現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)是一種可實(shí)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(lái)實(shí)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(zhǎng)度的可分割金屬線，緩沖器和．MOS管實(shí)現(xiàn)的，所以相對(duì)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(gè)MOS晶體管來(lái)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(jí)，可分割金屬線段的電阻相對(duì)于MOS管來(lái)說(shuō)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(píng)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(fèi)太多的時(shí)間。這在基于時(shí)序驅(qū)動(dòng)的工藝映射和布局布線以及靜態(tài)時(shí)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(kāi)關(guān)盒都是由MOS管組成的。FPGA中的時(shí)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(duì)于MOS管的建模對(duì)FPGA時(shí)延估算有很大的影響意義。對(duì)于MOS管，Muhammad[15]采用導(dǎo)通電阻來(lái)代替MOS管，然后用。Elmore[3]時(shí)延和Rubinstein[4]時(shí)延模型估算互連時(shí)延。Elmore時(shí)延用電路的一階矩來(lái)近似信號(hào)到達(dá)最大值50％時(shí)的時(shí)延，而Rubinstein也是通過(guò)計(jì)算電路的一階矩估算時(shí)延的上下邊界來(lái)估算電路的時(shí)延，然而他們都是用來(lái)計(jì)算RC互連時(shí)延。傳輸管是非線性器件，所以沒(méi)有一個(gè)固定的電阻，這就造成了Elmore時(shí)延和Rubinstein時(shí)延模型的過(guò)于近似的估算，對(duì)整體評(píng)估FPGA的性能帶來(lái)負(fù)面因素。 本論文提出快速而精確的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA中的互連資源MOS傳輸管時(shí)延模型。首先從階躍信號(hào)推導(dǎo)出適合50％時(shí)延的等效電阻模型，然后在斜坡輸入的時(shí)候，給出斜坡輸入時(shí)的時(shí)延模型，并且給出等效電容的計(jì)算方法。結(jié)果驗(yàn)證了我們精確的時(shí)延模型在時(shí)間上的開(kāi)銷少的性能。 在島型FPGA中，單個(gè)傳輸管能夠被用來(lái)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(dú)作為輸入或者輸出管腳，以致于它們不是一個(gè)線網(wǎng)的起點(diǎn)就是線網(wǎng)的終點(diǎn)。而這恰恰忽略了管腳實(shí)際在物理上可以作為互連線來(lái)使用的情況(VPR認(rèn)為dogleg現(xiàn)象本身對(duì)性能提高不多)。本論文通過(guò)對(duì)dogleg現(xiàn)象進(jìn)行了探索，并驗(yàn)證了在使用SUBSET開(kāi)關(guān)盒的情況下，dogleg能提高FPGA的布通率。
上傳時(shí)間： 2013-07-24
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)能夠減少電子系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)和開(kāi)發(fā)成本，縮短上市時(shí)間，降低維護(hù)升級(jí)成本，故廣泛地應(yīng)用在電子系統(tǒng)中。最新的FPGA都采用了層次化的布線資源結(jié)構(gòu)，與以前的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化。由于FPGA布線資源的固定性和有限性，因此需要開(kāi)發(fā)適用于這種層次化的FPGA結(jié)構(gòu)并提高布線資源有效利用率的布線算法。同時(shí)由于晶體管尺寸的不斷減小，有必要在FPGA布線算法中考慮功耗和時(shí)序問(wèn)題。 本論文所作的研究工作主要包括：提出一種基于Tile的FPGA結(jié)構(gòu)描述方法，對(duì)FPGA功耗模型和時(shí)序模型進(jìn)行了研究，實(shí)現(xiàn)了考慮FPGA功耗、布線資源利用率的布線算法。 在FPGA結(jié)構(gòu)描述方面，本文在分析現(xiàn)代商用FPGA層次化結(jié)構(gòu)及學(xué)術(shù)上對(duì)FPGA描述方法的基礎(chǔ)上，提出一種基于Tile的FPGA結(jié)構(gòu)描述。由于基本Tile的重復(fù)性，采用該方法可以簡(jiǎn)化FPGA結(jié)構(gòu)的描述，同時(shí)由于該方法是以硬件結(jié)構(gòu)為根據(jù)，為FPGA軟硬件提供了簡(jiǎn)單而靈活的接口，該方法在原型系統(tǒng)中測(cè)試證明是正確的。 在FPGA功耗模型方面，本文研究了ASIC中關(guān)于電路功耗計(jì)算的基本方法，并將其應(yīng)用到FPGA功耗分析中。在模型中的采用了混合的功耗模型，包括動(dòng)態(tài)功耗模型和靜態(tài)功耗模型。動(dòng)態(tài)功耗的計(jì)算采用基于節(jié)點(diǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)換率的開(kāi)關(guān)級(jí)動(dòng)態(tài)功耗計(jì)算和邏輯塊宏模型，靜態(tài)功耗則采用基于公式計(jì)算的晶體管漏電功耗模型和邏輯塊基于仿真的LUT/MUX表達(dá)式計(jì)算模型。