通用異步收發(fā)器(Universal Asynchronous Receiver Transmitter，UART)是一種能同時支持短距離和長距離數(shù)據(jù)傳輸?shù)拇型ㄐ沤涌冢粡V泛應(yīng)用于微機(jī)和外設(shè)之間的數(shù)據(jù)交換。像8251、NS8250、NS16550等都是常用的UART芯片，但是這些專用的串行接口芯片的缺點(diǎn)是數(shù)據(jù)傳輸速率比較慢，難以滿足高速率數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱龊希匾木褪撬鼈兌季哂胁豢梢浦残裕虼艘眠@些芯片來實(shí)現(xiàn)PC機(jī)和FPGA芯片之間的通信，勢必會增加接口連線的復(fù)雜程度以及降低整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性和有效性。 本課題就是針對UART的特點(diǎn)以及FPGA設(shè)計具有可移植性的優(yōu)勢，提出了一種基于FPGA芯片的嵌入式UART設(shè)計方法，其中主要包括狀態(tài)機(jī)的描述形式以及自頂向下的設(shè)計方法，利用硬件描述語言來編制UART的各個子功能模塊以及頂層模塊，之后將其集成到FPGA芯片的內(nèi)部，這樣不僅能解決傳統(tǒng)UART芯片的缺點(diǎn)而且同時也使整個系統(tǒng)變得更加具有緊湊性以及可靠性。 本課題所設(shè)計的LIART支持標(biāo)準(zhǔn)的RS-232C傳輸協(xié)議，主要設(shè)計有發(fā)送模塊、接收模塊、線路控制與中斷仲裁模塊、Modem控制模塊以及兩個獨(dú)立的數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO模塊。該模塊具有可變的波特率、數(shù)據(jù)幀長度以及奇偶校驗(yàn)方式，還有多種中斷源、中斷優(yōu)先級、較強(qiáng)的抗干擾數(shù)據(jù)接收能力以及芯片內(nèi)部自診斷的能力，模塊內(nèi)分開的接收和發(fā)送數(shù)據(jù)緩沖寄存器能實(shí)現(xiàn)全雙工通信。除此之外最重要的是利用IP模塊復(fù)用技術(shù)設(shè)計數(shù)據(jù)緩沖區(qū)FIFO，采用兩種可選擇的數(shù)據(jù)緩沖模式。這樣既可以應(yīng)用于高速的數(shù)據(jù)傳輸環(huán)境，也能適合低速的數(shù)據(jù)傳輸場合，因此可以達(dá)到資源利用的最大化。 在具體的設(shè)計過程中，利用Synplify Pro綜合工具、ModelSim仿真工具、ISE集成的軟件開發(fā)環(huán)境中對各個功能模塊進(jìn)行綜合優(yōu)化、仿真驗(yàn)證以及下載實(shí)現(xiàn)。各項(xiàng)數(shù)據(jù)結(jié)果表明，本課題中所設(shè)計的UART滿足預(yù)期設(shè)計目標(biāo)。
上傳時間： 2013-08-02
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隨著電子工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域需求的增長，要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程度較高的數(shù)字電子系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)處理能力提出越來越高的要求。定點(diǎn)運(yùn)算已經(jīng)很難滿足高性能數(shù)字系統(tǒng)的需要，而浮點(diǎn)數(shù)相對于定點(diǎn)數(shù)，具有表述范圍寬，有效精度高等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、遙感、機(jī)器人技術(shù)以及涉及指數(shù)運(yùn)算和信號處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對浮點(diǎn)運(yùn)算的要求主要體現(xiàn)在兩個方面：一是速度，即如何快速有效的完成浮點(diǎn)運(yùn)算；二是精度，即浮點(diǎn)運(yùn)算能夠提供多少位的有效數(shù)字。 計算機(jī)性價比的提高以及可編程邏輯器件的出現(xiàn)，對傳統(tǒng)的數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計方法進(jìn)行了變革。FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)讓設(shè)計師通過設(shè)計芯片來實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的功能，將傳統(tǒng)的固件選用及電路板設(shè)計工作放在芯片設(shè)計中進(jìn)行。FPGA可以完成極其復(fù)雜的時序與組合邏輯電路功能，適用于高速、高密度，如運(yùn)算器、數(shù)字濾波器、二維卷積器等具有復(fù)雜算法的邏輯單元和信號處理單元的邏輯設(shè)計領(lǐng)域。 鑒于FPGA技術(shù)的特點(diǎn)和浮點(diǎn)運(yùn)算的廣泛應(yīng)用，本文基于FPGA將浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計一個觸摸式浮點(diǎn)計算器，主要目的是通過VHDL語言編程來實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)數(shù)的加減、乘除和開方等基本運(yùn)算功能。 (1)給出系統(tǒng)的整體框架設(shè)計和各模塊的實(shí)現(xiàn)，包括芯片的選擇、各模塊之間的時序以及控制、每個運(yùn)算模塊詳細(xì)的工作原理和算法設(shè)計流程； (2)通過VHDL語言編程來實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)數(shù)的加減、乘除和開方等基本運(yùn)算功能； (3)在Xilinx ISE環(huán)境下，對系統(tǒng)的主要模塊進(jìn)行開發(fā)設(shè)計及功能仿真，驗(yàn)證了基于FPGA的浮點(diǎn)運(yùn)算。
