當(dāng)今電子系統(tǒng)的設(shè)計是以大規(guī)模FPGA為物理載體的系統(tǒng)芯片的設(shè)計，基于FPGA的片上系統(tǒng)可稱為可編程片上系統(tǒng)(SOPC)。SOPC的設(shè)計是以知識產(chǎn)權(quán)核(IPCore)為基礎(chǔ)，以硬件描述語言為主要設(shè)計手段，借助以計算機為平臺的EDA工具進(jìn)行的。 本文在介紹了FPGA與SOPC相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，給出了SOPC技術(shù)開發(fā)調(diào)制解調(diào)器的方案。在分析設(shè)計軟件Matlab/DSP(Digital Signal Processing)。builder以及Quartus Ⅱ開發(fā)軟件進(jìn)行SOPC(System On a Programmable Chip)設(shè)計流程后，依據(jù)調(diào)制解調(diào)算法提出了一種基于DSP Builder調(diào)制解調(diào)器的SOPC實現(xiàn)方案，模塊化的設(shè)計方法大大縮短了調(diào)制解調(diào)器的開發(fā)周期。 在SOPC技術(shù)開發(fā)調(diào)制解調(diào)器的過程中，用MATLAB/Simulink的圖形方式調(diào)用Altera DSP Builder和其他Simulink庫中的圖形模塊(Block)進(jìn)行系統(tǒng)建模，在Simulink中仿真通過后，利用DSP Builder將Simulink的模型文件(．mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語言VHDL文件，從而避免了VHDL語言手動編寫系統(tǒng)的煩瑣過程，將精力集中于算法的優(yōu)化上。 基于DSP Builder的開發(fā)功能，調(diào)制解調(diào)器電路中的低通濾波器可直接調(diào)用FIRIP Core，進(jìn)一步提高了開發(fā)效率。 在進(jìn)行編譯、仿真調(diào)試成功后，經(jīng)過QuartusⅡ?qū)⒕幾g生成的編程文件下載到ALTERA公司Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片EP2C5F256C6，完成器件編程，從而給出了一種調(diào)制解調(diào)器的SOPC系統(tǒng)實現(xiàn)方案。
標(biāo)簽： FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時間： 2013-05-28
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軟件無線電(SDR，Software Defined Radio)由于具備傳統(tǒng)無線電技術(shù)無可比擬的優(yōu)越性，已成為業(yè)界公認(rèn)的現(xiàn)代無線電通信技術(shù)的發(fā)展方向。理想的軟件無線電系統(tǒng)強調(diào)體系結(jié)構(gòu)的開放性和可編程性，減少靈活性著的硬件電路，把數(shù)字化處理(ADC和DAC)盡可能靠近天線，通過軟件的更新改變硬件的配置、結(jié)構(gòu)和功能。目前，直接對射頻(RF)進(jìn)行采樣的技術(shù)尚未實現(xiàn)普及的產(chǎn)品化，而用數(shù)字變頻器在中頻進(jìn)行數(shù)字化是普遍采用的方法，其主要思想是，數(shù)字混頻器用離散化的單頻本振信號與輸入采樣信號在乘法器中相乘，再經(jīng)插值或抽取濾波，其結(jié)果是，輸入信號頻譜搬移到所需頻帶，數(shù)據(jù)速率也相應(yīng)改變，以供后續(xù)模塊做進(jìn)一步處理。數(shù)字變頻器在發(fā)射設(shè)備和接收設(shè)備中分別稱為數(shù)字上變頻器(DUC，Digital Upper Converter)和數(shù)字下變頻器(DDC，Digital Down Converter)，它們是軟件無線電通信設(shè)備的關(guān)鍵部什。大規(guī)模可編程邏輯器件的應(yīng)用為現(xiàn)代通信系統(tǒng)的設(shè)計帶來極大的靈活性。基于FPGA的數(shù)字變頻器設(shè)計是深受廣大設(shè)計人員歡迎的設(shè)計手段。