在傳統(tǒng)的電力電子電路中，DC/DC變換器通常采用模擬電路實(shí)現(xiàn)電壓或電流的控制。數(shù)字控制與模擬控制相比，有著顯著的優(yōu)點(diǎn)，數(shù)字控制可以實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制策略，同時(shí)大大提高系統(tǒng)的可靠性和靈活性，并易于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的智能化。但目前數(shù)字控制基本上限于電力傳動(dòng)領(lǐng)域，DC/DC變換器由于其開(kāi)關(guān)頻率較高，一般其外圍功能由DSP或微處理器完成，而控制的核心，如PWM發(fā)生等大多采用專(zhuān)用控制芯片實(shí)現(xiàn)。FPGA由于其快速性、靈活性及保密性等優(yōu)點(diǎn)，近年來(lái)在數(shù)字控制領(lǐng)域受到越來(lái)越多的關(guān)注。基于FPGA的DC/DC變換器是電力電子領(lǐng)域重要的研究方向之一。本文研究了同步Buck變換器的建模、設(shè)計(jì)及仿真，采用Xinlix的VIRTEX-Ⅱ PRO FPGA開(kāi)發(fā)板實(shí)現(xiàn)了Buck變換器的全數(shù)字控制。 論文首先從Buck變換器的理論分析入手，根據(jù)它的物理特性，研究了該變換器的狀態(tài)空間平均模型和小信號(hào)分析。為了獲得高性能的開(kāi)關(guān)電源，提出并分析了混雜模型設(shè)計(jì)方案，然后進(jìn)行了控制器設(shè)計(jì)。并采用MATLAB/SIMULINK建立了同步Buck電路的仿真模型，并進(jìn)行仿真研究。浮點(diǎn)仿真的運(yùn)算精度與溢出問(wèn)題，影響了仿真的精度。為了克服這些不足，作者采用了定點(diǎn)仿真方法，得到了滿(mǎn)意的仿真結(jié)果。論文還著重論述了開(kāi)關(guān)電源的數(shù)字控制器部分，數(shù)字控制器一般由三個(gè)主要功能模塊組成：模數(shù)轉(zhuǎn)換器、數(shù)字脈寬調(diào)制器(Digital PulseWidth Modulation：DPWM)和數(shù)字補(bǔ)償器。文中重點(diǎn)研究了DPWM和數(shù)字補(bǔ)償器，闡述了目前高頻數(shù)字控制變換器中存在的主要問(wèn)題，特別是高頻狀態(tài)下DPWM分辨率較低，影響控制精度，甚至引起極限環(huán)(Limit Cycling)現(xiàn)象，對(duì)DPWM分辨率的提高與系統(tǒng)硬件工作頻率之間的矛盾、DPWM分辨率與A/D分辨率之間的關(guān)系等問(wèn)題作了全面深入的分析。論文提出了一種新的提高DPWM分辨率的方法，該方法在不提高系統(tǒng)硬件頻率的前提下，采用軟件使DPWM的分辨率大大提高。作者還設(shè)計(jì)了兩種數(shù)字補(bǔ)償器，并進(jìn)行了分析比較，選擇了合適的補(bǔ)償算法，達(dá)到了改善系統(tǒng)性能的目的。 設(shè)計(jì)完成后，作者使用ISE 9.1i軟件進(jìn)行了FPGA實(shí)現(xiàn)的前、后仿真，驗(yàn)證了所提出理論及控制算法的正確性。作者完成了Buck電路的硬件制作及基于FPGA的軟件設(shè)計(jì)，采用32MHz的硬件晶振實(shí)現(xiàn)了11-bit的DPWM分辨率，開(kāi)關(guān)頻率達(dá)到1MHz，得到了滿(mǎn)意的系統(tǒng)性能，論文最后給出了仿真和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA DCDC 高頻 數(shù)字
上傳時(shí)間： 2013-07-23
上傳用戶(hù)：kristycreasy
本文介紹了一種基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列FPGA器件的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)闡述了紅外遙控電子密碼鎖的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)；介紹了一種由PT2248作為發(fā)送器，MIM-R1AA 38KHZ紅外一體化接收解調(diào)器作為接收器的紅外遙控系統(tǒng)的構(gòu)建方法；詳細(xì)說(shuō)明了如何運(yùn)用EDA技術(shù)自頂向下的設(shè)計(jì)方法，來(lái)實(shí)現(xiàn)基于XILINX公司出品的Spartan-3E系列FPGA芯片的紅外遙控解碼、密碼鎖的解鎖、密碼修改、報(bào)警提示及液晶顯示等功能。在分析紅外遙控電子密碼鎖各功能模塊時(shí)，本論文詳細(xì)闡述了各模塊的功能及外部接口信號(hào)，給出了各模塊的仿真波形以及整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試流程和測(cè)試結(jié)果。