標(biāo)簽： FPGA 浮點(diǎn)運(yùn)算器
上傳時間： 2013-04-24
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擴(kuò)頻通信技術(shù)因?yàn)榫哂休^強(qiáng)的抗干擾、抗噪聲、抗多徑衰落能力、較好的保密性、較強(qiáng)的多址能力和高精度測量等優(yōu)點(diǎn)，在軍事抗干擾和個人通信業(yè)務(wù)中得到了很大的發(fā)展。尤其是基于擴(kuò)頻理論的CDMA通信技術(shù)成為國際電聯(lián)規(guī)定的第三代移動通信系統(tǒng)的主要標(biāo)準(zhǔn)化建議后，標(biāo)志著擴(kuò)頻通信技術(shù)在民用通信領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)入了新階段。 近年來，隨著微電子技術(shù)和電子設(shè)計自動化(EDA)技術(shù)的迅速發(fā)展，以FPGA和CPLD為代表的可編程邏輯器件憑借其設(shè)計方便靈活等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號處理領(lǐng)域。 本論文正是采用基于FPGA硬件平臺來實(shí)現(xiàn)了一個直接序列擴(kuò)頻通信基帶系統(tǒng)，該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)涉及擴(kuò)頻通信和有關(guān)FPGA的相關(guān)知識，以及實(shí)現(xiàn)這些模塊的VHDL硬件描述語言和QuartusⅡ開發(fā)平臺，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個集成度高、靈活性強(qiáng)、并具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力的擴(kuò)頻通信基帶系統(tǒng)。 本論文中首先對擴(kuò)頻通信的基礎(chǔ)理論做了探討，著重對直序擴(kuò)頻的理論進(jìn)行了分析；其次根據(jù)理論分析，設(shè)計了全數(shù)字直接序列擴(kuò)頻基帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，完成了擴(kuò)頻序列的產(chǎn)生、信息碼的輸入和擴(kuò)頻。重點(diǎn)完成了對基帶擴(kuò)頻信號的相關(guān)解擴(kuò)和幾種同步捕獲電路的設(shè)計，將多種專用芯片的功能集成在一片大規(guī)模FPGA芯片上。在論文中列出了部分模塊的VHDL程序，并在QuartusⅡ仿真平臺上完成各部分模塊的功能仿真。
標(biāo)簽： FPGA 直擴(kuò)通信 同步設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)字圖像處理技術(shù)是信息科學(xué)中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。目前，數(shù)字圖像處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空航天、通信、醫(yī)學(xué)及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中。數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)是處理的數(shù)據(jù)量大，處理非常耗時，本文研究了在FPGA上用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)圖像處理算法，通過功能模塊的硬件化，解決了視頻圖像處理的速度問題。隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，F(xiàn)PGA為數(shù)字圖像信號處理在算法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上帶來了新的方法和思路。 本文設(shè)計的基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，是一個具有視頻圖像采集、圖像處理、圖像顯示功能的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司FPGA芯片作為中央處理器，由視頻解碼模塊、圖像處理模塊、視頻編碼模塊組成。模擬視頻信號由CCD傳感器送入，經(jīng)視頻解碼芯片SAA7113轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號后，圖像處理模塊完成中值濾波和邊緣檢測這兩種圖像處理算法，視頻編碼芯片SAA7121將數(shù)字視頻信號轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號輸出。 整個設(shè)計及各個模塊都在Altera公司的開發(fā)環(huán)境QuartusⅡ以及第三方仿真軟件Modelsim上進(jìn)行了仿真及邏輯綜合。仿真結(jié)果表明，使用FPGA硬件處理圖像數(shù)據(jù)不僅能夠獲得良好的處理效果，處理速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件法處理的方法。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字圖像處理