這些功耗模型將運(yùn)用到我們后面的功耗計(jì)算和基于功耗驅(qū)動(dòng)的布線算法中。 在FPGA布線算法研究和實(shí)現(xiàn)方面，本文在介紹基本的搜索算法之后，介紹了將FPGA硬件結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)镕PGA布線程序可識(shí)別的布線資源圖的方法，并將基本的搜索算法運(yùn)用的FPGA布線資源圖上，實(shí)現(xiàn)FPGA的基于布通率的布線算法。在此基礎(chǔ)上，借鑒了FPGA時(shí)序分析方法，將時(shí)序分析作為布線算法的一子模塊，對(duì)基于時(shí)序的布線算法進(jìn)行了研究；同時(shí)采用了FPGA功耗模型，在布線算法實(shí)現(xiàn)中考慮了動(dòng)態(tài)功耗的問(wèn)題。最后在布線算法中實(shí)現(xiàn)兩種啟發(fā)式策略以提高可布線資源有效利用率。
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數(shù)字超聲診斷設(shè)備在臨床診斷中應(yīng)用十分廣泛，研制全數(shù)字化的醫(yī)療儀器已成為趨勢(shì)。盡管很多超聲成像儀器設(shè)計(jì)制造中使用了數(shù)字化技術(shù)，但是我們可以說(shuō)現(xiàn)代VLSI 和EDA 技術(shù)在其中并沒(méi)有得到充分有效的應(yīng)用。隨著現(xiàn)代電子信息技術(shù)的發(fā)展，PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關(guān)的領(lǐng)域都得到了較好的應(yīng)用，例如數(shù)字通信和相控雷達(dá)領(lǐng)域。 在研究現(xiàn)代超聲成像原理的基礎(chǔ)上，我們首先介紹了常見(jiàn)的數(shù)字超聲成像儀器的基本結(jié)構(gòu)和模塊功能，同時(shí)也介紹了現(xiàn)代FPGA 和EDA 技術(shù)。隨后我們?cè)敿?xì)分析討論了B 超中，全數(shù)字化波束合成器的關(guān)鍵技術(shù)和實(shí)現(xiàn)手段。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了片內(nèi)高速異步FIFO 以降低采樣率，仿真結(jié)果表明資源使用合理且訪問(wèn)時(shí)間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息，也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們?cè)O(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于直接數(shù)字頻率合成原理的數(shù)控振蕩器，能夠給出一對(duì)幅值和相位較平衡的正交信號(hào)，且在FPGA 片內(nèi)實(shí)現(xiàn)方案簡(jiǎn)單廉價(jià)。數(shù)控振蕩器輸出波形的頻率可動(dòng)態(tài)控制且精度較高，對(duì)于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減，導(dǎo)致回波中心頻率下移的聲學(xué)物理現(xiàn)象，可視作將回波接收機(jī)的中心頻率同步動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行補(bǔ)償。 還設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了B 型數(shù)字超聲診斷儀前端發(fā)射波束聚焦和掃描控制子系統(tǒng)。在單片F(xiàn)PGA 芯片內(nèi)部設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了聚焦延時(shí)、脈寬和重復(fù)頻率可動(dòng)態(tài)控制的發(fā)射驅(qū)動(dòng)脈沖產(chǎn)生器、線掃控制、探頭激勵(lì)控制、功能碼存儲(chǔ)等功能模塊，功能仿真和時(shí)序分析結(jié)果表明該子系統(tǒng)為設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)高速度、高精度、高集成度的全數(shù)字化超聲診斷設(shè)備打下了良好的基礎(chǔ)，將加快其研發(fā)和制造進(jìn)程，為生物醫(yī)學(xué)電子、醫(yī)療設(shè)備和超聲診斷等方面帶來(lái)新思路。
標(biāo)簽： 全數(shù)字 中的應(yīng)用 超聲診斷儀
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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可配置端口電路是FPGA芯片與外圍電路連接關(guān)鍵的樞紐，它有諸多功能：芯片與芯片在數(shù)據(jù)上的傳遞(包括對(duì)輸入信號(hào)的采集和輸出信號(hào)輸出)，電壓之間的轉(zhuǎn)換，對(duì)外圍芯片的驅(qū)動(dòng)，完成對(duì)芯片的測(cè)試功能以及對(duì)芯片電路保護(hù)等。 本文采用了自頂向下和自下向上的設(shè)計(jì)方法，依據(jù)可配置端口電路能實(shí)現(xiàn)的功能和工作原理，運(yùn)用Cadence的設(shè)計(jì)軟件，結(jié)合華潤(rùn)上華0.5μm的工藝庫(kù)，設(shè)計(jì)了一款性能、時(shí)序、功耗在整體上不亞于xilinx4006e[8]的端口電路。主要研究以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： 1.基于端口電路信號(hào)寄存器的采集和輸出方式，本論文設(shè)計(jì)的端口電路可以通過(guò)配置將它設(shè)置成單沿或者雙沿的觸發(fā)方式[7]，并完成了Verilog XL和Hspiee的功能和時(shí)序仿真，且建立時(shí)間小于5ns和保持時(shí)間在0ns左右。