本論文在介紹Spartan-3E系列FPGA芯片的特點(diǎn)和性能的同時(shí)，利用Spartan-3E系列的XC3S500芯片中的KCPSM3和自行設(shè)計(jì)完成的狀態(tài)機(jī)控制器分別實(shí)現(xiàn)液晶顯示控制器，通過(guò)比較分析得知KCPSM3實(shí)現(xiàn)的控制器，在對(duì)FPGA的資源利用方面更加合理，實(shí)現(xiàn)更加便捷。 本論文利用紅外遙控技術(shù)解鎖，大大提高了電子密碼鎖的安全性能；采用FPGA開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)，所有算法完全由硬件電路來(lái)實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)的工作可靠性大為提高，同時(shí)由于FPGA具有在系統(tǒng)可編程功能，當(dāng)設(shè)計(jì)需要更改時(shí)，只需更改FPGA中的控制和接口電路，利用EDA工具將更新后的設(shè)計(jì)下載到FPGA中即可，無(wú)需更改外部電路的設(shè)計(jì)，大大提高了設(shè)計(jì)的效率。因此，采用FPGA開(kāi)發(fā)的數(shù)字系統(tǒng)，不僅具有很高的工作可靠性，其升級(jí)與改進(jìn)也極其方便。
上傳時(shí)間： 2013-06-19
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列器件(FPGA)是一種新型集成電路，可以將眾多的控制功能模塊集成為一體，具有集成度高、實(shí)用性強(qiáng)、高性?xún)r(jià)比、便于開(kāi)發(fā)等優(yōu)點(diǎn)，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。單相全橋逆變器是逆變器的一種基本拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，對(duì)它的研究可以為三相逆變器研究提供參考，因此對(duì)單相全橋逆變器的分析有著重要的意義。 本文研制了一種基于FPGA的SPWM數(shù)字控制器，并將其應(yīng)用于單相逆變器進(jìn)行了試驗(yàn)研究。主要研究?jī)?nèi)容包括：SPWM數(shù)字控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)以及逆變器硬件電路設(shè)計(jì)，并對(duì)試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了深入分析，提出了相應(yīng)的解決方案和減小波形失真的措施。在硬件設(shè)計(jì)方面，首先對(duì)雙極性／單極性正弦脈寬調(diào)制技術(shù)進(jìn)行分析，選用適合高頻設(shè)計(jì)的雙極性調(diào)制。其次，詳細(xì)分析死區(qū)效應(yīng)，采用通過(guò)判斷輸出電壓電流之間的相位角預(yù)測(cè)橋臂電流極性方向，超前補(bǔ)償波形失真的方案。最后，采用電壓反饋實(shí)時(shí)檢測(cè)技術(shù)，對(duì)PWM進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整。在控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)方面，采用FPGA自上而下的設(shè)計(jì)方法，對(duì)其控制系統(tǒng)進(jìn)行了功能劃分，完成了DDS標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器、三角波發(fā)生器、SPWM產(chǎn)生器以及加入死區(qū)補(bǔ)償?shù)腜WM發(fā)生器、電流極性判斷(零點(diǎn)判斷模塊和延時(shí)模塊)和反饋等模塊的設(shè)計(jì)。針對(duì)仿真和實(shí)驗(yàn)中的毛刺現(xiàn)象，分析其產(chǎn)生機(jī)理，給出常用的解決措施，改進(jìn)了系統(tǒng)性能。
上傳時(shí)間： 2013-07-06
