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全相位譜分析

全數(shù)字超聲診斷系統(tǒng)部分核心算法的FPGA實現(xiàn).rar

60年代初，國際上首次將B超診斷儀應用于臨床診斷，40多年來B超診斷儀的發(fā)展極為迅速。隨著數(shù)字信號處理及計算機技術(shù)的發(fā)展，目前國際上先進水平的超聲診斷設(shè)備幾乎每一個環(huán)節(jié)都包含著數(shù)字信號處理的內(nèi)容，研制全數(shù)字化的超聲診斷設(shè)備已成為發(fā)展趨勢。 @@ 基于FPGA及嵌入式操作系統(tǒng)的全數(shù)字超聲診斷系統(tǒng)具有技術(shù)含量高、便攜的特點，可用數(shù)字硬件電路來實現(xiàn)數(shù)據(jù)量極其龐大的超聲信息的實時處理。 @@ 本文從超聲診斷原理入手，在對超聲診斷系統(tǒng)中的幾個關(guān)鍵技術(shù)進行分析的基礎(chǔ)上，重點研究開發(fā)超聲診斷系統(tǒng)中數(shù)字信號處理部分的兩個核心算法。以FPGA芯片為載體，在Quartus Ⅱ平臺中采用Verilog HDL語言進行編程并仿真驗證，分別實現(xiàn)了數(shù)字FIR濾波器及CORDIC坐標變換兩個模塊的功能。另外，采用Verilog HDL語言對應用于圖像顯示模塊的SPI接口進行了編程設(shè)計，編譯下載至FPGA中，最終實現(xiàn)了與ARM A8的OMPG3530板之間高速串行數(shù)據(jù)的傳輸。 @@ 采用在單片F(xiàn)PGA芯片內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字式超聲診斷部分核心算法并與高性能ARMA8處理器相配合的數(shù)字信號處理解決方案，具有高速度、高精度、高集成度、便攜的特點，為全數(shù)字化便攜超聲診斷設(shè)備的研制打下了基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞：超聲診斷系統(tǒng)；FPGA；數(shù)字FIR濾波器；CORDIC算法；SPI總線

標簽： FPGA 全數(shù)字超聲診斷系統(tǒng)

上傳時間： 2013-07-07

上傳用戶：hxy200501
基于FPGA通信原理實驗系統(tǒng)的研究.rar

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，社會對具備實際動手能力人才的需求也不斷增加，高校通信教學改革勢在必行。在最初的通信原理實驗設(shè)備中每個實驗獨立占用一塊硬件資源，隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，實驗設(shè)備廠商將CPLD/FPGA技術(shù)作為獨立的一項實驗內(nèi)容，加入到通信原理實驗設(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算。本文總結(jié)現(xiàn)有通信原理實驗設(shè)備的優(yōu)缺點，采用FPGA技術(shù)設(shè)計出集驗證性和設(shè)計性于一體，具備較高的綜合性和系統(tǒng)性的通信原理實驗系統(tǒng)。　本系統(tǒng)提供了一個開放性的硬件、軟件平臺，從培養(yǎng)學生實際動手能力出發(fā)，利用FPGA在通用的硬件上實現(xiàn)所有實驗內(nèi)容。學生在本系統(tǒng)上除了能完成已固化的實驗內(nèi)容，還可以實現(xiàn)電子設(shè)計開發(fā)和驗證。這對培養(yǎng)學生的實踐能力大有裨益。　本文結(jié)合數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型，把基于FPGA的通信原理實驗系統(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驗系統(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驗內(nèi)容，分別列出各實驗的數(shù)字化實現(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上具體實現(xiàn)過程、系統(tǒng)測試結(jié)果及分析。測試和實際運行結(jié)果表明設(shè)計方法正確，且功能和技術(shù)指標滿足設(shè)計要求。關(guān)鍵詞：通信原理，實驗系統(tǒng)，F(xiàn)PGA，DDS，多體制調(diào)制解調(diào)，全數(shù)字COSTAS環(huán)，位同步

標簽： FPGA 通信原理實驗系統(tǒng)

