光纖布拉格光柵(Fiber Bragg Grating)傳感器是近幾年光纖傳感技術(shù)領(lǐng)域的研究熱點，光纖光柵傳感器可以工作在強電磁場、高溫有腐蝕性的以及有爆炸危險性的惡劣環(huán)境中，且易于將多個光纖光柵串聯(lián)在一起構(gòu)成光纖光柵陣列，實現(xiàn)分布式傳感，這是其他傳感元件所不及的。 本文設(shè)計了光纖光柵傳感網(wǎng)絡(luò)可調(diào)諧法布里-珀羅(Fabry-Perot)腔解調(diào)測試系統(tǒng)。系統(tǒng)主要分光路和電路兩部分，在光路部分，研究了光纖光柵解調(diào)技術(shù)，分析和比較了幾種常見的波長解調(diào)方法，由于F-P腔調(diào)諧范圍寬，可以實現(xiàn)多點測量，因此決定采用可調(diào)諧F．P腔法進行信號解調(diào)。對可調(diào)諧 F-P腔解調(diào)法做了理論分析和研究，并通過Matlab仿真對影響F-P濾波效果的腔長和反射率兩個參數(shù)進行了優(yōu)化設(shè)計。在電路部分，首先設(shè)計整形電路將光電探測器的輸出信號整形成矩形脈沖信號，設(shè)計了計算中心波長的方法，最后搭建了硬件電路來驗證中心波長的計算方法。硬件電路以 Philips公司的 LPC2214 為核心處理器。該硬件電路包括電源電路，復(fù)位電路，串口電路，JTAG 調(diào)試接口，數(shù)碼管顯示等。軟件方面，設(shè)計了相關(guān)的軟件程序和模擬信號源，最后利用模擬信號源作為該解調(diào)測試系統(tǒng)的信號進行實驗驗證，得出實驗數(shù)據(jù)，經(jīng)過分析驗證了該解調(diào)測試系統(tǒng)的可行性。
標(biāo)簽： ARM 光纖光柵 傳感網(wǎng)絡(luò) 解調(diào)器
上傳時間： 2013-05-26
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隨著計算機、通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的高速發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)廣泛地滲透到各行各業(yè)及人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷嬷?。由于嵌入式系統(tǒng)的復(fù)雜性不斷增加，嵌入式操作系統(tǒng)成為了嵌入式系統(tǒng)中最重要的組成部分。在各種嵌入式操作系統(tǒng)中，Linux憑借其性能優(yōu)異、結(jié)構(gòu)清晰、平臺支持廣泛、網(wǎng)絡(luò)支持強勁及開放源代碼等多方面的優(yōu)勢，被嵌入式系統(tǒng)開發(fā)者廣泛的采用。同時隨著近幾年來國內(nèi)嵌入式領(lǐng)域發(fā)展非常迅速，其中32位ARM處理器結(jié)構(gòu)體系的嵌入式CPU在商用領(lǐng)域、工控領(lǐng)域和軍用領(lǐng)域都得到了廣泛使用。 近幾年隨著無線通信技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息采集和處理技術(shù)的飛速發(fā)展，出現(xiàn)了低成本、低功耗、多功能的微型無線傳感器節(jié)點。無線傳感器網(wǎng)絡(luò)是隨著傳感器節(jié)點的發(fā)展而興起的計算機科學(xué)技術(shù)的一個新的研究領(lǐng)域，它是由一組無線傳感器節(jié)點通過ad-hoc方式構(gòu)成的無線網(wǎng)絡(luò)，綜合傳感器技術(shù)、嵌入式計算技術(shù)、分布式信息處理技術(shù)和無線通信技術(shù)，能夠協(xié)作地實時監(jiān)測、感知和采集各種環(huán)境或監(jiān)測對象的信息，并對其進行處理，并傳送到需要這些信息的用戶處。這種無線網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)被廣泛地用于國防軍事、國家安全、環(huán)境監(jiān)測、交通管理、醫(yī)療衛(wèi)生、制造業(yè)、反恐救災(zāi)等領(lǐng)域，具有十分巨大的發(fā)展?jié)摿?