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LED顯示屏作為一項(xiàng)高新科技產(chǎn)品正引起人們的高度重視，它以其動(dòng)態(tài)范圍廣，亮度高，壽命長(zhǎng)，工作性能穩(wěn)定而日漸成為顯示媒體中的佼佼者，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于廣告、證券、交通、信息發(fā)布等各方面，且隨著全彩屏顯示技術(shù)的日益完善，LED顯示屏有著廣闊的市場(chǎng)前景。 本文主要研究的對(duì)象為全彩色LED同步顯示屏控制系統(tǒng)，提出了一個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案，整個(gè)系統(tǒng)分三部分組成：DVI解碼電路、發(fā)送系統(tǒng)以及接收系統(tǒng)。DVI解碼模塊用于從顯卡的DVI口獲取視頻源數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)T.D.M.S.解碼恢復(fù)出可供LED屏顯示的紅、綠、藍(lán)共24位像素?cái)?shù)據(jù)和一些控制信號(hào)。發(fā)送系統(tǒng)用于將收到的數(shù)據(jù)流進(jìn)行緩存，經(jīng)處理后發(fā)送至以太網(wǎng)芯片進(jìn)行以太網(wǎng)傳輸。接收系統(tǒng)接收以太網(wǎng)上傳來(lái)的視頻數(shù)據(jù)流，經(jīng)過(guò)位分離操作后存入SRAM進(jìn)行緩存，再串行輸入至LED顯示屏進(jìn)行掃描顯示。然后，從多方面論述了該方案的可行性，仔細(xì)推導(dǎo)了LED顯示屏各技術(shù)參數(shù)之間的聯(lián)系及約束關(guān)系。 本課題采用可編程邏輯器件來(lái)完成系統(tǒng)功能，可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、在線(xiàn)可編程等特點(diǎn)，不僅可以滿(mǎn)足高速圖像數(shù)據(jù)處理對(duì)速度的要求，而且增加了設(shè)計(jì)的靈活性，不需修改電路硬件設(shè)計(jì)，縮短了設(shè)計(jì)周期，還可以進(jìn)行在線(xiàn)升級(jí)。
上傳時(shí)間： 2013-06-22
上傳用戶(hù)：jennyzai
激光測(cè)距是一種非接觸式的測(cè)量技術(shù)，已被廣泛使用于遙感、精密測(cè)量、工程建設(shè)、安全監(jiān)測(cè)以及智能控制等領(lǐng)域。早期的激光測(cè)距系統(tǒng)在激光接收機(jī)中通過(guò)分立的單元電路處理激光發(fā)、收信號(hào)以測(cè)量光脈沖往返時(shí)間，使得開(kāi)發(fā)成本高、電路復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，精度以及可靠性相對(duì)較差，體積和重量也較大，且沒(méi)有與其他儀器相匹配的標(biāo)準(zhǔn)接口，上述缺陷阻礙了激光測(cè)距系統(tǒng)的普及應(yīng)用。 本文針對(duì)激光測(cè)距信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套全數(shù)字集成方案，除激光發(fā)射、接收電路以外，將信號(hào)發(fā)生、信號(hào)采集、綜合控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸五個(gè)部分集成為一塊專(zhuān)用集成電路。這樣就不再需要DA轉(zhuǎn)換和AD轉(zhuǎn)換電路和濾波處理等模塊，可以直接對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。與分立的單元電路構(gòu)成的激光測(cè)距信號(hào)處琿相比，可以大大降低激光測(cè)距系統(tǒng)的成本，縮短激光測(cè)距的研制周期。并且由于專(zhuān)用集成電路帶有標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，可以直接與通信模塊連接，構(gòu)成激光遙測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)LED實(shí)時(shí)顯示測(cè)距結(jié)果。這樣使得激光測(cè)距系統(tǒng)只需由激光器LD、接收PD和一片集成電路組成即可，提出了橋梁的位移監(jiān)測(cè)技術(shù)方法，并設(shè)計(jì)出一種針對(duì)橋梁的位移監(jiān)測(cè)的具有既便攜、有效又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的監(jiān)測(cè)樣機(jī)。 本文基于xil inx公司提供的開(kāi)發(fā)環(huán)境(ise8.2)、和Virtex2P系列XC2VP30的開(kāi)發(fā)版來(lái)設(shè)計(jì)的，提出一種基于方波的利用DCM(數(shù)字時(shí)鐘管理器)檢相的相位式測(cè)距方法；采用三把側(cè)尺頻率分別是30MHz、3MHz、lOkHz，對(duì)應(yīng)的測(cè)尺長(zhǎng)度分別為5米、50米和15000米，對(duì)應(yīng)的精度分別為±0.02米、±0.5米和±5米。