jié)果基本滿足教學(xué)實驗的需求。 本文結(jié)構(gòu)上首先介紹了直接采用DDS芯片制作信號源的利弊，及作者采用這種設(shè)計的初衷，然后介紹了信號源的整體結(jié)構(gòu)，總體模塊。以下章節(jié)首先介紹FPGA內(nèi)部設(shè)計，包括總體結(jié)構(gòu)和幾大部分模塊，包括：時鐘產(chǎn)生電路，相位累加器，數(shù)據(jù)輸入控制電路，濾波器控制電路，信號源啟動控制電路。 然后介紹了其他模塊的設(shè)計，包括存儲器選擇，幅度控制電路的設(shè)計以及濾波器電路的設(shè)計，本設(shè)計的幅度控制采用兩級DA級聯(lián)，以及后端電阻分壓網(wǎng)絡(luò)調(diào)節(jié)的方式進行設(shè)計，提高了幅度調(diào)節(jié)的范圍。對于濾波器的設(shè)計，依據(jù)不同的信號頻率，分成了4個部分，對于500K以下的信號采用的是二階巴特沃斯有源低通濾波，對于500K以上至5M以下信號采用的五階RC低通濾波器。 在軟件設(shè)計部分，分成兩個部分，對于底層驅(qū)動程序采用以Labwindows/CVI為平臺進行開發(fā)，利用其編譯和執(zhí)行速度快，并且和LabVIEW能夠很好連接的特性。對于上層控制軟件，采用以LabVIEW為平臺進行開發(fā)，充分利用其圖化設(shè)計，易于擴展。 論文最后對所做工作進行了總結(jié)，提出了進一步改進的方向。
上傳時間： 2013-04-24
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FPGA作為新一代集成電路的出現(xiàn)，引起了數(shù)字電路設(shè)計的巨大變革。隨著FPGA工藝的不斷更新與改善，越來越多的用戶與設(shè)計公司開始使用FPGA進行系統(tǒng)開發(fā)，因此，PFAG的市場需求也越來越高，從而使得FPGA的集成電路板的工藝發(fā)展也越來越先進，在如此良性循環(huán)下，不久的將來，F(xiàn)PGA可以主領(lǐng)集成電路設(shè)計領(lǐng)域。正是由于FPGA有著如此巨大的發(fā)展前景與市場吸引力，因此，本文采用FPGA作為電路設(shè)計的首選。 @@ 隨著FPGA的開發(fā)技術(shù)日趨簡單化、軟件化，從面向硬件語言的VHDL、VerilogHDL設(shè)計語言，到現(xiàn)在面向?qū)ο蟮腟ystem Verilog、SystemC設(shè)計語言，硬件設(shè)計語言開始向高級語言發(fā)展。作為一個軟件設(shè)計人員，會很容易接受面向?qū)ο蟮恼Z言。現(xiàn)在軟件的設(shè)計中，算法處理的瓶頸就是速度的問題，如果采用專用的硬件電路，可以解決這個問題，本文在第一章第二節(jié)詳細介紹了軟硬結(jié)合的開發(fā)優(yōu)勢。另外，在第一章中還介紹了知識產(chǎn)權(quán)核心（IP Core）的發(fā)展與前景，特別是IP Core中軟核的設(shè)計與開發(fā)，許多FGPA的開發(fā)公司開始爭奪軟核的開發(fā)市場。 @@ 數(shù)字電路設(shè)計中最長遇到的就是通信的問題，而每一種通信方式都有自己的協(xié)議規(guī)范。在CPU的設(shè)計中，由于需要高速的處理速度，因此其內(nèi)部都是用并行總線進行通信，但是由于集成電路資源的問題，不可能所有的外部設(shè)備都要用并行總線進行通信，因此其外部通信就需要進行串行傳輸。又因為需要連接的外部設(shè)備的不同，因此就需要使用不同的串行通信接口。本文主要介紹了小型CPU中常用的三種通信協(xié)議，那就是SPI、I2C、UART。除了分別論述了各自的通信原理外，本文還特別介紹了一個小型CPU的內(nèi)部構(gòu)造，以及這三個通信協(xié)議在CPU中所處的位置。 @@ 在硬件的設(shè)計開發(fā)中，由于集成電路本身的特殊性，其開發(fā)流程也相對的復(fù)雜。本文由于篇幅的問題，只對總的開發(fā)流程作了簡要的介紹，并且將其中最復(fù)雜但是又很重要的靜態(tài)時序分析進行了詳細的論述。在通信協(xié)議的開發(fā)中，需要注意接口的設(shè)計、時序的分析、驗證環(huán)境的搭建等，因此，本文以SPI數(shù)據(jù)通信協(xié)議的設(shè)計作為一個開發(fā)范例，從協(xié)議功能的研究到最后的驗證測試，將FPGA 的開發(fā)流程與關(guān)鍵技術(shù)等以實例的方式進行了詳細的論述。在SPI通信協(xié)議的開發(fā)中，不僅對協(xié)議進行了詳細的功能分析，而且對架構(gòu)中的每個模塊的設(shè)計都進行了詳細的論述。@@關(guān)鍵詞：FPGA；SPI；I2C；UART；靜態(tài)時序分析；驗證環(huán)境
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