隨著電力電子變流技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的控制技術(shù)層出不窮。控制器也從過去的模擬電路時(shí)代逐漸進(jìn)入到全數(shù)字控制時(shí)代。但是MCU/DSP等通用控制器本身串行程序流工作模式的限制，在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法時(shí)往往難以滿足系統(tǒng)要求的快速性與實(shí)時(shí)性的要求，F(xiàn)PGA的出現(xiàn)為解決這個(gè)問題提供了一個(gè)新的方向。 本文首先對三相PWM整流器系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在查閱大量國內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對整流器及其控制器的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢做了詳細(xì)的研究，并對課題研究的意義有了更深入的認(rèn)識。接下來對三相電壓型整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、整流器的控制技術(shù)進(jìn)行了分析。文中所采用的滯環(huán)電流控制算法具有結(jié)構(gòu)簡單，電流響應(yīng)速度快，不依賴系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)魯棒性好的特點(diǎn)。運(yùn)用matlab仿真軟件，對該控制方法進(jìn)行了仿真。然后對FPGA的發(fā)展歷程、應(yīng)用、分類、開發(fā)工具、語言等內(nèi)容進(jìn)行了介紹。最后對滯環(huán)控制算法進(jìn)行了模塊劃分，將其劃分為PI算法模塊，限幅與指令電流生成模塊，滯環(huán)比較模塊，PWM脈沖生成及死區(qū)保護(hù)模塊，AD控制及數(shù)據(jù)儲存模塊，并在Quartus II軟件環(huán)境下，使用VHDL語言通過編程實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，采用FPGA來實(shí)現(xiàn)PWM整流器控制算法是可行的。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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串行數(shù)字接口SDI是目前使用最廣泛的數(shù)字視頻接口。它是遵循SMPTE-259M和EBtJ-Tech-3267標(biāo)準(zhǔn)制定的，己經(jīng)被世界上眾多數(shù)字視頻設(shè)備生產(chǎn)廠家普遍采納并作為標(biāo)準(zhǔn)視頻接口，主要用在非線性編輯系統(tǒng)、視頻服務(wù)器、虛擬演播室以及數(shù)字切換矩陣和數(shù)字光端機(jī)等場合。 以往的SDI接口在實(shí)現(xiàn)方法上有成本高、靈活性低等缺點(diǎn)，針對這些不足，本文在研究串行數(shù)字接口工作原理的基礎(chǔ)上，提出了一種基于FPGA的標(biāo)清串行數(shù)字接口(SD-SDI)的設(shè)計(jì)方案，并使用SOPC Builder構(gòu)成一個(gè)Nios II處理器系統(tǒng)，將SDI接口以IP核形式嵌入到FPGA內(nèi)部，從而提高系統(tǒng)的集成度，使之具有視頻數(shù)據(jù)處理速度快、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、性價(jià)比高的特點(diǎn)。具體研究內(nèi)容包括： 1.在分析SDI接口的硬件結(jié)構(gòu)和工作原理的基礎(chǔ)上，提出了串行數(shù)字接口的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，完成了SDI接口卡的FPGA芯片內(nèi)部配置以及驅(qū)動電路、均衡電路、電源電路等硬件電路設(shè)計(jì)。 2.采用軟邏輯方法實(shí)現(xiàn)SDI接口的傳輸功能，進(jìn)行了具體的模塊化設(shè)計(jì)與仿真。 3.引入Nios II嵌入式軟核處理器對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，設(shè)計(jì)了視頻圖像數(shù)據(jù)的采集程序。 該傳輸系統(tǒng)以Altera公司的Cyclone II EP2C35F672C8為核心芯片，通過發(fā)送和接收電路的共同作用，能夠完成標(biāo)清數(shù)字視頻信號的傳輸，初步確立了以SDI接口為數(shù)據(jù)源的視頻信號傳輸系統(tǒng)的整體模式和框架。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)代家庭中單相供電的用電設(shè)備如電腦、電視機(jī)、冰箱等都具有非線性特性，都會產(chǎn)生諧波污染電網(wǎng)。本文針對這一現(xiàn)象研究了單相并聯(lián)電壓型有源電力濾波器（APF），設(shè)計(jì)了一個(gè)APF控制系統(tǒng)來產(chǎn)生與諧波電流大小相等方向相反的補(bǔ)償電流，并使補(bǔ)償電流實(shí)時(shí)地跟蹤諧波電流，從而消除諧波電流達(dá)到凈化電網(wǎng)。 本文對提出的APF控制系統(tǒng)從模擬和數(shù)字兩個(gè)方面進(jìn)行了深入的研究。 