本文的重點研究是數(shù)字下變頻器(DDC)，然而將它與數(shù)字上變頻器(DUC)完全割裂后進(jìn)行研究顯然是不妥的，因此，本文對數(shù)字上變頻器也作適當(dāng)介紹。 第一章簡要闡述了軟件無線電及數(shù)字下變頻的基本概念，介紹了研究背景及所完成的主要研究工作。 第二章介紹了數(shù)控振蕩器(NCO)，介紹了兩種實現(xiàn)方法，即基于查找表和基于CORDIC算法的實現(xiàn)。對CORDIc算法作了重點介紹，給出了傳統(tǒng)算法和改進(jìn)算法，并對基于傳統(tǒng)CORDIC算法的NCO的FPGA實現(xiàn)進(jìn)行了EDA仿真。 第三章介紹了變速率采樣技術(shù)，重點介紹了軟件無線電中廣泛采用的級聯(lián)積分梳狀濾波器 (cascaded integratot comb， CIC)和ISOP(Interpolated Second Order Polynomial)補償法，對前者進(jìn)行了基于Matlab的理論仿真和FPGA實現(xiàn)的EDA仿真，后者只進(jìn)行了基于Matlab的理論仿真。 第四章介紹了分布式算法和軟件無線電中廣泛采用的半帶(half-band，HB)濾波器，對基于分布式算法的半帶濾波器的FPGA實現(xiàn)進(jìn)行了EDA仿真，最后簡要介紹了FIR的多相結(jié)構(gòu)。 第五章對數(shù)字下變頻器系統(tǒng)進(jìn)行了噪聲綜合分析，給出了一個噪聲模型。 第六章介紹了數(shù)字下變頻器在短波電臺中頻數(shù)字化應(yīng)用中的一個實例，給出了測試結(jié)果，重點介紹了下變頻器的：FPGA實現(xiàn)，其對應(yīng)的VHDL程序收錄在本文最后的附錄中，希望對從事該領(lǐng)域設(shè)計的技術(shù)人員具有一定參考價值。
標(biāo)簽： 軟件無線電 數(shù)字下變頻 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-06-09
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本文將高效數(shù)字調(diào)制方式QAM和軟件無線電技術(shù)相結(jié)合，在大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA上對16QAM算法實現(xiàn)。在當(dāng)今頻譜資源日趨緊缺的情況下有很大現(xiàn)實意義。 論文對16QAM軟件實現(xiàn)的基礎(chǔ)理論，帶通采樣理論、變速率數(shù)字信號處理相關(guān)抽取內(nèi)插技術(shù)做了推導(dǎo)和分析；深入研究了軟件無線電核心技術(shù)數(shù)字下變頻原理和其實現(xiàn)結(jié)構(gòu)；對CIC、半帶等高效數(shù)字濾波器原理結(jié)構(gòu)和性能作了研究；16QAM調(diào)制和解調(diào)系統(tǒng)設(shè)計采用自項向下設(shè)計思想；采用硬件描述語言VerilogHDL在EDA工具QuartusII環(huán)境下實現(xiàn)代碼輸入；對系統(tǒng)調(diào)試采用了算法仿真和在系統(tǒng)實測調(diào)試相結(jié)合方法。 論文首先對16QAM調(diào)制解調(diào)算法進(jìn)行系統(tǒng)級仿真，并對實現(xiàn)的各模塊的可行性仿真驗證，在此基礎(chǔ)上，完成了調(diào)制端16QAM信號的時鐘分頻模塊、串并轉(zhuǎn)換模塊、星座映射、8倍零值內(nèi)插、低通濾波以及FPGA和AD9857接口等模塊；解調(diào)器主要完成帶通采樣、16倍CIC抽取濾波，升余弦滾降濾波，以及16QAM解碼等模塊，實現(xiàn)了16QAM調(diào)制器；給出了中頻信號時域測試波形和頻譜圖。本系統(tǒng)在200KHz帶寬下實現(xiàn)了512Kbps的高速數(shù)據(jù)數(shù)率傳輸。論文還對增強型數(shù)字鎖相環(huán)EPLL的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了研究和性能分析。
標(biāo)簽： FPGA QAM 16 調(diào)制
上傳時間： 2013-07-29