設(shè)計(jì)了一套激光測(cè)距全數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。為了證明本系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，另外設(shè)計(jì)了一套利用延時(shí)的方法來(lái)模擬激光光路，經(jīng)過(guò)測(cè)試，證明利用DCM檢相的相位式測(cè)距方法對(duì)于橋梁的位移監(jiān)測(cè)是可行的，測(cè)量精度和測(cè)量結(jié)果也滿(mǎn)足設(shè)計(jì)方案要求。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 信號(hào)處理 激光測(cè)距
上傳時(shí)間： 2013-06-12
上傳用戶(hù)：fanboynet
人臉識(shí)別技術(shù)繼指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別以及聲音識(shí)別等生物識(shí)別技術(shù)之后，以其獨(dú)特的方便、經(jīng)濟(jì)及準(zhǔn)確性而越來(lái)越受到世人的矚目。作為人臉識(shí)別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測(cè)，隨著研究的深入和應(yīng)用的擴(kuò)大，在視頻會(huì)議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機(jī)交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術(shù)不斷發(fā)展，它的功能、應(yīng)用和可靠性逐漸增加，在各個(gè)行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢(shì)。FPGA允許用戶(hù)根據(jù)自己的需要來(lái)建立自己的模塊，為用戶(hù)的升級(jí)和改進(jìn)留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設(shè)計(jì)方法的靈活性降低了整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設(shè)計(jì)成為電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測(cè)算法入手，總結(jié)基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術(shù)。經(jīng)過(guò)訓(xùn)練分類(lèi)器、定點(diǎn)化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測(cè)系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開(kāi)發(fā)板上平臺(tái)上，達(dá)到實(shí)時(shí)的檢測(cè)效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對(duì)于人臉檢測(cè)算法，首先確保的是檢測(cè)率的準(zhǔn)確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測(cè)方法。算法中較多的是積分圖的特征值計(jì)算，這便于進(jìn)一步的硬件設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)檢測(cè)算法進(jìn)行耗時(shí)分析確定運(yùn)行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場(chǎng)可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開(kāi)發(fā)時(shí)間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開(kāi)發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、I/O接口、總線(xiàn)及數(shù)據(jù)通道等，通過(guò)分析可以對(duì)算法進(jìn)行細(xì)致的劃分，實(shí)現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點(diǎn)化：在Adaboost算法中，需要進(jìn)行大量的浮點(diǎn)計(jì)算。這里采用的方法是直接對(duì)數(shù)據(jù)位進(jìn)行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對(duì)尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進(jìn)檢測(cè)用的級(jí)聯(lián)分類(lèi)器的訓(xùn)練，提出可以迅速提高分類(lèi)能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓(xùn)練方法。 5. 最后對(duì)系統(tǒng)的整體進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明，在視頻輸入輸出接入的同時(shí)，人臉檢測(cè)能夠達(dá)到17fps的檢測(cè)速度，并且獲得了很好的檢測(cè)率以及較低的誤檢率。
