隨著通信技術(shù)的發(fā)展，視頻傳輸系統(tǒng)因具有方便、實時、準(zhǔn)確等特點已成為現(xiàn)代工業(yè)管理、安全防范、城市交通中必不可少的重要部分。而光纖傳輸以大容量、保密性能好、抗干擾能力強、傳輸距離等優(yōu)點越來越受人們的關(guān)注。本論文以FPGA為核心芯片，結(jié)合數(shù)字化技術(shù)和時分復(fù)用技術(shù)，提出了一種無壓縮多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)設(shè)計方案，并詳細(xì)分析方案的設(shè)計過程。 系統(tǒng)分A/D轉(zhuǎn)換、D/A轉(zhuǎn)換和FPGA數(shù)據(jù)處理三大模塊化進(jìn)行設(shè)計，F(xiàn)PGA數(shù)據(jù)處理模塊實現(xiàn)了程序的配置下載、IO口的控制功能、各時鐘分頻、鎖相功能和多路數(shù)字信號的復(fù)接解復(fù)接仿真，同時完成了視頻信號的A/D轉(zhuǎn)換和數(shù)字視頻信號的D/A轉(zhuǎn)換功能，最終實現(xiàn)了八路視頻信號在一根光纖上實時傳輸?shù)墓δ堋＝邮找曨l圖像輪廓清晰、沒有不規(guī)則的閃爍、沒有波浪狀等條紋或橫條出現(xiàn)，基本滿足視頻監(jiān)控系統(tǒng)的圖像質(zhì)量指標(biāo)要求。各路視頻信號的輸入輸出電接口、阻抗和收發(fā)光接口均符合國家標(biāo)準(zhǔn)，系統(tǒng)具高集成度、靈活性等特點，能廣泛應(yīng)用于各場合的視頻監(jiān)控系統(tǒng)和安全防范系統(tǒng)中。 關(guān)鍵詞：FPGA，光纖傳輸，視頻信號
標(biāo)簽： FPGA 多路 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-05
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現(xiàn)代的計算機追求的是更快的速度、更高的數(shù)據(jù)完整性和靈活性。無論從物理性能，還是從電氣性能來看，現(xiàn)今的并行總線都已出現(xiàn)了某些局限，無法提供更高的數(shù)據(jù)傳輸率。而SATA以其傳輸速率快、支持熱插拔、可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c，得到各行業(yè)越來越多的支持。 目前市場上的SATA IP CORE都是面向IC設(shè)計的，不利于在FPGA上集成，因此，本文在Xilinx公司的Virtex5系列FPGA上實現(xiàn)SATAⅡ協(xié)議，對SATA技術(shù)的推廣、國內(nèi)邏輯IP核的發(fā)展都有一定的意義。 本文將SATAⅡ協(xié)議的FPGA實現(xiàn)劃分成物理層、鏈路層、傳輸層和應(yīng)用層四個模塊。提出了物理層串行收/發(fā)器設(shè)計以及物理鏈路初始化方案。分析了鏈路層模塊結(jié)構(gòu)，給出了作為SATAⅡ鏈路層核心的狀態(tài)機的設(shè)計。為滿足SATAⅡ協(xié)議3．0Gbps的速率，采用擴大數(shù)據(jù)處理位寬的方法，設(shè)計完成了鏈路層的16b/20b編碼模塊，同時為提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性和信號的穩(wěn)定性，分別實現(xiàn)了鏈路層CRC校驗?zāi)K和并行擾碼模塊。在描述協(xié)議傳輸層的模塊結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，給出了作為傳輸層核心的狀態(tài)機的設(shè)計，并以DMA DATA OUT命令的操作為例介紹了FIS在傳輸層中的處理過程。完成了命令層協(xié)議狀態(tài)機的設(shè)計，并實現(xiàn)了SATAⅡ新增功能NCQ技術(shù)，從而使得數(shù)據(jù)傳輸更加有效。最后為使本設(shè)計應(yīng)用更加廣泛，設(shè)計了基于AHB總線的用戶接口。 本設(shè)計采用Verilog HDL語言對需要實現(xiàn)的電路進(jìn)行描述，并使用Modelsim軟件仿真。仿真結(jié)果表明，本文設(shè)計的邏輯電路可靠穩(wěn)定，與SATAⅡ協(xié)議定義功能一致。
上傳時間： 2013-06-16