首先，設(shè)計(jì)了APF的主電路結(jié)構(gòu)，確定了系統(tǒng)中電感電容等元件參數(shù)，并根據(jù)仿真結(jié)果系統(tǒng)地分析了參數(shù)變化對系統(tǒng)補(bǔ)償效果的影響，然后根據(jù)補(bǔ)償效果選擇最佳的參數(shù)值。 其次，針對控制系統(tǒng)要求，選用適合系統(tǒng)的電流電壓PI雙環(huán)控制系統(tǒng)，通過參數(shù)優(yōu)化后得到了控制器的最優(yōu)參數(shù)，使控制效果達(dá)到最優(yōu)。并從理論上詳細(xì)分析了無差拍控制算法。 最后，利用滯環(huán)比較原理制作了10KHz的三角波發(fā)生器，用于PWM調(diào)制電路。在對硬件描述語言以及FPGA設(shè)計(jì)流程深入理解的基礎(chǔ)上，利用Verilog語言實(shí)現(xiàn)了雙環(huán)PI控制器和PWM發(fā)生電路的數(shù)字化，使得有源電力濾波器補(bǔ)償精度提高，有更好的可修改性，可使用于很多不同的非線性負(fù)載。
標(biāo)簽： 單相 有源濾波器 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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數(shù)字語音通信是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快、普及面最廣的業(yè)務(wù)。語音信號壓縮編碼是數(shù)字語音信號處理的一個(gè)方面，它和通信領(lǐng)域聯(lián)系最為密切。在現(xiàn)有的語音編碼中，美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)混合激勵線性預(yù)測（MELP—Mixed Excited Linear Prediction）算法在2．4kb/s的碼率下取得了較好的語音質(zhì)量，具有廣闊的應(yīng)用前景。 FPGA作為一種快速、高效的硬件平臺在數(shù)字信號處理和通信領(lǐng)域具有著獨(dú)特的優(yōu)勢。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA一般都內(nèi)嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模塊。用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試及硬件升級。 本論文闡述了一種基于FPGA的混合激勵線性預(yù)測聲碼器的研究與設(shè)計(jì)。首先介紹了語音編碼研究的發(fā)展?fàn)顩r以及低速率語音編碼研究的意義，接著在對MELP算法進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，提出了利用DSP Builder在Matlab中建模的思路及實(shí)現(xiàn)過程，最后本文把重點(diǎn)放在MELP聲碼器的編解碼器設(shè)計(jì)上，利用DSP Builder、QuartusⅡ分別設(shè)計(jì)了其中的濾波器、分幀加窗處理、線性預(yù)測分析等關(guān)鍵模塊。 在Simulink環(huán)境下運(yùn)用SignalCompiler對編解碼系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真，為了便于仿真，系統(tǒng)中沒有設(shè)計(jì)的模塊在Simulink中用數(shù)學(xué)模型代替，仿真結(jié)果表明，合成語音信號與原始信號很好的擬合，系統(tǒng)編解碼后語音質(zhì)量基本良好。
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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隨著現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，電力系統(tǒng)的非線性負(fù)荷日益增多，嚴(yán)重地污染了電網(wǎng)的環(huán)境，威脅著電網(wǎng)中的各種電氣設(shè)備的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行，不論從保證電力系統(tǒng)和供電系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行或是從保證設(shè)備和人身的安全來看，對諧波污染造成的危害影響加以經(jīng)常監(jiān)測和限制都是極為迫切的。諧波測量是諧波治理的重要前提條件，也是分析解決諧波治理問題的基本問題。國內(nèi)外已有各種諧波檢測的研究，形成了多種諧波檢測方法，基于快速傅立葉變化的FFT是當(dāng)前諧波檢測中應(yīng)用最為廣泛的一種諧波檢測方法。特別是經(jīng)過技術(shù)補(bǔ)償后的FFT算法，在諧波檢測中具有更好的性能。但該方法在實(shí)現(xiàn)上主要是采用通用DSP器件(比如TI公司產(chǎn)品)，其實(shí)時(shí)性不強(qiáng)，影響了檢測性能。隨著微電子技術(shù)和數(shù)字信號處理技術(shù)的發(fā)展，基于FPGA的數(shù)字信號處理具有高速、開發(fā)簡便、易于形成ASIC等優(yōu)勢而得到了廣泛的應(yīng)用。論文在分析諧波測量方法的基礎(chǔ)上，提出了基于FPGA實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)諧波測量系統(tǒng)。