標(biāo)簽： FPGA 人臉檢測(cè) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：大融融rr
正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)是一種多載波數(shù)字調(diào)制技術(shù)，具有頻譜利用率高、抗多徑干擾能力強(qiáng)、成本低等特點(diǎn)，適合無(wú)線(xiàn)通信的高速化、寬帶化及移動(dòng)化的需求，將成為下一代無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)(4G)的核心調(diào)制傳輸技術(shù)。 本文首先描述了OFDM技術(shù)的基本原理。對(duì)OFDM的調(diào)制解調(diào)以及其中涉及的特性和關(guān)鍵技術(shù)等做了理論上的分析，指出了OFDM區(qū)別于其他調(diào)制技術(shù)的巨大優(yōu)勢(shì)；然后針對(duì)OFDM中的信道估計(jì)技術(shù)，深入分析了基于FFT級(jí)聯(lián)的信道估計(jì)理論和基于聯(lián)合最大似然函數(shù)的半盲分組估計(jì)理論，在此基礎(chǔ)上詳細(xì)研究描述了用于OFDM系統(tǒng)的迭代的最大似然估計(jì)算法，并利用Matlab做了相應(yīng)的仿真比較，驗(yàn)證了它們的有效性。 而后，在Matlab中應(yīng)用Simulink工具構(gòu)建OFDM系統(tǒng)仿真平臺(tái)。在此平臺(tái)上，對(duì)OFDM系統(tǒng)在多徑衰落、高斯白噪聲等多種不同的模型參數(shù)下進(jìn)行了仿真，并給出了數(shù)據(jù)曲線(xiàn)，通過(guò)分析結(jié)果可正確評(píng)價(jià)OFDM系統(tǒng)在多個(gè)方面的性能。 在綜合了OFDM的系統(tǒng)架構(gòu)和仿真分析之后，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的OFDM調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。首先根據(jù)802.16協(xié)議和OFDM系統(tǒng)的具體要求，設(shè)定了合理的參數(shù)；然后從調(diào)制器和解調(diào)器的具體組成模塊入手，對(duì)串/并轉(zhuǎn)換，QPSK映射，過(guò)采樣處理，插入導(dǎo)頻，添加循環(huán)前綴，IFFT/FFT，幀同步檢測(cè)等各個(gè)模塊進(jìn)行硬件設(shè)計(jì)，詳細(xì)介紹了各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并給出了相應(yīng)的仿真波形和參數(shù)說(shuō)明。其中，針對(duì)定點(diǎn)運(yùn)算的局限性，為系統(tǒng)設(shè)計(jì)并自定義了24位的浮點(diǎn)運(yùn)算格式，參與傅立葉反變換和傅立葉變換的運(yùn)算，在系統(tǒng)參數(shù)允許的范圍內(nèi)，充分利用了有限資源，提高了系統(tǒng)運(yùn)算精度；然后重點(diǎn)描述了基于FPGA的快速傅立葉變換算法的改進(jìn)、優(yōu)化和設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，針對(duì)原始快速傅立葉變換FPGA實(shí)現(xiàn)算法運(yùn)算空閑時(shí)間過(guò)多，資源占用較大的問(wèn)題，提出了帶有流水作業(yè)功能、資源占用較少的快速傅立葉變換優(yōu)化算法設(shè)計(jì)方案，使之運(yùn)用于OFDM基帶處理系統(tǒng)當(dāng)中并加以實(shí)現(xiàn)，結(jié)果滿(mǎn)足系統(tǒng)參數(shù)的需求。最后以理論分析為依據(jù)，對(duì)整個(gè)OFDM的基帶處理系統(tǒng)進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)試與性能分析，證明了設(shè)計(jì)的可行性。 