，引起了學(xué)術(shù)界和工業(yè)界的高度重視。 目前，手持終端的應(yīng)用范圍主要是在商業(yè)領(lǐng)域，開發(fā)一款適合在工業(yè)現(xiàn)場等無線傳感網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控領(lǐng)域的手持終端是本文的初衷。本文從嵌入式系統(tǒng)的角度，采用目前比較流行的ARM9處理器和嵌入式Linux的操作系統(tǒng)，闡述手持終端硬件平臺的設(shè)計和軟件的移植方案；接著研究了系統(tǒng)引導(dǎo)程序的原理、設(shè)備驅(qū)動開發(fā)的關(guān)鍵點、根文件系統(tǒng)的制作方法。在此基礎(chǔ)上，分析和移植引導(dǎo)程序U-Boot 1.1.4的實現(xiàn)、無線收發(fā)芯片CC2420的驅(qū)動開發(fā)和幀緩沖驅(qū)動的開發(fā)，并針對目標(biāo)平臺的特點完成了文件系統(tǒng)的構(gòu)建；然后介紹了基于Qt/Embedded的圖形界面開發(fā)的基礎(chǔ)，最后對本文研究工作進行總結(jié)。
標(biāo)簽： ARM 架構(gòu) 無線 數(shù)據(jù)采集與處理
上傳時間： 2013-06-26
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本文對16QAM基帶Modem的FPGA芯片設(shè)計進行了研究與論述.首先介紹了16QAM調(diào)制的原理和16QAM基帶Modem的FPGA芯片總體設(shè)計,以及一些FPGA設(shè)計的基本原則.接著介紹了高性能濾波器的FPGA設(shè)計方法,并采用多相結(jié)構(gòu)濾波器和分布式算法(DA)設(shè)計了發(fā)送端平方根升余弦滾降濾波器.然后介紹了自適應(yīng)盲均衡器的設(shè)計,該均衡器是一個復(fù)數(shù)結(jié)構(gòu)的橫向濾波器,采用復(fù)用抽頭的結(jié)構(gòu)來節(jié)省資源,本文對自適應(yīng)均衡器的核心運算單元-采用booth編碼算法設(shè)計的高性能乘累加(MAC)運算單元進行了詳細描述.接下來介紹了載波恢復(fù)環(huán)路的FPGA設(shè)計,這是一個數(shù)字二階鎖相環(huán),本文推導(dǎo)了數(shù)字二階鎖相環(huán)和模擬二階鎖相環(huán)的對應(yīng)關(guān)系.DD相位檢測算法中的反正切函數(shù)tan
上傳時間： 2013-04-24
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隨著數(shù)字信號處理技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，數(shù)字信號處理系統(tǒng)的實現(xiàn)面臨著很多挑戰(zhàn)，其中面臨的四個主要問題是：速度、設(shè)計規(guī)模、功耗和開發(fā)周期。因此許多數(shù)字信號處理的實現(xiàn)方法被提出，其中基于FPGA的實現(xiàn)技術(shù)就是其中的重要技術(shù)之一。 本文以數(shù)字信號處理系統(tǒng)的實現(xiàn)為應(yīng)用背景，著重研究了基于FPGA的數(shù)字濾波器實現(xiàn)技術(shù)。本文分為兩個主要部分： 第一部分以Xilinx公司的FPGA為例，總結(jié)了FPGA設(shè)計的基本方法及設(shè)計流程，并在此基礎(chǔ)上介紹了一種用于產(chǎn)品快速開發(fā)的設(shè)計方式—基于SystemGenerator的設(shè)計方式，這種設(shè)計方式向數(shù)字信號處理系統(tǒng)的設(shè)計者提供了自上而下的FPGA解決方案。 第二部分系統(tǒng)地研究了基于FPGA的數(shù)字濾波器實現(xiàn)技術(shù)。該部分首先研究了三種適合于FPGA的FIR濾波器實現(xiàn)方法，直接結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)及分布式算法。