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)算法和改進算法，并對基于傳統(tǒng)CORDIC算法的NCO的FPGA實現(xiàn)進行了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，對前者進行了基于Matlab的理論仿真和FPGA實現(xiàn)的EDA仿真，后者只進行了基于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： FPGA 軟件無線電 數(shù)字下變頻
上傳時間： 2013-06-30
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數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時也是軟件無線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)以及無線基站系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對軟件無線電接收機自適應(yīng)性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺上設(shè)計SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計方案及實現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設(shè)計，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應(yīng)性、可擴展性和可調(diào)試性。 在時序數(shù)字邏輯設(shè)計上，充分利用FPGA中豐富的時序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計數(shù)器等，能夠方便的完成對系統(tǒng)輸入輸出時鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對各處時序延時進行修正。 在存儲器設(shè)計上，采用FPGA片內(nèi)存儲器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時進行設(shè)置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。 在傳輸接口設(shè)計上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實現(xiàn)了對這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進行切換。 在系統(tǒng)工作過程控制上，通過VB程序編寫了應(yīng)用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機上完成對系統(tǒng)工作過程的控制和工作模式的選擇。 在系統(tǒng)調(diào)試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實時準(zhǔn)確的驗證了在系統(tǒng)整個傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性和時序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。 本文第四章針對FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計進行了詳細(xì)分析，并對每個模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時，文中還在其它章節(jié)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計、并行接口設(shè)計、PCI接口設(shè)計、PC端控制軟件設(shè)計以及用于調(diào)試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計圖、實物圖及注釋詳細(xì)的相關(guān)源程序清單。
標(biāo)簽： FPGA 控制 高速數(shù)據(jù)
上傳時間： 2013-07-09