綜上所述，本文完成了一個(gè)基于FPGA的OFDM基帶處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、仿真和實(shí)現(xiàn)。本設(shè)計(jì)為OFDM通信系統(tǒng)的進(jìn)一步改進(jìn)提供了大量有用的數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA OFDM 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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《計(jì)算機(jī)組成原理》是計(jì)算機(jī)系的一門(mén)核心課程。但是它涉及的知識(shí)面非常廣，內(nèi)容包括中央處理器、指令系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、總線(xiàn)和輸入輸出系統(tǒng)等方面，學(xué)生在學(xué)習(xí)該課程時(shí)，普遍覺(jué)得內(nèi)容抽象難于理解。但借助于該計(jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)環(huán)節(jié)，可以進(jìn)一步融會(huì)貫通學(xué)習(xí)內(nèi)容，掌握計(jì)算機(jī)各模塊的工作原理，相互關(guān)系的來(lái)龍去脈。 為了增強(qiáng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的功能，提高系統(tǒng)的靈活性，降低實(shí)驗(yàn)成本，我們采用FPGA芯片技術(shù)來(lái)徹底更新現(xiàn)有的計(jì)算器組成原理實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。該技術(shù)可根據(jù)用戶(hù)要求為芯片加載由VHDL語(yǔ)言所編寫(xiě)出的不同的硬件邏輯，F(xiàn)PGA芯片具有重復(fù)編程能力，使得系統(tǒng)內(nèi)硬件的功能可以像軟件一樣被編程，這種稱(chēng)為“軟”硬件的全新系統(tǒng)設(shè)計(jì)概念，使實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)具有極強(qiáng)的靈活性和適應(yīng)性。它不僅使該系統(tǒng)性能的改進(jìn)和擴(kuò)充變得十分簡(jiǎn)易和方便，而且使學(xué)生自己設(shè)計(jì)不同的實(shí)驗(yàn)變?yōu)榭赡堋Ｓ?jì)算機(jī)組成原理實(shí)驗(yàn)的最終目的是讓學(xué)生能夠設(shè)計(jì)CPU，但首先，學(xué)生必須知道CPU的各個(gè)功能部件是如何工作，以及相互之間是如何配合構(gòu)成CPU的。因此，我們必須先設(shè)計(jì)出一個(gè)教學(xué)用的以FPGA芯片為核心的硬件平臺(tái)，然后在此基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)出VHDL部件庫(kù)及主要邏輯功能，并設(shè)計(jì)出一套實(shí)驗(yàn)。 本文重點(diǎn)研究了基于FPGA芯片的VHDL硬件系統(tǒng)，由于VHDL的高標(biāo)準(zhǔn)化和硬件描述能力，現(xiàn)代CPU的主要功能如計(jì)算，存儲(chǔ)，I/O操作等均可由VHDL來(lái)實(shí)現(xiàn)。同時(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，包括時(shí)序電路的組成及控制原理實(shí)驗(yàn)、八位運(yùn)算器的組成及復(fù)合運(yùn)算實(shí)驗(yàn)、存儲(chǔ)器實(shí)驗(yàn)、數(shù)據(jù)通路實(shí)驗(yàn)、浮點(diǎn)運(yùn)算器實(shí)驗(yàn)、多流水線(xiàn)處理器實(shí)驗(yàn)等，這些實(shí)驗(yàn)形成一個(gè)相互關(guān)聯(lián)的系統(tǒng)。每個(gè)實(shí)驗(yàn)先由教師講解原理及原理圖，學(xué)生根據(jù)教師提供的原理圖，自己用MAX+PLUSII完成電路輸入，學(xué)生實(shí)驗(yàn)實(shí)際上是編寫(xiě)VHDL，不需要寫(xiě)得很復(fù)雜，只要能調(diào)用接口，然后將程序燒入平臺(tái)，這樣既不會(huì)讓學(xué)生花太多的時(shí)間在畫(huà)電路圖上，又能讓學(xué)生更好的理解每個(gè)部件的工作原理和工作過(guò)程。 