其次，討論了針對直接結(jié)構(gòu)FIR濾波器的乘法器優(yōu)化技術(shù)，CSD編碼和系數(shù)分解，以及針對轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)FIR濾波器的乘法器優(yōu)化技術(shù)，簡化加法器圖，并結(jié)合實例給出了它們的優(yōu)化效果。再次，介紹了直接結(jié)構(gòu)FIR濾波器中常用多操作數(shù)加法實現(xiàn)方法，二叉樹和Wallace樹，并在Wallace樹的基礎(chǔ)上提出了一種適合于FPGA的1比特多操作數(shù)加法結(jié)構(gòu)，這種實現(xiàn)結(jié)構(gòu)在實現(xiàn)采樣字長與系數(shù)字長均為l比特的FIR濾波器時，使FPGA的資源利用率得到明顯提高。最后還給出了三種FIR濾波器實現(xiàn)方法在FPGA中應(yīng)用的優(yōu)缺點及其適用性，并給出了一個帶通濾波器的設(shè)計實例。 論文的研究成果已應(yīng)用于“北斗一號”導(dǎo)航定位接收機中。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字濾波器 實現(xiàn)技術(shù)
上傳時間： 2013-08-01
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數(shù)字濾波作為數(shù)字信號處理技術(shù)的重要組成部分，廣泛應(yīng)用于諸如信號分離、恢復(fù)、整形等多種場合中，本文討論的FIR濾波器因其具有嚴格的線性相位特性而得到廣泛的應(yīng)用。在工程實踐中，往往要求信號處理具有實時性和靈活性,但目前常用的一些軟件或硬件實現(xiàn)方法則難以同時達到兩方面的要求。 可編程邏輯器件是一種用戶根據(jù)需要而自行構(gòu)造邏輯功能的數(shù)字集成電路。本課題研究FIR的FPGA解決方案體現(xiàn)電子系統(tǒng)的微型化和單片化，主要完成的工作如下: (1)以FIR濾波器的基本理論為依據(jù)，研究適應(yīng)工程實際的數(shù)字濾波器的設(shè)計方法： (2)對分布式算法進行了較為深入的研究。在闡述算法原理的基礎(chǔ)上，分析了利用FPGA特有的查找表結(jié)構(gòu)完成這一運算的方法，從而解決了常系數(shù)乘法運算硬件實現(xiàn)的問題； (3)以—FIR低通濾波器為例說明FIR數(shù)字濾波器的具體實現(xiàn)方法，采用層次化、模塊化、參數(shù)化的設(shè)計思想，完成對整個FIR濾波器的功能模塊的劃分，以及各個功能模塊的具體設(shè)計； (4)設(shè)計參數(shù)可調(diào)的FIR低通濾波器的硬件電路：以EPFlK50TCl44-l為核心，包括A/D轉(zhuǎn)換電路、D/A轉(zhuǎn)換電路以及在系統(tǒng)配置電路等。以話音作為輸入信號，進行了實際濾波效果的測試。 實驗系統(tǒng)的測試結(jié)果表明，和傳統(tǒng)的數(shù)字濾波器相比較具有更好的實時性、準(zhǔn)確性、靈活性和實用性。
標(biāo)簽： FPGA 沖激響應(yīng) 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-07-19
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合成孔徑雷達的實時信號處理系統(tǒng),可以分成相對獨立的幾個階段,即A/D變換和緩存、距離向預(yù)處理器、方位向預(yù)處理器、距離向壓縮處理、轉(zhuǎn)置存儲器、方位向壓縮處理、逆轉(zhuǎn)置存儲器.合成孔徑雷達預(yù)處理的目的,就是緩解高處理數(shù)據(jù)率和低傳輸數(shù)據(jù)率的矛盾,使得在不太影響成像質(zhì)量的前提下,盡量減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率,有利于后續(xù)處理的硬件實現(xiàn),做到實時處理.論文結(jié)合電子所合成孔徑雷達實時成像處理系統(tǒng),設(shè)計開發(fā)了基于Xilinx Virtex-E FPGA的星載SAR高速預(yù)處理板,該信號處理板處理能力強,結(jié)構(gòu)緊湊,運行效率高;其硬件電路的設(shè)計思路和結(jié)構(gòu)形式有很強的通用性和使用價值.