上傳時間： 2013-04-24
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本課題是在課題組已實(shí)現(xiàn)的高速串行通信平臺的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步引伸，設(shè)計開源的PCI軟核通信模塊替代Xilinx公司提供的LogiCORE PCI核，力求在從模式下，做到占用資源更少，傳輸速度更快，也為以后實(shí)現(xiàn)更完整的功能提供平臺。 本文以此為背景，基于FPGA平臺，搭建以開源的PCI軟核為核心的串行通信接口平臺，使其成為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁，使用戶邏輯避開與復(fù)雜的PCI總線協(xié)議。本課題采用Spartan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統(tǒng)開發(fā)板作為串行通信接口的硬件實(shí)驗(yàn)平臺，實(shí)現(xiàn)了支持配置讀/寫交易、單數(shù)據(jù)段讀/寫、突發(fā)模式讀/寫、命令/地址譯碼功能和數(shù)據(jù)傳送錯誤檢測與處理功能的PCI軟核。 本文主要闡述了以PCI軟核為核心的串行通信平臺的實(shí)現(xiàn)，首先介紹了PCI軟核的編程語言、軟件工具和硬件實(shí)驗(yàn)平臺Spartan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統(tǒng)開發(fā)板。然后，介紹了PCI總線命令、PCI軟核所支持的功能、PCI軟核兩側(cè)信號的定義、PCI軟核配置模塊以及探討了PCI軟核的狀態(tài)機(jī)接收、發(fā)送數(shù)據(jù)等過程，分析了PCI軟核的數(shù)據(jù)收發(fā)功能仿真，主要包括配置讀/寫交易、單數(shù)據(jù)段模式讀/寫和突發(fā)模式讀/寫的仿真圖形，并闡述了管腳約束的操作流程。最后介紹PCI軟核模塊的WDM驅(qū)動，內(nèi)容包括驅(qū)動程序簡介、驅(qū)動程序的開發(fā)、中斷處理、驅(qū)動程序與應(yīng)用程序之間的通信以及應(yīng)用程序操作。最后，對PCI軟核的各種性能進(jìn)行了比較分析。整個模塊設(shè)計緊湊，完成在實(shí)驗(yàn)平臺上的數(shù)據(jù)發(fā)送。 設(shè)計選用硬件描述語言VerilogHDL，在開發(fā)工具Xilinx ISE7.1中完成整個系統(tǒng)的設(shè)計、綜合、布局布線，利用Modelsim進(jìn)行功能及時序仿真，使用DriverWorks為PCI軟核編寫WinXP下的驅(qū)動程序，用VC++6.0編寫相應(yīng)的測試應(yīng)用程序。之后，將FPGA設(shè)計下載到Spanan-II FPGA芯片XC2S200-6FG456C系統(tǒng)開發(fā)板中運(yùn)行。 文章最后指出工作中的不足之處和需要進(jìn)一步完善的地方。
上傳時間： 2013-04-24
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通信與信息技術(shù)行業(yè)飛速發(fā)展，已成為我國支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著該行業(yè)的迅速發(fā)展，社會對具備實(shí)際動手能力人才的需求也不斷增加，高校通信教學(xué)改革勢在必行。在最初的通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備中每個實(shí)驗(yàn)獨(dú)立占用一塊硬件資源，隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠商將CPLD/FPGA技術(shù)作為獨(dú)立的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加入到通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備中。FPGA技術(shù)具備集成度高、速度快和現(xiàn)場可編程的優(yōu)勢，適合高集成度和高速的時序運(yùn)算。本文總結(jié)現(xiàn)有通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，采用FPGA技術(shù)設(shè)計出集驗(yàn)證性和設(shè)計性于一體，具備較高的綜合性和系統(tǒng)性的通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 本系統(tǒng)提供了一個開放性的硬件、軟件平臺，從培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動手能力出發(fā)，利用FPGA在通用的硬件上實(shí)現(xiàn)所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生在本系統(tǒng)上除了能完成已固化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還可以實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計開發(fā)和驗(yàn)證。這對培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力大有裨益。 