論文首先研究分析了FPGA硬件實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，即實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的硬件組成。系統(tǒng)采用FPGA-XC4010EPC84，62256CPLD以及其他外圍芯片(例如74LS244，74LS275)組成。根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)要求，規(guī)劃不同實(shí)驗(yàn)控制邏輯。用戶(hù)可選擇不同的實(shí)驗(yàn)邏輯，通過(guò)把實(shí)驗(yàn)邏輯下載到FPGA芯片中構(gòu)成自己的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)。 其次，論文詳細(xì)的闡述了VHDL模塊化設(shè)計(jì)，如何運(yùn)用VHDL技術(shù)來(lái)依次實(shí)現(xiàn)CPU的各個(gè)功能部件。VHDL語(yǔ)言作為一種國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化的硬件描述語(yǔ)言，自1987年獲得IEEE批準(zhǔn)以來(lái)，經(jīng)過(guò)了1993年和2001年兩次修改，至今已被眾多的國(guó)際知名電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具研發(fā)商所采用，并隨同EDA設(shè)計(jì)工具一起廣泛地進(jìn)入了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研發(fā)領(lǐng)域，目前已成為電子業(yè)界普遍接受的一種硬件設(shè)計(jì)技術(shù)。再次，論文針對(duì)實(shí)驗(yàn)平臺(tái)中遇到的較為棘手的多流水線(xiàn)等問(wèn)題，也進(jìn)行了深入的闡述和剖析。學(xué)生需要什么樣的實(shí)驗(yàn)條件，實(shí)驗(yàn)內(nèi)容及步驟才能了解當(dāng)今CPU所采用的核心技術(shù)，才能掌握CPU的設(shè)計(jì)，運(yùn)行原理。另外，本論文的背景是需要學(xué)生熟悉基本的VHDL知識(shí)或技能，因?yàn)閷?shí)驗(yàn)是在編寫(xiě)VHDL代碼的前提下完成的。 本文在基于實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境下，基本上較為完整的實(shí)現(xiàn)了一個(gè)基于FPGA的實(shí)驗(yàn)平臺(tái)方案。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了部分功能的測(cè)試和部分性能方面的分析。本論文的研究，為FPGA在實(shí)際系統(tǒng)中的應(yīng)用提供研究思路和參考方案。論文的研究結(jié)果將對(duì)FPGA與VHDL標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)一步發(fā)展具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。
標(biāo)簽： 計(jì)算機(jī)組成 實(shí)驗(yàn)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信技術(shù)快速發(fā)展的今天，短波這一最古老和傳統(tǒng)的通信方式不僅沒(méi)有被淘汰，還在快速發(fā)展。其通信距離遠(yuǎn)、設(shè)備簡(jiǎn)單以及移動(dòng)方便等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域。 數(shù)字調(diào)制技術(shù)作為通信領(lǐng)域中極為重要的一個(gè)方面，也得到了迅速發(fā)展。全數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)的使用使各類(lèi)現(xiàn)代調(diào)制解調(diào)技術(shù)融合一體，目前國(guó)內(nèi)多速率/多制式調(diào)制解調(diào)大多基于通用．DSP實(shí)現(xiàn)，支持的速率比較低。由于運(yùn)算量大和硬件參數(shù)的限制，采用通用DSP無(wú)法勝任高速率調(diào)制解調(diào)的任務(wù)。現(xiàn)代FPGA可以提供支持以低系統(tǒng)丌銷(xiāo)、低成本實(shí)現(xiàn)高速乘．累加超前進(jìn)位鏈的DSP算法。本文采用理論與實(shí)踐相結(jié)合的方式研究基于FPGA技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)短波數(shù)字信號(hào)的調(diào)制解調(diào)。