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隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，芯片的規(guī)模越來越大，集成度越來越高，工作頻率越來越快，但是芯片的設(shè)計能力卻面臨巨大的挑戰(zhàn)。而IP核的重用則是解決當(dāng)今芯片設(shè)計所面臨問題的最有效的解決方法。 MDIO接口模塊為以太網(wǎng)接口芯片中MAC層對PHY器件的控制管理接口。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展以及MAC應(yīng)用越來越廣泛，MDIO接口模塊的應(yīng)用也越來越多，因此將MDIO接口模塊設(shè)計成可重用的IP核對于以各種太網(wǎng)接口集成芯片的設(shè)計具有很重要的作用。 本文詳細(xì)描述了MDIO接口模塊IP核的設(shè)計，介紹了該IP核的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及各個子模塊的詳細(xì)設(shè)計方法，對此IP核進(jìn)行了仿真驗證，最后進(jìn)行了FPGA測試，功能和性能達(dá)到了要求，最終通過了IP審核流程并且已成功應(yīng)用于企業(yè)的以太網(wǎng)接口芯片中。
上傳時間： 2013-06-20
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偏移正交相移鍵控(OQPSK：Offset Quadrature Phase Shift Keying)調(diào)制技術(shù)是一種恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、頻譜特性好等特點，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信和移動通信領(lǐng)域。 論文以某型偵收設(shè)備中OQPSK解調(diào)器的全數(shù)字化為研究背景，設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA的全數(shù)字OQPSK調(diào)制解調(diào)器，其中調(diào)制器主要用于仿真未知信號，作為測試信號源。論文研究了全數(shù)字OQPSK調(diào)制解調(diào)的基本算法，包括成形濾波器、NCO模型、載波恢復(fù)、定時恢復(fù)等；完成了整個調(diào)制解調(diào)算法的MATLAB仿真。在此基礎(chǔ)上，采用VHDL硬件描述語言在Xilinx公司ISE7.1開發(fā)環(huán)境下設(shè)計并實現(xiàn)了各個算法模塊，并在硬件平臺上加以實現(xiàn)。通過實際現(xiàn)場測試，實現(xiàn)了對所偵收信號的正確解調(diào)。論文還實現(xiàn)了解調(diào)器的百兆以太網(wǎng)接口，使得系統(tǒng)可以方便地將解調(diào)數(shù)據(jù)發(fā)送給計算機進(jìn)行后續(xù)處理。
上傳時間： 2013-06-30
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臭氧（O3）作為一種無污染的強氧化劑，已在醫(yī)學(xué)、衛(wèi)生、食品、飼養(yǎng)業(yè)、養(yǎng)殖業(yè)、化工生產(chǎn)、大氣凈化、污水處理和飲用水殺菌消毒等行業(yè)廣泛應(yīng)用，取得了顯著效果，其應(yīng)用規(guī)模也越來越大。在使用中，如果臭氧濃度過高會加大設(shè)備造價同時對人體有危害，臭氧濃度太小又難以收到滿意效果。因此在很多場合必須嚴(yán)格控制臭氧的濃度，以便達(dá)到既能殺菌消毒，又不危害人體健康的目的。目前，臭氧檢測的方法分為兩類，一類是采樣后實驗室分析，首先進(jìn)行環(huán)境空氣的樣品采集，然后拿到實驗室利用化學(xué)方法進(jìn)行分析；一類是自動監(jiān)測儀器法，利用臭氧自動監(jiān)測儀進(jìn)行環(huán)境空氣中臭氧濃度的測定。然而在對臭氧消毒后空氣中臭氧濃度檢測的過程中，以上兩種方法具有檢測周期長、操作步驟復(fù)雜、設(shè)備體積大、不便于攜帶等缺點。因此設(shè)計一種檢測方法簡單、體積小、重量輕、低功耗、智能化程度高的便攜式臭氧濃度檢測儀具有一定的現(xiàn)實意義。 