本文結(jié)合數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型，把基于FPGA的通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)劃分為信號源模塊、發(fā)送端模塊、信道仿真模塊、接收端模塊和同步模塊幾部分。其中，模擬信號源采用DDS技術(shù)，能夠生成非常高的頻率精度，可作為任意波形發(fā)生器。發(fā)送端和接收端模塊結(jié)合到一起組成多體制調(diào)制解調(diào)器，形成多頻段、多波形的軟件無線電系統(tǒng)。載波同步采用全數(shù)字COSTAS環(huán)提取技術(shù)，具備良好的載波跟蹤特性，利用對載波相位不敏感 的Gardner算法跟蹤位同步信號。 本文首先介紹了通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和意義；然后根據(jù)通信系統(tǒng)模型從《通信原理》各個章節(jié)中提煉出各模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分別列出各實(shí)驗(yàn)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)模型；繼而根據(jù)各模塊資源需求選取合適FPGA芯片，并給出硬件設(shè)計方案；最后，給出各模塊在FPGA上具體實(shí)現(xiàn)過程、系統(tǒng)測試結(jié)果及分析。測試和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明設(shè)計方法正確，且功能和技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計要求。 關(guān)鍵詞：通信原理，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，F(xiàn)PGA，DDS，多體制調(diào)制解調(diào)，全數(shù)字COSTAS環(huán)，位同步
標(biāo)簽： FPGA 通信原理 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-07
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PID算法自從問世以來，一直受到廣泛的關(guān)注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術(shù)的發(fā)展，PID算法也得到了長足的發(fā)展。結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對特定的控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎(chǔ)上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術(shù)的日漸成熟，為集成控制芯片開拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實(shí)現(xiàn)提供了可能性，同時節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對當(dāng)前國內(nèi)外在算法研究方面的熱點(diǎn)問題，對模糊PID算法進(jìn)行了深入的分析和研究。通過對汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，對其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。采用某汽輪機(jī)的實(shí)際設(shè)計運(yùn)行參數(shù)，利用Matlab仿真軟件，對該汽輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了甩負(fù)荷動態(tài)特性仿真。仿真結(jié)果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機(jī)組在甩負(fù)荷過程中由于機(jī)組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導(dǎo)致危急保安裝置動作，使得汽輪發(fā)電機(jī)組意外停機(jī)的問題，能夠保證汽輪發(fā)電機(jī)組在意外甩負(fù)荷時機(jī)組正常的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點(diǎn)及EDA技術(shù)和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在FPGA上實(shí)現(xiàn)模糊PID算法的具體實(shí)現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎(chǔ)上，選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標(biāo)芯片，利用分層模塊化設(shè)計思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設(shè)計輸入和VHDL設(shè)計輸入相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了模糊PID控制算法，同時分別對實(shí)現(xiàn)的各個功能模塊和整個算法模塊進(jìn)行了功能時序仿真。根據(jù)仿真結(jié)果分析，該設(shè)計實(shí)現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問題導(dǎo)致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復(fù)位不可靠等問題，提高了控制的可靠性。同時加強(qiáng)了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開發(fā)周期，節(jié)省了外圍設(shè)備的電路，降低了設(shè)計開發(fā)成本。