論文重點研究了預(yù)處理的核心部分—固定系數(shù)FIR濾波器的設(shè)計問題.而固定系數(shù)FIR濾波器的實現(xiàn)問題的重點又是FPGA內(nèi)部的固定系數(shù)FIP濾波器實現(xiàn)問題,針對FPGA內(nèi)部的查找表資源,我們選擇目前流行的分布式算法來實現(xiàn)FIR濾波器的設(shè)計.對比于預(yù)處理器中其他濾波器設(shè)計方案,基于FPGA分布式算法的FIR濾波器的設(shè)計,避免了乘累加運算,提高了系統(tǒng)運行的速度并且節(jié)省了大量的FPGA資源.并且由于FPGA可編程的特性,所以可以靈活的改變?yōu)V波器的系數(shù)和階數(shù).所設(shè)計的電路簡單高速,工作正常、可靠,完全滿足了預(yù)處理器設(shè)計的技術(shù)要求.隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù),高密度存儲器技術(shù),計算機技術(shù)的發(fā)展,一個全數(shù)字化的機載實時成像處理系統(tǒng)的研制,已經(jīng)不是非常困難的事情了.而在現(xiàn)有條件下,全數(shù)字化的高分辨率星載實時成像處理系統(tǒng)的研制,將是一個非常具有挑戰(zhàn)意義的課題,論文以星載SAR的預(yù)處理器設(shè)計為例,拋磚引玉,希望對未來全數(shù)字化星載實時成像處理系統(tǒng)的研制起到一定參考價值.
上傳時間： 2013-07-03
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在以單片機為核心的多級分布式系統(tǒng)中，常常需要擴展單片機的串行通信口，本文分別介紹了基于SP2538 專用串行口擴展芯片及Intel8251 的兩種串行口擴展方法，并給出了實際的硬件電路原理及相應(yīng)的通信
上傳時間： 2013-08-01
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在國內(nèi)新的電力市場形勢的變化下，配電網(wǎng)自動化尤其是配電網(wǎng)自動化中的無功補償和配電數(shù)據(jù)監(jiān)測在電力企業(yè)中的重要性越來越顯著。另一方面，我國電力供需矛盾趨于緩和，電力負荷控制系統(tǒng)的控制功能變得很少使用，造成了資金、資源的很大浪費。為了使這些資源更有效地服務(wù)于配電網(wǎng)自動化建設(shè)，在充分整合電力負荷控制系統(tǒng)原有硬件資源的基礎(chǔ)上，開發(fā)了基于ARM的智能控制器來實現(xiàn)對電網(wǎng)的無功補償和配電監(jiān)測，對原有的數(shù)據(jù)資源進行了進一步的開發(fā)利用。 本論文主要完成了以下幾個方面的工作： 1、研究電網(wǎng)數(shù)據(jù)采集方法、高速數(shù)字信號處理算法、智能無功補償算法。 2、研究基于GPRS的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)及國家電網(wǎng)公司通信協(xié)議《電力負荷管理系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸規(guī)約—2004》的實現(xiàn)。 3、研究基于高性能嵌入式系統(tǒng)的終端軟、硬件平臺的實現(xiàn)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著TD—SCDMA技術(shù)的不斷發(fā)展，TD—SCDMA系統(tǒng)產(chǎn)品也逐步成熟并隨之完善。產(chǎn)品家族日益豐富，室內(nèi)型宏基站、室外型宏基站、分布式基站(BBU+RRU)、微基站等系列化基站產(chǎn)品逐步問世，可以滿足不同場景的建網(wǎng)需求。而分布式基站(BBU+RRU)越來越多地受到業(yè)界的關(guān)注和重視。 本文主要從TD—SCDMA頻點拉遠系統(tǒng)(RRU)和軟件無線電技術(shù)的發(fā)展入手，重點研究TD—SCDMA頻點拉遠系統(tǒng)的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)。