上傳時間： 2013-07-07

上傳用戶：evil
FPGA內(nèi)全數(shù)字延時鎖相環(huán)的設(shè)計.rar

現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的發(fā)展已經(jīng)有二十多年，從最初的1200門發(fā)展到了目前數(shù)百萬門至上千萬門的單片F(xiàn)PGA芯片。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地應用于通信、消費類電子和車用電子類等領(lǐng)域，但國內(nèi)市場基本上是國外品牌的天下。在高密度FPGA中，芯片上時鐘分布質(zhì)量變的越來越重要，時鐘延遲和時鐘偏差已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。目前，為了消除FPGA芯片內(nèi)的時鐘延遲，減小時鐘偏差，主要有利用延時鎖相環(huán)(DLL)和鎖相環(huán)(PLL)兩種方法，而其各自又分為數(shù)字設(shè)計和模擬設(shè)計。雖然用模擬的方法實現(xiàn)的DLL所占用的芯片面積更小，輸出時鐘的精度更高，但從功耗、鎖定時間、設(shè)計難易程度以及可復用性等多方面考慮，我們更愿意采用數(shù)字的方法來實現(xiàn)。本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎(chǔ)，對全數(shù)字延時鎖相環(huán)(DLL)電路進行分析研究和設(shè)計，在此基礎(chǔ)上設(shè)計出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的模塊電路。本文作者在一年多的時間里，從對電路整體功能分析、邏輯電路設(shè)計、晶體管級電路設(shè)計和仿真以及最后對設(shè)計好的電路仿真分析、電路的優(yōu)化等做了大量的工作，通過比較DLL與PLL、數(shù)字DLL與模擬DLL，深入的分析了全數(shù)字DLL模塊電路組成結(jié)構(gòu)和工作原理，設(shè)計出了符合指標要求的全數(shù)字DLL模塊電路，為開發(fā)自我知識產(chǎn)權(quán)的FPGA奠定了堅實的基礎(chǔ)。本文先簡要介紹FPGA及其時鐘管理技術(shù)的發(fā)展，然后深入分析對比了DLL和PLL兩種時鐘管理方法的優(yōu)劣。接著詳細論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設(shè)計考慮，給出了全數(shù)字DLL整體架構(gòu)設(shè)計。最后對DLL整體電路進行整體仿真分析，驗證電路功能，得出應用參數(shù)。在設(shè)計中，用Verilog-XL對部分電路進行數(shù)字仿真，Spectre對進行部分電路的模擬仿真，而電路的整體仿真工具是HSIM。本設(shè)計采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫建模，設(shè)計出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz，工作電壓為1.8V，工作溫度為-55℃～125℃，最大抖動時間為28ps，在輸入100MHz時鐘時的功耗為200MW，達到了國外同類產(chǎn)品的相應指標。最后完成了輸出電路設(shè)計，可以實現(xiàn)時鐘占空比調(diào)節(jié)，2倍頻，以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時鐘分頻等時鐘頻率合成功能。

標簽： FPGA 全數(shù)字延時

上傳時間： 2013-06-10

上傳用戶：yd19890720
基于FPGA的π4DQPSK全數(shù)字中頻發(fā)射機和接收機的實現(xiàn).rar

本文以電子不停車收費系統(tǒng)課題為背景，設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA的π/4-DOPSK全數(shù)字中頻發(fā)射機和接收機。π/4-DQPSK廣泛應用于移動通信和衛(wèi)星通信中，具有頻帶利用率高、頻譜特性好、抗衰落性能強的特點。近年來現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件在芯片邏輯規(guī)模和處理速度等方面性能的迅速提高，用硬件編程實現(xiàn)無線功能的軟件無線電技術(shù)在理論和實用化上都趨于成熟和完善，因此可以把數(shù)字調(diào)制，數(shù)字上/下變頻，數(shù)字解調(diào)在同一塊FPGA上實現(xiàn)，即實現(xiàn)了中頻發(fā)射機和接收機一體化的片上可編程系統(tǒng)(SOPC，System On Programmabie Chip)。本文首先根據(jù)指標要求對數(shù)字收發(fā)機方案進行設(shè)計，確定了適合不停車收費系統(tǒng)的全數(shù)字發(fā)射機和接收機的結(jié)構(gòu)，接著根據(jù)π/4-DQPSK發(fā)射機和接收機的理論，設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA的成形濾波器SRRC、半帶濾波器HB和定時算法并給出性能分析，最后給出硬件測試平臺上結(jié)果和測試結(jié)果分析。