上傳時間： 2013-07-21
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GSM是全球使用最為廣泛的一種無線通信標(biāo)準(zhǔn)，不僅在民用領(lǐng)域，也在鐵路GSM-R等專用領(lǐng)域發(fā)揮著極為重要的作用。由于無線信道具有瑞利衰落和延時效應(yīng)，在通信系統(tǒng)的收發(fā)兩端也存在不完全匹配等未知因素，因此接收的信號疊加有各種誤差因素的影響。GSM接收機(jī)的實(shí)現(xiàn)離不開系統(tǒng)的同步，為了得到更好的同步質(zhì)量，就必須對GSM基帶同步技術(shù)進(jìn)行研究，選擇一種最合適的同步算法。GSM的同步既有時間同步，也有頻率同步。 @@ 軟件無線電是當(dāng)前通信領(lǐng)域引入注目的熱點(diǎn)之一。長期以來，GSM的接收和解調(diào)都是由專用的ASIC芯片來完成的，通過軟件來實(shí)現(xiàn)GSM接收機(jī)的基帶算法，體現(xiàn)了軟件無線電技術(shù)的思想，選擇用它們來實(shí)現(xiàn)的GSM接收機(jī)具有靈活、可靠、擴(kuò)展性好的優(yōu)點(diǎn)。 @@ 論文主要討論GSM接收機(jī)同步算法與基于FPGA和DSP的GSM接收機(jī)設(shè)計， @@ 主要內(nèi)容包括： @@ 通過相關(guān)理論知識的學(xué)習(xí)，設(shè)計驗(yàn)證了GSM基帶同步算法。對FB時間同步，討論了包絡(luò)檢測和FFT變換兩種不同的方法；對SB時間同步，介紹實(shí)相關(guān)和復(fù)相關(guān)兩種方法；對頻率同步，給出了一種對FB運(yùn)用相關(guān)運(yùn)算來精確估計頻率誤差的算法。 @@ 設(shè)計了使用GSM射頻收發(fā)芯片RDA6210并通過實(shí)驗(yàn)室的ALTERA EP3C25FPGA開發(fā)板進(jìn)行控制的GSM射頻端的解決方案，論文對RDA6210的性能和控制方式進(jìn)行了詳細(xì)的介紹，設(shè)計了芯片的控制模塊，得到了下變頻后的GSM基帶信號。 @@ 設(shè)計了基于RF前端+FPGA的GSM接收機(jī)方案。利用ALTERA EP2S180開發(fā)平臺來完成基帶數(shù)據(jù)的處理。針對ALTERA EP2S180開發(fā)平臺模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9433的特點(diǎn)使用THS4501設(shè)計了單獨(dú)的差分運(yùn)算放大器模塊；設(shè)計了平臺的數(shù)據(jù)存儲方案并將該平臺得到的基帶采樣數(shù)據(jù)用于同步算法的仿真。 @@ 設(shè)計了基于RF前端+DSP的GSM接收機(jī)方案。利用模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD9243、FPGA芯片和TMS320C6416TDSP芯片來完成基帶數(shù)據(jù)的處理。設(shè)計了McBSP+EDMA傳輸?shù)臄?shù)據(jù)存儲方案。 @@ 給出了接收機(jī)硬件測試的結(jié)果，從多方面驗(yàn)證了所設(shè)計硬件平臺的可靠性。 @@關(guān)鍵詞：GSM接收機(jī)；同步；RF； FPGA；DSP；
上傳時間： 2013-07-01
上傳用戶：sh19831212
隨著計算機(jī)及其外圍設(shè)備的發(fā)展，傳統(tǒng)的并行接口和串行接口在靈活性和接口擴(kuò)展等方面存在的缺陷愈來愈不可回避，并逐漸成為計算機(jī)通信的瓶頸。在這種情況下，通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)誕生了。USB由于具有傳輸速率高、價格便宜、使用方便、靈活性高、支持熱插拔、接口標(biāo)準(zhǔn)化和易于擴(kuò)展等優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)成為計算機(jī)外設(shè)接口的主流技術(shù)，在計算機(jī)外圍設(shè)備和消費(fèi)類電子領(lǐng)域正獲得越來越多的應(yīng)用。 @@ 本文基于USB2．0協(xié)議規(guī)范，設(shè)計了一款支持高速和全速傳輸?shù)腢SB2．0設(shè)備控制器IP核。文中著重介紹了這款設(shè)備控制器IP核的設(shè)計和FPGA驗(yàn)證工作，詳細(xì)研究并分析了USB2．0規(guī)范，根據(jù)規(guī)范提出了一種USB2．0設(shè)備控制器整體構(gòu)架方案，描述了各個功能子模塊硬件電路的功能及實(shí)現(xiàn)。從可重用的角度出發(fā)，對設(shè)備控制器模塊進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計，增加多個靈活的配置選項(xiàng)，根據(jù)不同的應(yīng)用對硬件進(jìn)行配置，使其在滿足要求的情況下去除冗余電路，以減少占用面積和功耗，從而使其靈活地應(yīng)用于各種USB系統(tǒng)。本文還研究了IP核的驗(yàn)證方法，并對所設(shè)計的USB2．0設(shè)備控制器建立了功能完備的ModelSim仿真驗(yàn)證環(huán)境，搭建了FPGA硬件驗(yàn)證平臺，設(shè)計了具有AHB接口的設(shè)備控制器和帶有8051的設(shè)備控制器，并分別在FPGA平臺上進(jìn)行了功能驗(yàn)證。 @@ 本文所設(shè)計的USB2．0設(shè)備控制器IP核可配置性高，使用者可以自由配置所需端點(diǎn)的個數(shù)以及每個端點(diǎn)類型等，可以集成于多種USB系統(tǒng)中，適于各類USB設(shè)備的開發(fā)。本課題所取得的成果為USB2．0設(shè)備類的研究和開發(fā)積累了經(jīng)驗(yàn)，并為后來實(shí)驗(yàn)室某項(xiàng)目測試芯片的USB數(shù)據(jù)采集提供了參考方案，也為未來USB3．0接口IP核的開發(fā)和應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞USB2．0控制器；IP核；FPGA；驗(yàn)證
