隨著國民經濟的飛速發展,傳統的電機已無法滿足當前工程的要求,其作用也由過去簡單的起停控制、提供動力上升到要求對其速度、位置、轉矩等進行精確的控制,并能實現快速加速、減速、反轉以及準確停止等,使被驅動的機械運動符合于集的要求。在集成電路、現代電子技術及控制理論飛速發展的今天,電機控制技術也得到了飛快的發展,電機控制器也由模擬分立元件構成的電路向數模混合、全數字方向發展。本論文主要研究了FPGA芯片在電機控制器中的應用。 論文首先對無刷直流電機系統進行了綜合性論述。對系統的組成、及系統中主要部分:如位置傳感器、逆變器和功率器件、供電直流電源進行了較詳細的說明;并且提出了與本研究相關的控制機理和實施方案。 其次,論文對FPGA芯片的特點及配置電路、以及以FPGA-FLEX10K10為核心的控制器電路的組成進行了較詳細的論述;同時對超高速集成電路硬件描述語言(VHDL)的特點和應用進行了研究;并提出了應用FPGA芯片對電機速度進行控制的系統構成及工作原理。 論文還對FPGA芯片與DSP芯片共同完成電機控制的方案進行了論述,利用ALTERA公司的FPGA芯片完成了電機控制器的設計、制造和調試,并在此基礎上分析研究了利用此控制器對無刷直流電機進行調速控制的方法;兩種控制器共同工作,組合方便、功能強大,適合在高精度、高效、寬變速控制的應用場合下,可對電機實現精度更高、策略更復雜的控制。 論文最后還對在具體產品中的應用效果及行了簡單分析。
上傳時間: 2013-08-04
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甚短距離傳輸(VSR)是一種用于短距離(約300 m~600m)內進行數據傳輸的光傳輸技術.它主要應用于網絡中的交換機、核心路由器(CR)、光交叉連接設備(OXC)、分插復用器(ADM)和波分復用(WDM)終端等不同層次設備之間的互連,具有構建方便、性能穩定和成本低等優點,是光通信技術發展的一個全新領域,逐漸成為國際通用的標準技術,成為全光網的一個重要組成部分. 本文深入研究了VSR并行光傳輸系統,完成了VSR技術的核心部分--轉換器子系統的設計與實現,使用現場可編程陣列FPGA(Field Programmable GateArray)來完成轉換器電路的設計和功能實現.深入研究現有VSR4-1.0和VSR4-3.0兩種并行傳輸標準,在其技術原理的基礎上,提出新的VSR并行方案,提高了多模光纖帶的信道利用率,充分利用系統總吞吐量大的優勢,為將來向更高速率升級提供了依據.根據萬兆以太網的技術特點和傳輸要求,提出并設計了用VSR技術實現局域和廣域萬兆以太網在較短距離上的高速互連的系統方案,成功地將VSR技術移植到萬兆以太網上,實現低成本、構建方便和性能穩定的高速短距離傳輸. 本文所有的設計均在Altera Stratix GX系列FPGA的EP1SGX25F1020C7上實現,采用Altera的Quartus Ⅱ開發工具和 Verilog HDL硬件描述語言完成了VSR4-1.0轉換器集成電路和萬兆以太網的SERDES的設計和仿真,并給出了各模塊的電路結構和仿真結果.仿真的結果表明,所有的設計均能正確的實現各自的功能,完全能夠滿足10Gb/s高速并行傳輸系統的要求.