以嵌入式處理器NiosⅡ?yàn)楹诵模瑢?shí)現(xiàn)了電網(wǎng)諧波分析的周期圖功率譜分析方法。在整個(gè)系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，主要完成了基-28點(diǎn)、16點(diǎn)、32的FFT模塊、完成了求模運(yùn)算模塊以及輸出顯示模塊。通過比較仿真得到的方波、正弦信號的譜結(jié)構(gòu)與實(shí)際系統(tǒng)輸出的譜結(jié)構(gòu)，驗(yàn)證了該實(shí)現(xiàn)方法的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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差分跳頻(DFH)是集跳頻圖案、信息調(diào)制與解調(diào)于一體，是一個(gè)全面基于數(shù)字信號處理的全新概念的通信系統(tǒng)，其技術(shù)體制和原理與常規(guī)跳頻完全不同，較好地解決了數(shù)據(jù)速率和跟蹤干擾等問題，代表了當(dāng)前短波通信的一個(gè)重要發(fā)展方向。美國Sanders公司推出了名為CHESS的新型短波跳頻通信系統(tǒng)，并獲得了成功，但我國對該體制和技術(shù)的研究還處于初始階段，目前還不太成熟，離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。 本文主要基于FPGA芯片的基礎(chǔ)上對差分跳頻進(jìn)行了研究，用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試及硬件升級。而且設(shè)計(jì)中盡量采用軟件無線電體系結(jié)構(gòu)，減少模擬環(huán)節(jié)，把數(shù)字化處理盡量靠近天線，從而建立一個(gè)通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺，用軟件編程來實(shí)現(xiàn)差分跳頻的各種功能，從基于硬件的設(shè)計(jì)方法中解放出來。 本文首先介紹了課題背景及研究的意義，闡述了目前差分跳頻中頻率合成跟頻率識別的實(shí)現(xiàn)方案。在頻率合成中，著重對DDS的相位截?cái)嗾`差及幅度量化誤差進(jìn)行仿真，找出基于FPGA實(shí)現(xiàn)的最佳參數(shù)及改善方法。在頻率識別中，基于Xilinx公司提供FFT IP核，接收端中的位同步，頻率識別均在FFT的理論上進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后根據(jù)設(shè)計(jì)方案制作基于FPGA的電路板。 設(shè)計(jì)中跳頻圖案、直接數(shù)字頻率合成器、頻率識別、位同步、跳頻圖案恢復(fù)、線性調(diào)頻z變換等模塊均采用Verilog和VHDL兩種通用硬件描述語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便能夠在所有廠家的FPGA芯片中移植。
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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眾所周知，信息傳輸?shù)暮诵膯栴}是有效性和可靠性，調(diào)制解調(diào)技術(shù)的發(fā)展正是體現(xiàn)了這一思想。從最早的模擬調(diào)幅調(diào)頻技術(shù)的日益完善，到現(xiàn)在數(shù)字調(diào)制技術(shù)的廣泛運(yùn)用，使得信息的傳輸更為有效和可靠。QAM調(diào)制作為一種新的調(diào)制技術(shù)，因其具有很高的頻帶利用率而得到了廣泛的應(yīng)用。 本文對基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)進(jìn)行了討論和研究。首先對16QAM調(diào)制解調(diào)原理進(jìn)行了闡述，建立了16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型，然后通過分析提出了基于FPGA的16QAM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。最后編寫Verilog代碼實(shí)現(xiàn)了算法仿真。 FPGA芯片采用的是Altera公司的大規(guī)模集成電路芯片Cyclone系列的EPlC20F32417，并通過軟件編程對其進(jìn)行了相關(guān)調(diào)試。文中詳細(xì)介紹了基帶成形濾波器、載波恢復(fù)和定時(shí)同步的基本原理及其設(shè)計(jì)方法。首先用Matlab對整個(gè)16QAM系統(tǒng)進(jìn)行了軟件仿真；然后用硬件描述語言Verilog HDL在QuartusⅡ環(huán)境下完成了系統(tǒng)關(guān)鍵算法的編寫、行為仿真和綜合，最后詳細(xì)闡述了異步串口(UART)的FPGA實(shí)現(xiàn)，把我們編寫的Verilog程序下載到EPlC20F32417芯片上效果很好。
標(biāo)簽： FPGA QAM 調(diào)制解調(diào) 技術(shù)研究