通過(guò)對(duì)具體的FPGA系統(tǒng)設(shè)計(jì)與調(diào)試，將理論應(yīng)用到實(shí)際中。 本文通過(guò)具體的EPlC60240C8芯片作為處理器的FPGA實(shí)驗(yàn)板，研究了短波數(shù)字信號(hào)調(diào)制解調(diào)的設(shè)計(jì)與丌發(fā)過(guò)程。分析了現(xiàn)代通信的各種調(diào)制方式．誤碼率。得出了不同的調(diào)制方式的優(yōu)劣性。最后重點(diǎn)提出了QPSK的調(diào)制解調(diào)方法。給出了Qf'SK的調(diào)制解調(diào)框圖、QPSK的SystemView系統(tǒng)仿真、VHDL程序進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，在OUARTUS上進(jìn)行仿真。然后設(shè)計(jì)AD/DA輸入輸出電路，對(duì)短波數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)。通過(guò)設(shè)計(jì)的AD/DA電路輸入短波數(shù)字信號(hào)進(jìn)行調(diào)制解調(diào)，然后輸出原始的模擬信號(hào)。文中還對(duì)比了其他的調(diào)制解調(diào)方式，通過(guò)對(duì)比，發(fā)現(xiàn)不同的調(diào)制解調(diào)方式對(duì)短波信號(hào)的影響。最后，通過(guò)比較FPGA與DSP在處理高速率、大容量的數(shù)字信號(hào)，得出不同的結(jié)論。展示了FPGA在這方面的優(yōu)越性。
標(biāo)簽： FPGA 短波 數(shù)字信號(hào) 調(diào)制解調(diào)
上傳時(shí)間： 2013-06-05
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光纖水聽(tīng)器自問(wèn)世以來(lái)，在巨大的軍事價(jià)值和民用價(jià)值推動(dòng)下得到了迅速發(fā)展，已逐漸從實(shí)驗(yàn)室研究階段走向工程應(yīng)用。同時(shí)隨著光纖水聽(tīng)器的不斷發(fā)展，對(duì)水聲信號(hào)的檢測(cè)技術(shù)以及數(shù)字處理能力也提出了新的要求。論文在此背景下開(kāi)展了一系列研究工作，并提出了利用FPGA(Field ProgrammableGate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)實(shí)現(xiàn)光纖3×3耦合器解調(diào)算法的新思路。 目前干涉型光纖水聽(tīng)器的解調(diào)一般采用PGC(Phase Generated Carrier，相位生成載波技術(shù))技術(shù)和基于3×3光纖耦合器干涉的解調(diào)技術(shù)。PGC技術(shù)在解調(diào)過(guò)程中引入了載波信號(hào)，它對(duì)采樣率，激光器等的要求都較高，因此我們把目光投向3×3耦合器解調(diào)技術(shù)，文中對(duì)其解調(diào)原理進(jìn)行了闡述，對(duì)采樣率的確定進(jìn)行了討論，并對(duì)3×3耦合器三路輸出不對(duì)稱(chēng)的情況進(jìn)行了分析，最后在本文的結(jié)論部分提出了基于3×3耦合器解調(diào)的改良方案。 目前，光纖信號(hào)數(shù)字化解調(diào)的硬件實(shí)現(xiàn)采用DSP(Digital Signal Process，可編程數(shù)字信號(hào)處理器)信號(hào)處理機(jī)，與之相比，F(xiàn)PGA解調(diào)具有速度快、資源占用少、易于擴(kuò)展等優(yōu)勢(shì)。本文對(duì)FPGA與DSP、ASIC(application-specificintegrated circuit，專(zhuān)用集成電路)實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了對(duì)比，分析了適合利用FPGA實(shí)現(xiàn)的算法所應(yīng)具備的特征；介紹了3×3耦合器解調(diào)算法中各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)情況；分析了系統(tǒng)的工作情況，硬件的構(gòu)造及芯片的選擇，最后驗(yàn)證了利用FPGA可以實(shí)現(xiàn)3×3耦合器解調(diào)算法。
標(biāo)簽： 干涉型 光纖水聽(tīng)器 信號(hào)解調(diào) 方法研究
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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