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隨著印制電路板功能的日益增強，結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，系統(tǒng)中各個功能單元之間的連線間距越來越細(xì)密，基于探針的電路系統(tǒng)測試方法已經(jīng)很難滿足現(xiàn)在的測試需要。邊界掃描測試(BST)技術(shù)通過將邊界掃描寄存器單元安插在集成電路內(nèi)部的每個引腳上，相當(dāng)于設(shè)置了施加激勵和觀測響應(yīng)的內(nèi)建虛擬探頭，通過該技術(shù)可以大大的提高數(shù)字系統(tǒng)的可觀測性和可控性，降低測試難度。針對這種測試需求，本文給出了基于FPGA的邊界掃描控制器設(shè)計方法。 完整的邊界掃描測試系統(tǒng)主要由測試控制部分和目標(biāo)器件構(gòu)成，其中測試控制部分由測試圖形、數(shù)據(jù)的生成與分析及邊界掃描控制器兩部分構(gòu)成。而邊界掃描控制器是整個系統(tǒng)的核心，它主要實現(xiàn)JTAG協(xié)議的自動轉(zhuǎn)換，產(chǎn)生符合IEEE標(biāo)準(zhǔn)的邊界掃描測試總線信號，而邊界掃描測試系統(tǒng)工作性能主要取決與邊界掃描控制器的工作效率。因此，設(shè)計一個能夠快速、準(zhǔn)確的完成JTAG協(xié)議轉(zhuǎn)換，并且具有通用性的邊界掃描控制器是本文的主要研究工作。 本文首先從邊界掃描技術(shù)的基本原理入手，分析邊界掃描測試的物理基礎(chǔ)、邊界掃描的測試指令及與可測性設(shè)計相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)，提出了邊界掃描控制器的總體設(shè)計方案。其次，采用模塊化設(shè)計思想、VHDL語言描述來完成要實現(xiàn)的邊界掃描控制器的硬件設(shè)計。然后，利用自頂向下的驗證方法，在對控制器內(nèi)功能模塊進(jìn)行基于Testbench驗證的基礎(chǔ)上，利用嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計思想，將所設(shè)計的邊界掃描控制器集成到SOPC中，構(gòu)成了基于SOPC的邊界掃描測試系統(tǒng)。并且對SOPC系統(tǒng)進(jìn)行軟硬件協(xié)同仿真，實現(xiàn)對邊界掃描控制器的功能驗證后將其應(yīng)用到實際的測試電路當(dāng)中。最后，在基于SignalTapⅡ硬件調(diào)試的基礎(chǔ)上，軟硬件結(jié)合對整個系統(tǒng)可行性進(jìn)行了測試。從測試結(jié)果看，達(dá)到了預(yù)期的設(shè)計目標(biāo)，該邊界掃描控制器的設(shè)計方案是正確可行的。 本文設(shè)計的邊界掃描控制器具有自主知識產(chǎn)權(quán)，可以與其他處理器結(jié)合構(gòu)成完整的邊界掃描測試系統(tǒng)，并且為SOPC系統(tǒng)提供了一個很有實用價值的組件，具有很明顯的現(xiàn)實意義。
上傳時間： 2013-07-20
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基于過采樣和∑-△噪聲整形技術(shù)的DAC能夠可靠地把數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為高精度的模擬信號(大于等于16位)。采用這一架構(gòu)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換具有諸多優(yōu)點，例如極低的失配噪聲和更高的可靠性，便于實現(xiàn)嵌入式集成等，最重要的是可以得到其他DAC結(jié)構(gòu)所無法達(dá)到的精度和動態(tài)范圍。在高精度測量，音頻轉(zhuǎn)換，汽車電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價值。 本文采用∑-△結(jié)構(gòu)以FPGA方式實現(xiàn)了一個具有高精度的數(shù)模轉(zhuǎn)換器，在24比特的輸入信號下，達(dá)到了約150dB的信噪比。作為一個靈活的音頻DAC實現(xiàn)方案。該DAC可以對CD/DVD/HDCD/SACD等多種制式下的音頻信號進(jìn)行處理，接受并轉(zhuǎn)換采樣率為32/44.1/48/88.2/96/192kHz，字長為16/18/20/24比特的PCM數(shù)據(jù)，具備良好的兼容性和通用性。 由于非線性和不穩(wěn)定性的存在，高階∑-△調(diào)制器的設(shè)計與實現(xiàn)存在較大的難度。