在硬件設(shè)計上，首先，為了完成臭氧濃度信號的提取，對臭氧傳感器進(jìn)行了精心的選擇；其次，為了保證傳感器穩(wěn)定可靠的工作，重點設(shè)計了恒電位儀電路，同時為了滿足后續(xù)A/D檢測精度的要求，對檢測到的電壓信號進(jìn)行了調(diào)理；最后，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的基本功能，以ARM微處理器LPC2210為核心搭建了系統(tǒng)的硬件平臺。 在軟件設(shè)計上，為了提高系統(tǒng)的智能化程度，引入了μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)。同時為了減少系統(tǒng)功耗盡量縮短CPU的運行時間。當(dāng)儀器無人操作一段時間后，系統(tǒng)會自動關(guān)閉一部分外圍器件并且使微處理器處于掉電狀態(tài)以減少功耗。 在操作的可靠性方面，設(shè)計了一鍵開機功能；同時為了延長電池的使用壽命，設(shè)計了電源智能管理模塊。
上傳時間： 2013-05-21
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永磁同步電機(PMSM)是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用前景廣闊的電機。永磁同步電機調(diào)速系統(tǒng)是以永磁同步電機為控制對象，采用變壓變頻技術(shù)對電機進(jìn)行調(diào)速的控制系統(tǒng)。因其具有能耗低、可靠性高、控制精確等優(yōu)點，在許多領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。然而，轉(zhuǎn)子無阻尼繞組的PMSM的采用變頻技術(shù)開環(huán)運行時，系統(tǒng)不太穩(wěn)定，電機效率有所下降，轉(zhuǎn)子溫升高，易造成釹鐵硼永磁體退磁，危及電機安全運行，有時甚至還會出現(xiàn)失步現(xiàn)象，系統(tǒng)無法運行。PMSM控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行控制都是建立在閉環(huán)控制基礎(chǔ)之上的，因此如何獲取轉(zhuǎn)子位置和速度信號是整個系統(tǒng)中相當(dāng)重要的一個環(huán)節(jié)。當(dāng)前，在大多數(shù)調(diào)速驅(qū)動系統(tǒng)中，最常用的方法是在轉(zhuǎn)子軸上安裝位置傳感器。但這些傳感器增加了系統(tǒng)的成本，降低了系統(tǒng)的可靠性和耐用性。因此，在一些特殊及控制精度要求不很高的場合，無傳感器控制將會得到廣泛的應(yīng)用。它通過測量電動機的電流、電壓等可測量的物理量，通過特定的觀測器策略估算轉(zhuǎn)子位置，提取永磁轉(zhuǎn)子的位置和速度信息，完成閉環(huán)控制。本文以無位置傳感器PMSM控制系統(tǒng)作為研究對象，介紹了永磁同步電機的結(jié)構(gòu)及其數(shù)學(xué)模型，詳細(xì)地闡述了空間矢量脈寬調(diào)制(SVPWM)技術(shù)的理論基礎(chǔ)及其波形的產(chǎn)生機制，并對閉環(huán)控制策略進(jìn)行了研究。鑒于數(shù)字信號處理器(DSP)TMS320LF2407控制芯片出色的性能和豐富的外設(shè)資源，使用該芯片設(shè)計了控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，通過對整個控制系統(tǒng)的試驗調(diào)試，實現(xiàn)了永磁同步電機的無位置傳感器控制。 本文借助于MATLAB建立了永磁同步電機的仿真數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)空間矢量脈寬調(diào)制的工作原理，構(gòu)建了永磁同步電機調(diào)速控制系統(tǒng)的仿真模型。系統(tǒng)采用αβ定子靜止坐標(biāo)系下的數(shù)學(xué)模型，依據(jù)滑模變結(jié)構(gòu)控制原理，對永磁電機的轉(zhuǎn)子位置角θe和轉(zhuǎn)速ωe進(jìn)行實時在線估算，不斷修正估算位置^θe，控制定子旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子磁場垂直并保持與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)電機的閉環(huán)調(diào)速運行。理論分析和仿真結(jié)果表明，所提出的永磁同步電機無傳感器控制方法具有較強的魯棒性和令人滿意的性能。