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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本文以Turbo碼編譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)為目標(biāo)，對Turbo碼的編譯碼算法和用硬件語言將其實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了深入的研究。 首先，在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進(jìn)行了介紹，確定了Max-log-MAF算法的譯碼算法，結(jié)合CCSDS標(biāo)準(zhǔn)，在實(shí)現(xiàn)編碼器時(shí)，針對標(biāo)準(zhǔn)中給定的幀長、碼率與交織算法，以及偽隨機(jī)序列模塊與幀同步模塊，提出了相應(yīng)解決方案；而在相應(yīng)的譯碼器設(shè)計(jì)中，采用了FPGA設(shè)計(jì)中“自上而下”的設(shè)計(jì)方法，權(quán)衡硬件實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度與處理時(shí)延等因素，優(yōu)先考慮面積因素，提高元件的重復(fù)利用率和降低電路復(fù)雜度，來實(shí)現(xiàn)Turbo碼的Max-log-MAP算法譯碼。把整個(gè)系統(tǒng)分割成不同的功能模塊，分別闡述了實(shí)現(xiàn)過程。 然后，基于Verilog HDL 設(shè)計(jì)出12位固點(diǎn)數(shù)據(jù)的Turbo編譯碼器以及仿真驗(yàn)證平臺，與用Matlab語言設(shè)計(jì)的相同指標(biāo)的浮點(diǎn)數(shù)據(jù)譯碼器進(jìn)行性能比較，得到該設(shè)計(jì)的功能驗(yàn)證。 最后，研究了Tuxbo碼譯碼器幾項(xiàng)最新技術(shù)，如滑動窗譯碼，歸一化處理，停止迭代技術(shù)結(jié)合流水線電路設(shè)計(jì)，將改進(jìn)后的譯碼器與先前設(shè)計(jì)的譯碼器分別在ISE開發(fā)環(huán)境中針對目標(biāo)器件xilinx Virtex-Ⅱ500進(jìn)行電路綜合，證實(shí)了這些改進(jìn)技術(shù)能有效地提高譯碼器的吞吐量，減少譯碼時(shí)延和存儲器面積從而降低功耗。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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圖像采集是數(shù)字化圖像處理的第一步，開發(fā)圖像采集平臺是視覺系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)。視覺檢測的速度是視覺檢測要解決的關(guān)鍵技術(shù)之一，也是專用圖像處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)所要完成的首要目標(biāo)
標(biāo)簽： 高速圖像采集
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種現(xiàn)場可編程專用集成電路，它將門陣列的通用結(jié)構(gòu)與現(xiàn)場可編程的特性結(jié)合于一體，如今，F(xiàn)PGA系列器件已成為最受歡迎的器件之一。隨著FPGA器件的廣泛應(yīng)用，它在數(shù)字系統(tǒng)中的作用日益變得重要，它所要求的準(zhǔn)確性也變得更高。因此，對FPGA器件的故障測試和故障診斷方法進(jìn)行更全面的研究具有重要意義。隨著FPGA器件的迅速發(fā)展，F(xiàn)PGA的密度和復(fù)雜程度也越來越高，使大量的故障難以使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行測試，所以人們把視線轉(zhuǎn)向了可測性設(shè)計(jì)(DFT)問題。可測性設(shè)計(jì)的提出為解決測試問題開辟了新的有效途徑，而邊界掃描測試方法是其中一個(gè)重要的技術(shù)。 本文對FPGA的故障模型及其測試技術(shù)和邊界掃描測試的相關(guān)理論與方法進(jìn)行了詳細(xì)的探討，給出了利用布爾矩陣?yán)碚摻⒌倪吔鐠呙铚y試過程的數(shù)學(xué)描述和數(shù)學(xué)模型。論文中首先討論邊界掃描測試中的測試優(yōu)化問題，總結(jié)解決兩類優(yōu)化問題的現(xiàn)有算法，分別對它們的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行了對比，進(jìn)而提出對兩種現(xiàn)有算法的改進(jìn)思想，并且比較了改進(jìn)前后優(yōu)化算法的性能。另外，本文還對FPGA連線資源中基于邊界掃描測試技術(shù)的自適應(yīng)完備診斷算法進(jìn)行了深入研究。在研究過程中，本文基于自適應(yīng)完備診斷的思想對原有自適應(yīng)診斷算法的性能進(jìn)行了分析，并將獨(dú)立測試集和測試矩陣的概念引入原有自適應(yīng)診斷算法中，使改進(jìn)后的優(yōu)化算法能夠簡化原算法的實(shí)現(xiàn)過程，并實(shí)現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)。最后利用測試仿真模型證明了優(yōu)化算法能夠更有效地實(shí)現(xiàn)完備診斷的目標(biāo)，在緊湊性指標(biāo)與測試復(fù)雜性方面比現(xiàn)在算法均有所改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了算法的優(yōu)化。
標(biāo)簽： FPGA 可測性設(shè)計(jì) 方法研究
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