上傳時間: 2013-07-14
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本課題首先研究了常規的RS譯碼器的算法,確定在關鍵方程的計算中采用一種新改進的BM算法,然后提出了基于復數基的有限域快速并行乘法器和利用冪指數相減進行除法計算的有限域除法器,通過這些優化方法提高了RS譯碼器的速度,減少了譯碼延時和硬件資源使用,最后利用VHDL硬件描述語言在FPGA上實現了流水線處理的RS(255,223)譯碼器。 本課題實現的RS(255,223)硬件譯碼器的性能在國內具有領先水平,對我國以后航天項目高速數據傳輸系統的設計有著很大的意義。
上傳時間: 2013-06-29
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數字電視近年來飛速發展,它最終取代模擬電視是一個必然趨勢。可編程邏輯技術以及EDA技術的升溫也帶來了電子系統設計的巨大變革。本論文將迅速發展的FPGA技術應用于數字電視系統中,研究探討了數字電視前端系統中的關鍵設備——傳輸流復用器的FPGA建模和實現,以及相關的關鍵技術。本論文首先介紹了數字電視的發展現狀和前景,概述了數字電視前端系統的組成結構與關鍵技術,以及可編程邏輯技術的發展和優勢。然后介紹了數字電視系統中的重要標準MPEG-2以及傳輸流復用器的原理和系統結構,并且從理論上闡述了復用器設計的關鍵技術:PSI重組和PCR調整。接著詳細說明了如何運用創新思路,采用獨特的硬件架構在一片FPGA上實現整個復用器的軟件和硬件系統的方案,并且舉例說明了復用器硬件邏輯設計中所運用的幾個FPGA設計技巧。最后對本文進行總結,并提出了數字電視系統中復用器設備未來發展的設想。本文中介紹的基于SOPC的硬件復用器設計方案,將系統的軟件和硬件集成在一款Altera公司新推出的低成本高密度cyclone系列FPGA上,并且將FPGA設計技巧運用于復用器的硬件邏輯設計中。整個設計方案不但簡化了系統設計,而且實現了穩定,高速,低成本,可擴展性強的復用器系統。
上傳時間: 2013-06-02
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當前,在系統級互連設計中高速串行I/O技術迅速取代傳統的并行I/O技術正成為業界趨勢。人們已經意識到串行I/O“潮流”是不可避免的,因為在高于1Gbps的速度下,并行I/O方案已經達到了物理極限,不能再提供可靠和經濟的信號同步方法。基于串行I/O的設計帶來許多傳統并行方法所無法提供的優點,包括:更少的器件引腳、更低的電路板空間要求、減少印刷電路板(PCB)層數、PCB布局布線更容易、接頭更小、EMI更少,而且抵抗噪聲的能力也更好。高速串行I/O技術正被越來越廣泛地應用于各種系統設計中,包括PC、消費電子、海量存儲、服務器、通信網絡、工業計算和控制、測試設備等。迄今業界已經發展出了多種串行系統接口標準,如PCI Express、串行RapidIO、InfiniBand、千兆以太網、10G以太網XAUI、串行ATA等等。 Aurora協議是為私有上層協議或標準上層協議提供透明接口的串行互連協議,它允許任何數據分組通過Aurora協議封裝并在芯片間、電路板間甚至機箱間傳輸。Aurora鏈路層協議在物理層采用千兆位串行技術,每物理通道的傳輸波特率可從622Mbps擴展到3.125Gbps。Aurora還可將1至16個物理通道綁定在一起形成一個虛擬鏈路。16個通道綁定而成的虛擬鏈路可提供50Gbps的傳輸波特率和最大40Gbps的全雙工數據傳輸速率。Aurora可優化支持范圍廣泛的應用,如太位級路由器和交換機、遠程接入交換機、HDTV廣播系統、分布式服務器和存儲子系統等需要極高數據傳輸速率的應用。 傳統的標準背板如VME總線和CompactPCI總線都是采用并行總線方式。然而對帶寬需求的不斷增加使新興的高速串行總線背板正在逐漸取代傳統的并行總線背板。現在,高速串行背板速率普遍從622Mbps到3.125Gbps,甚至超過10Gbps。AdvancedTCA(先進電信計算架構)正是在這種背景下作為新一代的標準背板平臺被提出并得到快速的發展。