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軟件無線電作為一種新的無線通信概念和體制，近年來隨著3G標(biāo)準(zhǔn)的提出，日益受到國內(nèi)外相關(guān)通信廠商的重視。尤其是基于軟件無線電和智能天線技術(shù)的TD-SCDMA作為通信史上第一個“中國標(biāo)準(zhǔn)”，有望扭轉(zhuǎn)多年來我國移動通信制造業(yè)的被動局面，是實現(xiàn)信息產(chǎn)業(yè)騰飛的一個絕好機會。軟件無線電使得通信體制具有很好的通用性、靈活性和可配置性，并使系統(tǒng)互聯(lián)和升級變得容易。本文以軟件無線電中的FIR濾波器為線索，貫穿了信號重構(gòu)、多抽樣率信號處理、積分梳狀濾波器等理論分析，重點闡釋了FIR濾波器的設(shè)計方法及濾波器的FPGA實現(xiàn)等技術(shù)問題。 本文首先針對軟件無線電中的多抽樣率信號處理理論進行了討論和分析。討論了軟件無線電中如何實現(xiàn)整數(shù)倍抽取、整數(shù)倍內(nèi)插、分?jǐn)?shù)倍抽樣率變換，并分析了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的等效變換、多相濾波及積分梳狀濾波器的設(shè)計理論。 緊接著重點闡述了軟件無線電中FIR濾波器的設(shè)計理論，包括窗函數(shù)法、頻率抽樣法及等紋波法。分析了各種設(shè)計方法所能達(dá)到的性能指標(biāo)及優(yōu)缺點，并結(jié)合工程實例給出了相關(guān)的Matlab程序。并對FIR濾波器結(jié)構(gòu)的選擇及系數(shù)字長的確定等問題進行了分析。此外，也介紹了在Matlab進行輔助設(shè)計時一些常用函數(shù)和命令的用法。 本文選用FPGA來實現(xiàn)中頻軟件無線電，F(xiàn)PGA與參數(shù)化ASIC、DSP比較有很多優(yōu)勢，它不但在功耗、體積、成本方面優(yōu)于參數(shù)化ASIC、DSP，而且處理效率高、現(xiàn)場可編程性能良好。不同于DSP的單流處理方式，F(xiàn)PGA是多流并行處理，這種處理方式使FPGA能完成DSP難以實現(xiàn)的許多功能。在簡單介紹了FPGA的一般原理，以及FPGA設(shè)計中的關(guān)鍵技術(shù)和在信號處理中的設(shè)計原則以后，重點介紹了FIR濾波器的FPGA實現(xiàn)方法。提出了分布式算法、加法器網(wǎng)絡(luò)法以及分段FIFO等實現(xiàn)方法。最后，提出了一種QuartusII與MATLAB聯(lián)合仿真的方法。此方法能夠直觀的檢驗濾波器的濾波效果，提高設(shè)計效率。并結(jié)合工程實例詳盡的介紹了FIR濾波器的設(shè)計開發(fā)流程。
上傳時間： 2013-04-24
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可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)越來越多的應(yīng)用于數(shù)字信號處理領(lǐng)域，與傳統(tǒng)的ASIC(專用集成電路)和DSP(數(shù)字信號處理器)相比，基于FPGA和CPLD實現(xiàn)的數(shù)字信號處理系統(tǒng)具有更高的實時性和可嵌入性，能夠方便地實現(xiàn)系統(tǒng)的集成與功能擴展。 FFT的硬件結(jié)構(gòu)主要包括蝶形處理器、存儲單元、地址生成單元與控制單元。本文提出的算法在蝶形處理器內(nèi)引入流水線結(jié)構(gòu)，提高了FFT的運算速度。同時，流水線寄存器能夠寄存蝶形運算中的公共項，這樣在設(shè)計蝶形處理器時只用到了一個乘法器和兩個加法器，降低了硬件電路的復(fù)雜度。 為了進一步提高FFT的運算速度，本文在深入研究各種乘法器算法的基礎(chǔ)上，為蝶形處理器設(shè)計了一個并行乘法器。在實現(xiàn)該乘法器時，本文采用改進的布斯算法，用以減少部分積的個數(shù)。同時，使用華萊士樹結(jié)構(gòu)和4-2壓縮器對部分積并行相加。 本文以32點復(fù)數(shù)FFT為例進行設(shè)計與邏輯綜合。通過設(shè)計相應(yīng)的存儲單元，地址生成單元和控制單元完成FFT電路。電路的仿真結(jié)果與軟件計算結(jié)果相符，證明了本文所提出的算法的正確性。 另外，本文還對設(shè)計結(jié)果提出了進一步的改進方案，在乘法器內(nèi)加入一級流水線寄存器，使FFT的速度能夠提高到當(dāng)前速度的兩倍，這在實時性要求較高的場合具有極高的實用價值。
上傳時間： 2013-07-18
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本文設(shè)計了一種基于ARM7的電力電纜溝道監(jiān)測系統(tǒng)，該監(jiān)測系統(tǒng)能夠?qū)﹄娎|溝道起到防盜、防火、防潮等安全監(jiān)測作用。本課題采用的嵌入式硬件是基于ARM7架構(gòu)的LPC2292芯片；同時針對市場上種類繁多的實時操作系統(tǒng)，本課題選用的是內(nèi)核小，易剪裁，移植性好源代碼公開的實時操作系統(tǒng)μC/OS-II并且使用CAN總線進行數(shù)據(jù)傳輸。CAN總線是現(xiàn)場總線的一種，它能有效地支持分布式控制或?qū)崟r控制，具有高性能和高可靠性的特點，現(xiàn)已形成國際標(biāo)準(zhǔn)。 本課題簡要介紹了電力電纜溝道監(jiān)測系統(tǒng)的特點與研究背景，講述了設(shè)計電纜溝道監(jiān)測系統(tǒng)時所采取的總體設(shè)計思想與框架結(jié)構(gòu)。