標簽： 4DQPSK FPGA 全數(shù)字

上傳時間： 2013-06-23

上傳用戶：chuckbassboy
基于FPGA的DDS信號源的設(shè)計.rar

頻率合成技術(shù)廣泛應用于通信、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域，目前，常用的頻率合成技術(shù)有直接頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)等。其中DDS是一種新的頻率合成方法，是頻率合成的一次革命。全數(shù)字化的DDS技術(shù)由于具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、相位噪聲低和頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點而成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。隨著數(shù)字集成電路、微電子技術(shù)和EDA技術(shù)的深入研究，DDS技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 DDS是把一系列數(shù)字量化形式的信號通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其它任意波形)。一個典型的DDS系統(tǒng)應包括以下三個部分：相位累加器可以時鐘的控制下完成相位的累加；相位一幅度碼轉(zhuǎn)換電路一般由ROM實現(xiàn)；D/A轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號。現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設(shè)計靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設(shè)計中得到了廣泛的應用。本論文主要討論了如何利用FPGA來實現(xiàn)一個DDS系統(tǒng)，該DDS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)是以FPGA為核心實現(xiàn)的，使用Altera公司的Cyclone系列FPGA。文章首先介紹了頻率合成器的發(fā)展，闡述了基于FPGA實現(xiàn)DDS技術(shù)的意義；然后介紹了DDS的基本理論；接著介紹了FPGA的基礎(chǔ)知識如結(jié)構(gòu)特點、開發(fā)流程、使用工具等；隨后介紹了利用FPGA實現(xiàn)直接數(shù)字頻率合成(DDS)的原理、電路結(jié)構(gòu)、優(yōu)化方法等。重點介紹DDS技術(shù)在FPGA中的實現(xiàn)方法，給出了部分VHDL源程序。采用該方法設(shè)計的DDS系統(tǒng)可以很容易地嵌入到其他系統(tǒng)中而不用外接專用DDS芯片，具有高性能、高性價比，電路結(jié)構(gòu)簡單等特點；接著對輸出信號頻譜進行了分析，特別是對信號的相位截斷誤差和幅度量化誤差進行了詳細的討論，由此得出了改善系統(tǒng)性能的幾種方法；最后給出硬件實物照片和測試結(jié)果，并對此作了一定的分析。

標簽： FPGA DDS 信號源

上傳時間： 2013-07-05

上傳用戶：suxuan110425
全并行Viterbi譯碼器的FPGA實現(xiàn)

　　本文對于全并行Viterbi譯碼器的設(shè)計及其FPGA實現(xiàn)方案進行了研究，并最終將用FPGA實現(xiàn)的譯碼器嵌入到某數(shù)字通信系統(tǒng)之中。　　首先介紹了卷積碼及Viterbi譯碼算法的基本原理，并對卷積碼的糾錯性能進行了理論分析。接著介紹了Viterbi譯碼器各個模塊實現(xiàn)的一些經(jīng)典算法，對這些算法的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化并利用FPGA實現(xiàn)，而后在QuartusⅡ平臺上對各模塊的實現(xiàn)進行仿真以及在Matlab平臺上對結(jié)果進行驗證。最后給出Viterbi譯碼模塊應用在實際系統(tǒng)上的誤碼率測試性能結(jié)果。　　測試結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達到了工程標準的要求，從而驗證了譯碼器設(shè)計的可靠性，同時所設(shè)計的基于FPGA實現(xiàn)的全并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽脠龊稀?/p>
標簽： Viterbi FPGA 并行譯碼器