它由PCI工業計算機制造商協會(PICMG)開發,其主要目的是定義一種開放的通信和計算架構,使它們能被方便而迅速地集成,滿足高性能系統業務的要求。ATCA作為標準串行總線結構,支持高速互聯、不同背板拓撲、高信號密度、標準機械與電氣特性、足夠步線長度等特性,滿足當前和未來高系統帶寬的要求。 采用FPGA設計高速串行接口將為設計帶來巨大的靈活性和可擴展能力。Xilinx Virtex-IIPro系列FPGA芯片內置了最多24個RocketIO收發器,提供從622Mbps到3.125Gbps的數據速率并支持所有新興的高速串行I/O接口標準。結合其強大的邏輯處理能力、豐富的IP核心支持和內置PowerPC處理器,為企業從并行連接向串行連接的過渡提供了一個理想的連接平臺。 本文論述了采用Xilinx Virtex-IIPro FPGA設計傳輸速率為2.5Gbps的高速串行背板接口,該背板接口完全符合PICMG3.0規范。本文對串行高速通道技術的發展背景、現狀及應用進行了簡要的介紹和分析,詳細分析了所涉及到的主要技術包括線路編解碼、控制字符、逗點檢測、擾碼、時鐘校正、通道綁定、預加重等。同時對AdvancedTCA規范以及Aurora鏈路層協議進行了分析, 并在此基礎上給出了FPGA的設計方法。最后介紹了基于Virtex-IIPro FPGA的ATCA接口板和MultiBERT設計工具,可在標準ATCA機框內完成單通道速率為2.5Gbps的全網格互聯。
上傳時間: 2013-05-29
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隨著移動終端、多媒體、Internet網絡、通信,圖像掃描技術的發展,以及人們對圖象分辨率,質量要求的不斷提高,用軟件壓縮難以達到實時性要求,而且會帶來因傳輸大量原始圖象數據帶來的帶寬要求,因此采用硬件實現圖象壓縮已成為一種必然趨勢。而熵編碼單元作為圖像變換,量化后的處理環節,是圖像壓縮中必不可少的部分。研究熵編解碼器的硬件實現,具有廣闊的應用背景。本文以星載視頻圖像壓縮的硬件實現項目為背景,對熵編碼器和解碼器的硬件實現進行探討,給出了并行熵編碼和解碼器的實現方案。熵編解碼器中的難點是huffman編解碼器的實現。在設計并行huffman編碼方案時通過改善Huffman編碼器中變長碼流向定長碼流轉換時的控制邏輯,避免了因數據處理不及時造成數據丟失的可能性,從而保證了編碼的正確性。而在實現并行的huffman解碼器時,解碼算法充分利用了規則化碼書帶來的碼字的單調性,及在特定長度碼字集內碼字變化的連續性,將并行解碼由模式匹配轉換為算術運算,提高了存儲器的利用率、系統的解碼效率和速度。在實現并行huffman編碼的基礎上,結合針對DC子帶的預測編碼,針對直流子帶的游程編碼,能夠對圖像壓縮系統中經過DWT變換,量化,掃描后的數據進行正確的編碼。同時,在并行huffman解碼基礎上的熵解碼器也可以解碼出正確的數據提供給解碼系統的后續反量化模塊,進一步處理。在本文介紹的設計方案中,按照自頂向下的設計方法,對星載圖像壓縮系統中的熵編解碼器進行分析,進而進行邏輯功能分割及模塊劃分,然后分別實現各子模塊,并最終完成整個系統。在設計過程中,用高級硬件描述語言verilogHDL進行RTL級描述。利用了Altera公司的QuartusII開發平臺進行設計輸入、編譯、仿真,同時還采用modelsim仿真工具和symplicity的綜合工具,驗證了設計的正確性。通過系統波形仿真和下板驗證熵編碼器最高頻率可以達到127M,在62.5M的情況下工作正常。而熵解碼器也可正常工作在62.5M,吞吐量可達到2500Mbps,也能滿足性能要求。仿真驗證的結果表明:設計能夠滿足性能要求,并具有一定的使用價值。
上傳時間: 2013-05-19
上傳用戶:吳之波123
本論文首先描述了數字下變頻基本理論和結構,對完成各級數字信號處理所涉及到的CORDIC、CIC、HB、DA、重采樣等關鍵算法做了適當介紹;然后根據這些算法提出了基于FPGA實現的結構并進一步給出了性能分析;并且從數字下變頻的系統層次上考慮了各模塊彼此間的性能制約,從而選擇合理配置、優化系統結構以獲得模塊間的性能均衡和系統性能的最優化;最后給出了FPGA實現的數字下變頻器在測試中產生的波形和頻譜,作了測試結果分析.