之后介紹了ARM7處理器和CAN總線的特點和功能，然后詳細(xì)論述了整個系統(tǒng)硬件電路設(shè)計。在對實時操作系統(tǒng)μC/OS-II作了介紹之后，詳細(xì)說明了將μC/OS-II移植到LPC2292硬件平臺的具體實現(xiàn)過程。最后提出了基于CAN總線和ARM7微控制器實現(xiàn)的電纜溝道數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計。 實際測試表明，該系統(tǒng)能夠穩(wěn)定運行，并且能夠?qū)崿F(xiàn)對電纜溝道的實時監(jiān)測，數(shù)據(jù)采集以及安全警報等功能，滿足電力電纜在線監(jiān)測系統(tǒng)的要求。
上傳時間： 2013-07-20
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運動控制系統(tǒng)是機器人控制系統(tǒng)的重要組成部分。本文將ARM與CPLD技術(shù)應(yīng)用于機器人運動控制系統(tǒng)，使控制系統(tǒng)更加開放、更加模塊化，同時ARM芯片的高速大容量的數(shù)據(jù)處理能力以及CPLD的高集成度，可編程性，能夠逾越以往控制系統(tǒng)中實時、高速、高精度的技術(shù)瓶頸. 嵌入式技術(shù)是當(dāng)今最熱門的技術(shù)之一，由于簡潔、高效等優(yōu)點，使得其廣泛應(yīng)用在各個領(lǐng)域；所謂嵌入式系統(tǒng)就是以應(yīng)用為中心，以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴(yán)格要求的專用計算機系統(tǒng)。它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設(shè)備、嵌入式操作系統(tǒng)以及用戶的應(yīng)用程序等四個部分組成，用于實現(xiàn)對其它設(shè)備的控制、監(jiān)視或管理等功能。 本文主要闡述了基于嵌入式處理器S3C44B0X的機器人控制器的設(shè)計過程。文章首先介紹了機器人本體規(guī)劃、嵌入式系統(tǒng)和嵌入式微處理器S3C44B0X的結(jié)構(gòu)特點；接著介紹了基于S3C44B0X的智能控制器的設(shè)計，包括硬件設(shè)計和CPLD軟件設(shè)計。其中控制器硬件平臺擴展了外部存儲器、串行口，通過輸出PWM信號進入驅(qū)動電路模塊，從而實現(xiàn)控制機器人運動的目的。在CPLD設(shè)計過程中，引入JTAG調(diào)試接口，方便系統(tǒng)程序的下載和調(diào)試，通過自上而下、分塊設(shè)計的思想給出了QUARTUSⅡ設(shè)計環(huán)境下的軟件代碼。本系統(tǒng)利用不同任務(wù)間的切換來實現(xiàn)通信過程，而不再采用無操作系統(tǒng)的工程文件的形式，這樣不但有利于項目的調(diào)試，也有利于對其它接口的擴展。最后對該控制器進行了測試和分析。
標(biāo)簽： CPLD ARM 四足機器人 嵌入式控制器
上傳時間： 2013-07-19
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對基于Pmac控制卡的機器人控制軟件進行了分析，為了實現(xiàn)系統(tǒng)的可重用性及系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的清晰性， 采用COM接口技術(shù)實現(xiàn)軟件的插件化，從而為軟件功能的擴展奠定了基礎(chǔ)， 降低了系統(tǒng)的耦合度，便于系統(tǒng)的維護和升
標(biāo)簽： PMAC 控制卡 機器人控制 軟件設(shè)計
上傳時間： 2013-05-28
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瞬變電磁法作為一種重要的地球物理探測方法，由于它在時間和空間上的可分性，使得這種方法簡單易行，信息豐富，精度較高，低成本，見效快，從而在礦藏勘探、鉆井和海洋勘探等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。隨著接收儀器的數(shù)字化和智能化，發(fā)射功率的增大，數(shù)字模型計算正反演的應(yīng)用，解釋水平的提高，瞬變電磁法可解決的地質(zhì)問題不斷擴大，幾乎涉及了物探工作的各個領(lǐng)域：礦產(chǎn)勘探，構(gòu)造探測，水文與工程、地質(zhì)調(diào)查，環(huán)境調(diào)查與監(jiān)測以及考古等。近年來，在找水、市政工程、土壤鹽堿化和污染調(diào)查、淺層石油構(gòu)造填圖，以及礦井突水預(yù)測等領(lǐng)域都取得了良好效果。 瞬變電磁法探測系統(tǒng)包括發(fā)射機和接收機兩部分。接收機用作在噪聲中提取由發(fā)射機發(fā)射的一次場信號在地下導(dǎo)體中感應(yīng)出的二次場信息，其信息反映了地下導(dǎo)體的電阻率差異，通過對該信息數(shù)據(jù)的處理了解探測目標(biāo)的特性從而達(dá)到探測的目的。 