上傳時間： 2013-07-30

上傳用戶：13913148949
FPGA在相位激光測距信號處理技術(shù)中的應用

本文簡單介紹了脈沖式激光測距原理、相位式激光測距的原理及相位測量技術(shù)。根據(jù)課題的要求，給出了電路系統(tǒng)設(shè)計方案，選擇了合適測相系統(tǒng)電路參數(shù)，分析了調(diào)制波的噪聲對系統(tǒng)的影響，計算出能滿足系統(tǒng)精度要求的最低信噪比，對偶然誤差、信號變化幅度大小、零點漂移和電路的相位延遲等原因引起的測量誤差，提出了具體的解決措施，這些措施提高了數(shù)字檢相電路的測相精度和穩(wěn)定性。　　根據(jù)電路系統(tǒng)設(shè)計方案，著重對混頻電路、整形電路和自動數(shù)字檢相電路進行了較為深入的分析與討論，其中自動數(shù)字檢相電路采用大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA實現(xiàn)。　　文中述敘了利用FPGA實現(xiàn)自動數(shù)字檢相的原理及方法步驟，分析了FPGA實現(xiàn)鑒相功能的可靠性。根據(jù)設(shè)計要求，選擇合適的FPGA邏輯器件和配置器件，使用QuartusⅡ軟件開發(fā)可編程邏輯器件及VHDL編程，給出了用QuartusⅡ軟件進行數(shù)字檢相測量的系統(tǒng)仿真結(jié)果和混頻電路、比較電路、數(shù)字檢相電路的實驗結(jié)果，對在沒有零角度位置標志信號和沒有允許計數(shù)標志信號條件下的實驗結(jié)果的精度進行了分析。根據(jù)誤差結(jié)果分析，提出了下一步研究改進的措施和思路。　　

標簽： FPGA 相位激光測距信號處理技術(shù)

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：yare
基于FPGA的逆變器控制芯片研究

逆變控制器的發(fā)展經(jīng)歷從分立元件的模擬電路到以專用微處理芯片（DSP/MCU）為核心的電路系統(tǒng)，并從數(shù)模混合電路過渡到純數(shù)字控制的歷程。但是，通用微處理芯片是為一般目的而設(shè)計，存在一定局限。為此，近幾年來逆變器專用控制芯片（ASIC）實現(xiàn)技術(shù)的研究越來越受到關(guān)注，已成為逆變控制器發(fā)展的新方向之一。本文利用一個成熟的單相電壓型PWM逆變器控制模型，圍繞逆變器專用控制芯片ASIC的實現(xiàn)技術(shù)，依次對專用芯片的系統(tǒng)功能劃分，硬件算法，全系統(tǒng)的硬件設(shè)計及優(yōu)化，流水線操作和并行化，芯片運行穩(wěn)定性等問題進行了初步研究。首先引述了單相電壓型PWM逆變器連續(xù)時間和離散時間的數(shù)學模型，以及基于極點配置的單相電壓型PWM逆變器電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，同時給出了仿真結(jié)果，仿真表明此系統(tǒng)具有很好的動、靜態(tài)性能，并且具有自動限流功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。緊接著分析了FPGA器件的特征和結(jié)構(gòu)。在給出本芯片應用目標的基礎(chǔ)上，制定了FPGA目標器件的選擇原則和芯片的技術(shù)規(guī)格，完成了器件選型及相關(guān)的開發(fā)環(huán)境和工具的選取。然后系統(tǒng)闡述了復雜FPGA設(shè)計的設(shè)計方法學，詳細介紹了基于FPGA的ASIC設(shè)計流程，概要介紹了僅使用QuartusII的開發(fā)流程，以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結(jié)合使用的開發(fā)流程。在此基礎(chǔ)上，進行了芯片系統(tǒng)功能劃分，針對：DDS標準正弦波發(fā)生器，電壓電流雙環(huán)控制算法單元，硬件PI算法單元，SPWM產(chǎn)生器，三角波發(fā)生器，死區(qū)控制器，數(shù)據(jù)流/控制流模塊等逆變器控制硬件算法/控制單元，研究了它們的硬件算法，完成了模塊化設(shè)計。分析了全數(shù)字鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)和模型，以此為基礎(chǔ)，設(shè)計了一種應用于逆變器的，用比例積分方法替代傳統(tǒng)鎖相系統(tǒng)中的環(huán)路濾波，用相位累加器實現(xiàn)數(shù)控振蕩器（DCO）功能的高精度二階全數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）。分析了“流水線操作”等設(shè)計優(yōu)化問題，并針對逆變器控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)算法呈多層結(jié)構(gòu)，且層與層之間還有數(shù)據(jù)流聯(lián)系，其執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)流的走向較為復雜，不利于直接采用流水線技術(shù)進行設(shè)計的特點，提出一種全新的“分層多級流水線”設(shè)計技術(shù)，有效地解決了復雜控制系統(tǒng)的流水線優(yōu)化設(shè)計問題。本文最后對芯片運行穩(wěn)定性等問題進行了初步研究。指出了設(shè)計中的“競爭冒險”和飽受困擾之苦的“亞穩(wěn)態(tài)”問題，分析了產(chǎn)生機理，并給出了常用的解決措施。