本文綜合大量文獻(xiàn)中的經(jīng)驗原則和方法，闡述了穩(wěn)定的高階高精度調(diào)制器的設(shè)計流程；并據(jù)此設(shè)計了達(dá)到24bit精度和滿量程輸入范圍的的5階128倍調(diào)制器。本文創(chuàng)新性地提出了∑-△調(diào)制器的一種高效率流水線實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。分析表明，與其他常見的∑-△調(diào)制器實現(xiàn)結(jié)構(gòu)相比，本方案具有結(jié)構(gòu)簡單、運算單元少等優(yōu)點；此外在同樣信號采樣率下，調(diào)制器所需的時鐘頻率大大降低。 文中的過采樣濾波模塊采用三級半帶濾波器和一個可變CIC濾波器級聯(lián)組成，可以達(dá)到最高128倍的過采樣比，同時具有良好的通帶和阻帶特性。在半帶濾波器的設(shè)計中采用了CSD編碼，使結(jié)構(gòu)得到了充分的簡化。 本文提出的過采樣DAC方案具有可重配置結(jié)構(gòu)，讓使用者能夠方便地控制過采樣比和調(diào)制器階數(shù)。通過積分梳狀濾波器的配置，能夠獲得32/64/128倍的不同過采樣比，從而實現(xiàn)對于32～192kHz多種采樣率輸入的處理。在不同輸入字長情況下，通過調(diào)制器的重構(gòu)，則可以將調(diào)制器由高精度的5階模式改變?yōu)楣母偷?階模式，滿足不同分辨率信號輸入時的不同精度要求。這是本文的另一創(chuàng)新之處。 目前，該過采樣DAC已經(jīng)在XilinxVirtexⅡ系列FPGA器件下得到硬件實現(xiàn)和驗證。測試表明，對于從32kHz到192kHz的不同輸入信號，該DAC模塊輸出1比特碼流的帶內(nèi)信噪比均能滿足24比特數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用的分辨率要求。
上傳時間： 2013-07-08
上傳用戶：從此走出陰霾
現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種可實現(xiàn)多層次邏輯器件。基于SRAM的FPGA結(jié)構(gòu)由邏輯單元陣列來實現(xiàn)所需要的邏輯函數(shù)。FPGA中，互連線資源是預(yù)先定制的，這些資源是由各種長度的可分割金屬線，緩沖器和．MOS管實現(xiàn)的，所以相對于ASIC中互連線所占用的面積更大。為了節(jié)省芯片面積，一般都采用單個MOS晶體管來連接邏輯資源。MOS晶體管的導(dǎo)通電阻可以達(dá)到千歐量級，可分割金屬線段的電阻相對于MOS管來說是可以忽略的，然而它和地之間的電容達(dá)到了0.1pf[1]。為了評估FPGA的性能，用HSPICE仿真模型雖可以獲得非常精確的結(jié)果，但是基于此模型需要花費太多的時間。這在基于時序驅(qū)動的工藝映射和布局布線以及靜態(tài)時序分析中都是不可行的。于是，非常迫切地需要一種快速而精確的模型。 FPGA中連接盒、開關(guān)盒都是由MOS管組成的。FPGA中的時延很大部分取決于互連，而MOS傳輸晶體管在互連中又占了很大的比重。所以對于MOS管的建模對FPGA時延估算有很大的影響意義。對于MOS管，Muhammad[15]采用導(dǎo)通電阻來代替MOS管，然后用。Elmore[3]時延和Rubinstein[4]時延模型估算互連時延。Elmore時延用電路的一階矩來近似信號到達(dá)最大值50％時的時延，而Rubinstein也是通過計算電路的一階矩估算時延的上下邊界來估算電路的時延，然而他們都是用來計算RC互連時延。傳輸管是非線性器件，所以沒有一個固定的電阻，這就造成了Elmore時延和Rubinstein時延模型的過于近似的估算，對整體評估FPGA的性能帶來負(fù)面因素。 本論文提出快速而精確的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA中的互連資源MOS傳輸管時延模型。首先從階躍信號推導(dǎo)出適合50％時延的等效電阻模型，然后在斜坡輸入的時候，給出斜坡輸入時的時延模型，并且給出等效電容的計算方法。結(jié)果驗證了我們精確的時延模型在時間上的開銷少的性能。 在島型FPGA中，單個傳輸管能夠被用來作為互連線和互連線之間的連接，或者互連線和管腳之間的連接，如VPR把互連線和管腳作為布線資源，管腳只能單獨作為輸入或者輸出管腳，以致于它們不是一個線網(wǎng)的起點就是線網(wǎng)的終點。而這恰恰忽略了管腳實際在物理上可以作為互連線來使用的情況(VPR認(rèn)為dogleg現(xiàn)象本身對性能提高不多)。本論文通過對dogleg現(xiàn)象進(jìn)行了探索，并驗證了在使用SUBSET開關(guān)盒的情況下，dogleg能提高FPGA的布通率。