瞬變電磁信號具有早期信號幅度大、衰減快，而中晚期信號幅度小、衰減慢的大動態(tài)范圍的特點。因此，必須設(shè)計出能適應(yīng)這種瞬時變化快、動態(tài)范圍大數(shù)據(jù)信號要求的高性能數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。同時，瞬變電磁探測系統(tǒng)的工作環(huán)境大都是在野外，因此，為適應(yīng)野外工作的需要，數(shù)據(jù)采集卡尤其要有較低的功耗。 本論文在總結(jié)其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上，提高采樣速率和采樣精度、采用分段放大技術(shù)避免放大飽和和實現(xiàn)對小信號的有效識別、改用ARM作為核心處理器實現(xiàn)對接收機的有效控制、改進USB2.0的實際傳輸速度、改用自適應(yīng)濾波法等噪聲抑制方法組合實現(xiàn)抗干擾和噪聲濾除設(shè)計，成功設(shè)計和實現(xiàn)了一套基于ARM和USB2.0的瞬變電磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有高性能，低功耗，抗干擾能力強，低成本的特點，已成功應(yīng)用于瞬變電磁探測實踐，并取得良好效果，極大的滿足了瞬變電磁探測系統(tǒng)的需要。同時，該系統(tǒng)對于其他數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計具有一定的借鑒意義。
上傳時間： 2013-06-21
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印刷線路板制作技術(shù)大全-高速PCB設(shè)計指南:改進電路設(shè)計規(guī)程提高可測試性隨著微型化程度不斷提高，元件和布線技術(shù)也取得巨大發(fā)展，例如BGA外殼封裝的高集成度的微型IC，以及導(dǎo)體之間的絕緣
標(biāo)簽： PCB 印刷線路板制 技術(shù)大全 設(shè)計指南
上傳時間： 2013-06-26
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目前運動控制主要有兩種實現(xiàn)方式,一是使用PLC加運動控制模塊來實現(xiàn)：二是使用PC加運動控制卡來實現(xiàn)。兩者各有優(yōu)缺點,但兩者有以下共同的缺點：一是由于它們兒乎都是采用通用微控制器(MCU和DSP)來實現(xiàn)電機控制,由于受CPU速度的限制,以及CPU的多個進程同時處理,故無法在控制精度和控制速度比較高的場合中應(yīng)用。二是它們的設(shè)計只是把運動控制部件當(dāng)作系統(tǒng)的一個部分,如果要完成一個機械設(shè)備的完整控制,還需要輔助有其他的數(shù)字量/模擬量控制設(shè)備。這樣在提高了系統(tǒng)成本的同時,也降低了系統(tǒng)的可靠性。 論文設(shè)計了一種基于ARM+CPLD的高速運動控制器,該控制器采用高速的CPLD處理器來完成電機的閉環(huán)控制,輔助以NXP的32位ARM7TDMI處理器LPC231X來實現(xiàn)復(fù)雜的運動規(guī)劃,使得運動控制精度更高、速度更快、運動更加平穩(wěn)；同時為系統(tǒng)擴展了常規(guī)運動控制卡不具備的通用I/O接口,除開4軸運動控制所需要的8點高速脈沖輸入和8點高速脈沖輸出外,系統(tǒng)具有24點數(shù)字量輸入(可選共陰或共陽),25點繼電器輸出,僅一臺這樣的專用設(shè)備就可以完成4軸運動控制和設(shè)備上其它開關(guān)量控制。 系統(tǒng)采用可移植的軟、硬件設(shè)計。硬件上以運動控制部件為核心,可以方便的在ARM處理器預(yù)留的資源上擴展出數(shù)字輸入,數(shù)字輸出,AD輸入,DA輸出等常用功能模塊。系統(tǒng)軟件構(gòu)架如下：在最上層,系統(tǒng)采用μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)來完成系統(tǒng)任務(wù)調(diào)度；在底層,將底層設(shè)備的操作打包編寫成底層驅(qū)動的形式,可直接供用戶程序調(diào)用；在中間層,可根據(jù)不同的用戶要求編寫用戶程序,再將其傳遞給μC/OS-Ⅱ來調(diào)度該用戶程序。 將該運動控制器應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用中的套標(biāo)機,在對套標(biāo)機進行運動分解之后,結(jié)合套標(biāo)機的電氣特性,很好的實現(xiàn)了運動控制器在套標(biāo)機上的二次開發(fā),滿足了套標(biāo)機在現(xiàn)場中的應(yīng)用。
上傳時間： 2013-04-24
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