標(biāo)簽： 滑模觀測器 永磁同步電機 無位置傳感器 控制
上傳時間： 2013-04-24
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光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating)傳感器是近幾年光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點，光纖光柵傳感器可以工作在強電磁場、高溫有腐蝕性的以及有爆炸危險性的惡劣環(huán)境中，且易于將多個光纖光柵串聯(lián)在一起構(gòu)成光纖光柵陣列，實現(xiàn)分布式傳感，這是其他傳感元件所不及的。 本文設(shè)計了光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)可調(diào)諧法布里-珀羅(Fabry-Perot)腔解調(diào)測試系統(tǒng)。系統(tǒng)主要分光路和電路兩部分，在光路部分，研究了光纖光柵解調(diào)技術(shù)，分析和比較了幾種常見的波長解調(diào)方法，由于F-P腔調(diào)諧范圍寬，可以實現(xiàn)多點測量，因此決定采用可調(diào)諧F．P腔法進(jìn)行信號解調(diào)。對可調(diào)諧 F-P腔解調(diào)法做了理論分析和研究，并通過Matlab仿真對影響F-P濾波效果的腔長和反射率兩個參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。在電路部分，首先設(shè)計整形電路將光電探測器的輸出信號整形成矩形脈沖信號，設(shè)計了計算中心波長的方法，最后搭建了硬件電路來驗證中心波長的計算方法。硬件電路以 Philips公司的 LPC2214 為核心處理器。該硬件電路包括電源電路，復(fù)位電路，串口電路，JTAG 調(diào)試接口，數(shù)碼管顯示等。軟件方面，設(shè)計了相關(guān)的軟件程序和模擬信號源，最后利用模擬信號源作為該解調(diào)測試系統(tǒng)的信號進(jìn)行實驗驗證，得出實驗數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析驗證了該解調(diào)測試系統(tǒng)的可行性。
標(biāo)簽： ARM 光纖光柵 傳感網(wǎng)絡(luò) 解調(diào)器
上傳時間： 2013-05-26
上傳用戶：hooooor
隨著集成電路技術(shù)的飛速發(fā)展，芯片的規(guī)模越來越大，集成度越來越高，工作頻率越來越快，但是芯片的設(shè)計能力卻面臨巨大的挑戰(zhàn)。而IP核的重用則是解決當(dāng)今芯片設(shè)計所面臨問題的最有效的解決方法。 MDIO接口模塊為以太網(wǎng)接口芯片中MAC層對PHY器件的控制管理接口。隨著以太網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展以及MAC應(yīng)用越來越廣泛，MDIO接口模塊的應(yīng)用也越來越多，因此將MDIO接口模塊設(shè)計成可重用的IP核對于以各種太網(wǎng)接口集成芯片的設(shè)計具有很重要的作用。 本文詳細(xì)描述了MDIO接口模塊IP核的設(shè)計，介紹了該IP核的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以及各個子模塊的詳細(xì)設(shè)計方法，對此IP核進(jìn)行了仿真驗證，最后進(jìn)行了FPGA測試，功能和性能達(dá)到了要求，最終通過了IP審核流程并且已成功應(yīng)用于企業(yè)的以太網(wǎng)接口芯片中。
標(biāo)簽： MDIO FPGA 接口 邏輯設(shè)計
上傳時間： 2013-07-20
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本文以Turbo碼譯碼器的FPGA實現(xiàn)為目標(biāo)，對Turbo碼的迭代譯碼算法及用硬件語言實現(xiàn)其譯碼算法進(jìn)行了深入研究。 本文首先在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進(jìn)行了深入的研究，并用C語言對其MAP譯碼算法進(jìn)行了驗證仿真，接著就Turbo碼MAP算法的衍生算法即LOG_MAP和MAX_LOG_MAP算法用C程序做了仿真和測試。隨后本文就一些對MAP譯碼性能起著重要影響的參數(shù)也用C程序做了仿真對比。 