上傳時間： 2013-07-24
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在慣性導(dǎo)航系統(tǒng)中，捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)以其體積小、成本低和可靠性高等優(yōu)點正逐步取代平臺式慣性導(dǎo)航系統(tǒng)，成為慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。 為了適應(yīng)捷聯(lián)慣性導(dǎo)航系統(tǒng)小型化、低成本和高性能的發(fā)展方向，本文設(shè)計了DSP與FPGA相結(jié)合的系統(tǒng)方案：系統(tǒng)采用MEMS器件和高性能A/D轉(zhuǎn)換器構(gòu)成慣性信號檢測單元，F(xiàn)PGA進(jìn)行I/O控制，DSP完成導(dǎo)航計算。方案綜合考慮了系統(tǒng)成本、計算速度、精度、體積等各方面的因素，并通過GPS、磁航向計等信息融合進(jìn)一步提高導(dǎo)航精度。 數(shù)據(jù)采集是捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)設(shè)計的關(guān)鍵，本文數(shù)據(jù)采集由信號調(diào)理、A/D轉(zhuǎn)換和。FPGA等幾部分組成。其中，F(xiàn)PGA是整個數(shù)據(jù)采集部分的核心，其主要功能包括：實現(xiàn)了ADC控制邏輯和時序生成；配置了FIFO寄存器，緩沖了ADC與DSP之間的轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)；擴(kuò)展了UART串口，以實現(xiàn)系統(tǒng)的外部信息接口。在完成電路設(shè)計的基礎(chǔ)上，對各功能模塊進(jìn)行了全面的半實物仿真，驗證了系統(tǒng)方案及各主要功能模塊的可行性。 論文簡述了慣性導(dǎo)航系統(tǒng)的應(yīng)用背景及發(fā)展?fàn)顩r，介紹了捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)的基本原理，設(shè)計了基于DSP/FPGA的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)方案，實現(xiàn)了系統(tǒng)各部分硬件電路以及FPGA功能模塊，并通過搭建硬件驗證平臺和利用第三方仿真軟件，對傳感器的性能以及FPGA各功能模塊進(jìn)行了較全面的驗證和仿真。結(jié)果表明：基于DSP/FPGA的捷聯(lián)慣導(dǎo)系統(tǒng)能夠滿足應(yīng)用的要求，并在小型化、低成本和高性能等方面有一定的優(yōu)勢。
標(biāo)簽： DSPFPGA 捷聯(lián) 慣性導(dǎo)航 系統(tǒng)設(shè)計
上傳時間： 2013-04-24
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·單片機外圍器件實用手冊存儲器分冊
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：xiehao13
·摘要： 本文提出了在DSP器件上實現(xiàn)Modbus協(xié)議,并在此基礎(chǔ)上與GP觸摸屏通訊.這不僅擴(kuò)展了GP觸摸屏可連接器件的范圍,而且對開發(fā)者采用GP觸摸屏作為帶串口的智能設(shè)備的上位機和人機界面(HMI)提供了參考.
標(biāo)簽： Modbus DSP 器件 協(xié)議
上傳時間： 2013-06-26
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Altera大部分主流的器件選型手冊，包括編程芯片、數(shù)據(jù)線、開發(fā)板的介紹等。
上傳時間： 2013-07-23
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