TD—SCDMA通信系統(tǒng)通過靈活分配不同的上下行時隙，實現(xiàn)業(yè)務(wù)的不對稱性，但是多路數(shù)字中頻所構(gòu)成的系統(tǒng)成本高和控制的復(fù)雜性，以及TDD雙工模式下，系統(tǒng)的峰均比隨時隙數(shù)增加而增加，對整個頻點拉遠系統(tǒng)的前端放大器線性輸入提出了很高的要求。TD—SCDMA系統(tǒng)使用軟件無線電平臺，一方面軟件算法可以有效保證時隙分配的準(zhǔn)確性，保證對前端控制器的開關(guān)控制，以及對上下行功率讀取計算和子幀的靈活提取，另一方面靈活的DUC/CFR算法可以有效的提高頻帶利用率和抗干擾能力，有效的控制TDD系統(tǒng)的峰均比，有效降低系統(tǒng)對前端放大器線性輸出能力的要求。 本文主要研究軟件無線電中DUC和CFR的關(guān)鍵技術(shù)以及FPGA實現(xiàn)，DUC主要由3倍FIR內(nèi)插成型濾波器、2倍插值補償濾波器以及5級CIC濾波器級聯(lián)組成；而CFR主要采用類似基帶削峰的加窗濾波的中頻削峰算法，可以降低相鄰信道的溢出，更有效的降低CF值。將DUC/CFR以單片F(xiàn)PGA實現(xiàn)，能很好提高RRU性能，減少其硬件結(jié)構(gòu)，降低成本，降低功耗，增加外部環(huán)境的穩(wěn)定性。
上傳時間： 2013-04-24
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常用的實時數(shù)字信號處理的器件有可編程的數(shù)字信號處理(DSP)芯片(如AD系列、TI系列)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。在工程實踐中,往往要求對信號處理要有高速性、實時性和靈活性,而已有的一些軟件和硬件實現(xiàn)方式則難以同時達到這幾方面的要求。隨著可編程邏輯器件和EDA技術(shù)的發(fā)展,使用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字信號處理,既具有實時性,又兼顧了一定的靈活性。FPGA具有的靈活的可編程邏輯可以方便的實現(xiàn)高速數(shù)字信號處理,突破了并行處理、流水級數(shù)的限制,有效地利用了片上資源,加上反復(fù)的可編程能力,越來越受到國內(nèi)外從事數(shù)字信號處理的研究者所青睞。 FIR數(shù)字濾波器以其良好的線性特性被廣泛使用,屬于數(shù)字信號處理的基本模塊之一。本論文對基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實現(xiàn)進行了研究,所做的主要工作如下： 1.介紹了FIR數(shù)字濾波器的基本理論和FPGA的基本概況,以及FPGA設(shè)計流程、設(shè)計指導(dǎo)原則和常用的設(shè)計指導(dǎo)思想與技巧。 2.以FIR數(shù)字濾波器的基本理論為依據(jù),使用分布式算法為濾波器的硬件實現(xiàn)算法,并對其進行了詳細的討論。針對分布式算法中查找表規(guī)模過大的缺點,采用優(yōu)化分布式算法的多塊查找表方式使得硬件規(guī)模極大的減小。 3.設(shè)計出一個192階的FIR濾波器實例。其系統(tǒng)要求為：定點16位輸入、定點12位系數(shù)、定點16位輸出,采樣率為75MHz。設(shè)計用Quartus II軟件進行仿真,并將其仿真結(jié)果與Matlab仿真結(jié)果進行對比分析。 仿真結(jié)果表明,本論文設(shè)計的濾波器硬件規(guī)模較小,采樣率達到了75MHz。同時只要將查找表進行相應(yīng)的改動,就能分別實現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器,體現(xiàn)了設(shè)計的靈活性。
標(biāo)簽： FPGA FIR 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-06-06
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