最后，考慮到硬件實現(xiàn)的簡化，MAX-Log-MAP算法成為了本文的硬件實現(xiàn)方案。本文采用了模塊化設(shè)計，在對各個模塊進(jìn)行設(shè)計的基礎(chǔ)上提出了一些改進(jìn)的方案，對Turbo碼編碼器設(shè)計中的同步問題進(jìn)行了改進(jìn)，對分塊并行Turbo碼譯碼算法的硬件實現(xiàn)進(jìn)行了研究。在設(shè)計中綜合運用了“自頂向下”和“自下而上”的設(shè)計方去，通過功能模塊分割，合理設(shè)置系統(tǒng)參數(shù)，并通過模塊之間的參數(shù)傳遞，使Turbo碼編譯碼器具有較好的靈活性。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著安全通信數(shù)據(jù)速率的提高,關(guān)鍵數(shù)據(jù)加密算法的軟件實施成為重要的系統(tǒng)瓶頸.基于FPGA的高度優(yōu)化的可編程的硬件安全性解決方案提供了并行處理能力,并且可以達(dá)到所要求的加密處理性能(每秒的SSL或RSA運算次數(shù))基準(zhǔn).網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,對安全性的需要變得越來越重要.然而,盡管網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步很快,安全性問題仍然相對落后.由于FPGA所提供的設(shè)計優(yōu)勢,特別是新的高速版本,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計人員可以在這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)安全性支持.FPGA是實現(xiàn)設(shè)計靈活性和功能升級的關(guān)鍵,對于容錯、IPSec協(xié)議和系統(tǒng)接口問題而言這兩點非常重要.而且,FPGA還為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計人員提供了適應(yīng)不同安全處理功能以及隨著安全技術(shù)的發(fā)展方便地增加對新技術(shù)支持的能力.標(biāo)準(zhǔn)加密/解決以及認(rèn)證算法,如RC-4、DES、三次DES、MD-5以及安全哈希算法-1(SHA-1)被廣泛用于全球網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)中.本文介紹了基于PCI總線的加密卡的研制,硬件板卡的結(jié)構(gòu),著重論述了加密卡上加密模塊的實現(xiàn),即用FPGA實現(xiàn)3DES及IDEA、MD5算法的過程,加密卡的工作原理,加密卡中多種密碼算法的配置原理,最后對3DES算法及IDEA、MD5算法的實現(xiàn)進(jìn)行仿真,并繪制了板卡的原理圖,對PCI接口原理進(jìn)行了闡述.在論文中,首先闡述了數(shù)據(jù)加密原理.介紹了數(shù)據(jù)加密的算法和數(shù)據(jù)加密的技術(shù)發(fā)展趨勢,并重點說明了3DES的算法.由于加密卡的生存空間在于其高速的加密性能與便捷的使用方式,所以,我們的加密卡采用的是基于PCI插槽的結(jié)構(gòu),遵從的是PCI2.2規(guī)范,理解并掌握PCI總線的規(guī)范是了解整個系統(tǒng)的重要一環(huán),本文講述了PCI總線的特點和性能,以及總線的信號.由于遵從高速性的要求,我們在硬件選型的時候,選用的是TI公司高速DSP T M S 3 2 0 C 5 4 x:T I公司新推出的T M S 3 2 0 C 6 x系列D S P功能強,速度也非常快,但目前價格仍然太高,不適合一般加解密使用.而TMS3 2 0 C 5 4 x系列具有性能適中,價格低廉,產(chǎn)品成熟等特點,是較好的選擇.FPGA選用的XILINX公司的XC2V3000,在隨后的文章中,我們將會對這些器件特性做相應(yīng)說明.并由此得出電路原理圖的繪制.文章的重點之一在于3DES算法及IDEA、MD5算法的FPGA實現(xiàn),以Xilinx公司VIRTEXII結(jié)構(gòu)的VXC2V3000為例,闡述用FPGA高速實現(xiàn)3DES算法及IDEA、MD5算法的設(shè)計要點及關(guān)鍵部分的設(shè)計.
上傳時間： 2013-04-24
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