上傳時間: 2013-05-25
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如今電力電子電路的控制旨在實現高頻開關的計算機控制,并向著更高頻率、更低損耗和全數字化的方向發展。現場可編程門陣列器件(FieldProgrammableGateArrays)是近年來嶄露頭角的一類新型集成電路,它具有簡潔、經濟、高速度、低功耗等優勢,又具有全集成化、適用性強,便于開發和維護(升級)等顯著優點。與單片機和DSP相比,FPGA的頻率更高、速度更快,這些特點順應了電力電子電路的日趨高頻化和復雜化發展的需要。因此,在越來越多的領域中FPGA得到了日益廣泛的發展和應用。 本文提出了一種采用現場可編程門陣列(FPGA)器件實現數字化通用PWM控制器的方案。該控制器能產生多路PWM脈沖,具有開關頻率可調、各路脈沖間的相位可調、接口簡單、響應速度快、易修改、可現場編程等特點,可應用于PWM的全數字化控制。文中對方案的實現進行了比較詳細的論述,包括A/D采樣控制、PI算法的實現、PWM波形的產生、各模塊的工作原理等。 本文還提出一種新型ZCT-PWMBoost變換器,詳細的分析了該變換器的工作過程,并采用基于FPGA的數字化通用PWM控制器對這種軟開關Boost變換器進行控制,給出了比較完滿的實驗結果。實驗結果驗證了該控制器以及該ZCTBoost變換器的可行性和有效性,
上傳時間: 2013-06-22
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本論文依據IEEE802.16a物理層對RS-CC碼的參數要求,研究了RS-CC碼的高速編、譯碼的VLSI硬件算法,同時對FPGA開發技術進行了研究,以VerilogHDL為描述語言,在Xilinx公司的FPGA上實現了高速的RS-CC編、譯碼器。RS譯碼器中,錯誤位置多項式和錯誤值多項式的求解采用無求逆單元,并具有規則數據流、易于VLSI實現的改進的歐幾里德算法(MEA);CC譯碼器由采用模歸一化路徑度量的全并行的“加比選(ACS)”模塊和具有脈動陣列結構的幸存路徑回溯模塊組成。 在實現RS-CC譯碼器的過程中,分別從算法上和根據FPGA的結構特點上,對譯碼器做了一些優化工作,降低了硬件資源占有率和提高了譯碼速度。 此外,還搭建了以Xilinx公司40萬等效門的FPGASpartan-Ⅲ400-4PQ208為主體,以Cypress公司的USB2.0芯片CY7C68013為高速數據接口的硬件試驗平臺,并在此試驗平臺上實現了文中的高速RS-CC編譯碼系統。
上傳時間: 2013-06-03
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數字相關器是無線數字接收機的重要組成部分,它主要用于對中頻數字化后的信號進行解調和同步,從而恢復出原始的基帶數據.本文的重點是如何高效的實現無線通信接收系統中數字中頻部分,主要研究如何對MSK信號進行正確、有效、實時的解調,其內容包括1.MSK信號簡介及分析,研究其特征,以便有效的對其解調.2.對解調技術中涉及的重點模塊,比如NCO、CORDIC算法等做了理論上的介紹與分析.3.MSK信號的數字解調技術,比較了各種解調技術,主要是正交解調和差分解調,分析了它們的優勢和劣勢,并進行了仿真驗證.4.在FPGA中實現了數字中頻系統的各個關鍵模塊.5.最終的解調模塊在實際的PCB基板上調試通過,并應用在實際產品中.
上傳時間: 2013-06-21
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