上傳時間： 2013-06-30
上傳用戶：nanfeicui
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(jìn)行了大量研究。其中，進(jìn)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(biāo)優(yōu)化問題轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)優(yōu)化問題，這種方法是將每個目標(biāo)賦一個權(quán)值，然后將這些賦了權(quán)值的目標(biāo)相加，把相加的結(jié)果作為目標(biāo)函數(shù)，在此基礎(chǔ)上尋找目標(biāo)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(biāo)函數(shù)值最小的情況作為最優(yōu)解，但實(shí)際上得到的不一定是最優(yōu)解。也就是說，單目標(biāo)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(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)時，各個目標(biāo)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(jìn)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(diǎn)研究IIR數(shù)字濾波器的粒子進(jìn)化規(guī)劃優(yōu)化、遺傳多目標(biāo)優(yōu)化以及量子多目標(biāo)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(shí)現(xiàn)，多目標(biāo)優(yōu)化方法得到的濾波器性能也值得驗(yàn)證，因此，對多目標(biāo)優(yōu)化方法得到的IIR數(shù)字濾波器系數(shù)進(jìn)行FPGA仿真驗(yàn)證有重要的現(xiàn)實(shí)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(jìn)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(qiáng)和進(jìn)化規(guī)劃算法遺傳父代優(yōu)良基因能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。將這種新的粒子進(jìn)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(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)的優(yōu)化問題，這種方法雖然設(shè)計簡單，但是在將多目標(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)時，各個目標(biāo)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(biāo)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(biāo)優(yōu)化設(shè)計方法，該方法將多個目標(biāo)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(biāo)轉(zhuǎn)化為單目標(biāo)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(biāo)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(biāo)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(biāo)優(yōu)化方法進(jìn)行了比較。仿真結(jié)果表明，在對同一種濾波器進(jìn)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(shí)現(xiàn)問題，在對IIR數(shù)字濾波器的結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析的基礎(chǔ)上，分別采用遺傳多目標(biāo)優(yōu)化方法量子多目標(biāo)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(jìn)行了FPGA( Field-Programmable GateArray，現(xiàn)場可編程門陣列)仿真驗(yàn)證，并對兩種結(jié)果進(jìn)行了對比分析。 @@關(guān)鍵詞：IIR數(shù)字濾波器；優(yōu)化設(shè)計
標(biāo)簽： FPGA IIR 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-06-09
上傳用戶：熊少鋒
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