標簽： FPGA 逆變器控制芯片

上傳時間： 2013-05-28

上傳用戶：ice_qi
基于FPGA的數(shù)字化通用PWM控制器設(shè)計

如今電力電子電路的控制旨在實現(xiàn)高頻開關(guān)的計算機控制，并向著更高頻率、更低損耗和全數(shù)字化的方向發(fā)展。現(xiàn)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(jīng)濟、高速度、低功耗等優(yōu)勢，又具有全集成化、適用性強，便于開發(fā)和維護(升級)等顯著優(yōu)點。與單片機和DSP相比，F(xiàn)PGA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(fā)展的需要。因此，在越來越多的領(lǐng)域中FPGA得到了日益廣泛的發(fā)展和應用。　　本文提出了一種采用現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)器件實現(xiàn)數(shù)字化通用PWM控制器的方案。該控制器能產(chǎn)生多路PWM脈沖，具有開關(guān)頻率可調(diào)、各路脈沖間的相位可調(diào)、接口簡單、響應速度快、易修改、可現(xiàn)場編程等特點，可應用于PWM的全數(shù)字化控制。文中對方案的實現(xiàn)進行了比較詳細的論述，包括A/D采樣控制、PI算法的實現(xiàn)、PWM波形的產(chǎn)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(shù)字化通用PWM控制器對這種軟開關(guān)Boost變換器進行控制，給出了比較完滿的實驗結(jié)果。實驗結(jié)果驗證了該控制器以及該ZCTBoost變換器的可行性和有效性，

標簽： FPGA PWM 數(shù)字化制器設(shè)計

上傳時間： 2013-06-22

上傳用戶：yph853211
基于FPGA的數(shù)字相位計的研究與實現(xiàn)

本文結(jié)合工程需要詳細論述了一種數(shù)字相位計的實現(xiàn)方法，該方法是基于FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)芯片運用FFT(快速傅立葉變換)算法完成的。首先，從相位測量的原理出發(fā)，分析了傳統(tǒng)相位計的缺點，給出了一種高可靠性的相位檢測實用算法，其算法核心是對采集信號進行FFT變換，通過頻譜分析，實現(xiàn)對參考信號和測量信號初相位的檢測，并同時闡述了FPGA在實現(xiàn)數(shù)字相位計核心FFT算法中的優(yōu)勢。在優(yōu)化的硬件結(jié)構(gòu)中，利用多個乘法器并行運算的方式加快了蝶形運算單元的運算速度；內(nèi)置雙端口RAM、旋轉(zhuǎn)因子ROM使數(shù)據(jù)存儲的速度得到提高；采用了流水線的工作方式使數(shù)據(jù)的存儲、運算在時間上達到匹配。整個設(shè)計采用VHDL(超高速硬件描述語言)語言作為系統(tǒng)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)的描述手段，在Altera的QuartusⅡ軟件支持下完成。仿真結(jié)果表明，基于FPGA實現(xiàn)的FFT算法無論在速度和精度上都滿足了相位測量的需要，其運算64點數(shù)據(jù)僅需27.5us，最大誤差在1％之內(nèi)。

標簽： FPGA 數(shù)字相位計

上傳時間： 2013-06-04

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