和xilinx4006e[8]相比較滿足設(shè)計(jì)的要求。 2.基于TAP Controller的工作原理及它對(duì)16種狀態(tài)機(jī)轉(zhuǎn)換的控制，對(duì)16種狀態(tài)機(jī)的轉(zhuǎn)換完成了行為級(jí)描述和實(shí)現(xiàn)了捕獲、移位、輸出、更新等主要功能仿真。 3.基于邊界掃描電路是對(duì)觸發(fā)器級(jí)聯(lián)的構(gòu)架這一特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一款邊界掃描電路，并運(yùn)用Verilog XL和Hspiee對(duì)它進(jìn)行了功能和時(shí)序的仿真。達(dá)到對(duì)芯片電路測(cè)試設(shè)計(jì)的要求。 4.對(duì)于端口電路來(lái)講，有時(shí)需要將從CLB中的輸出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)異或、同或、與以及或的功能，為此本文采用二次函數(shù)輸出的電路結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)以上的功能，并運(yùn)用Verilog XL和Hspiee對(duì)它進(jìn)行了功能和時(shí)序的仿真。滿足設(shè)計(jì)要求。 5.對(duì)于0.5μm的工藝而言，輸入端口的電壓通常是3.3V和5V，為此根據(jù)設(shè)置不同的上、下MOS管尺寸來(lái)調(diào)整電路的中點(diǎn)電壓，將端口電路設(shè)計(jì)成3.3V和5V兼容的電路，通過(guò)仿真性能上已完全達(dá)到這一要求。此外，在輸入端口處加上擴(kuò)散電阻R和電容C組成噪聲濾波電路，這個(gè)電路能有效地抑制加到輸入端上的白噪聲型噪聲電壓[2]。 6.在噪聲和延時(shí)不影響電路正常工作的范圍內(nèi)，具有三態(tài)控制和驅(qū)動(dòng)大負(fù)載的功能。通過(guò)對(duì)管子尺寸的大小設(shè)置和驅(qū)動(dòng)大小的仿真表明：在實(shí)現(xiàn)TTL高電平輸出時(shí)，最大的驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到170mA，而對(duì)應(yīng)的xilinx4006e的TTL高電平最大驅(qū)動(dòng)電流為140mA[8]；同樣，在實(shí)現(xiàn)CMOS高電平最大驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到200mA,而xilinx4006e的CMOS驅(qū)動(dòng)電流達(dá)到170[8]mA。 7.與xilinx4006e端口電路相比，在延時(shí)和面積以及功耗略大的情況下，本論文研究設(shè)計(jì)的端口電路增加了雙沿觸發(fā)、將輸出數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)二次函數(shù)的輸出方式、通過(guò)添加譯碼器將配置端口的數(shù)目減少的新的功能，且驅(qū)動(dòng)能力更加強(qiáng)大。
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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基于FPGA的誤碼率測(cè)試儀設(shè)計(jì)基于FPGA的誤碼率測(cè)試儀設(shè)計(jì)
標(biāo)簽： FPGA 誤碼率 試儀設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-08-02
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多抽樣率信號(hào)處理是現(xiàn)代信號(hào)處理理論的一個(gè)重要分支，在最近十幾年取得了巨大的發(fā)展，并在很多方面得到了成功的應(yīng)用。本文分別從時(shí)域和頻域的角度深入分析了抽樣率變換的規(guī)律，并進(jìn)一步研究了多抽樣率系統(tǒng)的高效實(shí)現(xiàn)理論...
標(biāo)簽： FPGA 抽樣 數(shù)字信號(hào)處理
上傳時(shí)間： 2013-07-05
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可調(diào)恒壓恒流維修電源制作，適合一般初學(xué)者制作使用
標(biāo)簽： 30 恒壓 可調(diào)穩(wěn)壓電源 恒流
上傳時(shí)間： 2013-05-21
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CCSDS組織(空間數(shù)據(jù)系統(tǒng)咨詢委員會(huì))于2005年公布了新的圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)算法采用基于小波變換的比特平面編碼方法，支持無(wú)損有損壓縮編碼和精確碼率控制并具有較好的抗誤碼能力和非常高的圖像壓縮性能，能滿足實(shí)際應(yīng)用中的多種需求。同時(shí)該算法具有較低的算法復(fù)雜度，易于低功耗硬件實(shí)現(xiàn)，并且對(duì)航天圖像具有較高的適應(yīng)性，因此，在航天應(yīng)用方面具有廣闊的前景。 本論文主要針對(duì)CCSDS圖像壓縮算法的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)，在有限的硬件資源下，提出高速高效的CCSDS圖像壓縮編碼器設(shè)計(jì)方案并在已有的FPGA硬件平臺(tái)上加以實(shí)現(xiàn)。本文首先對(duì)CCSDS圖像壓縮算法的編碼原理進(jìn)行詳細(xì)介紹；然后提出DWT、BPE和碼流組織這三大模塊的并行化硬件實(shí)現(xiàn)方案，并給出了進(jìn)行批量仿真測(cè)試的仿真平臺(tái)設(shè)計(jì)方案。最后在Xilinx VIRTEX-II FPGA平臺(tái)上經(jīng)過(guò)成功驗(yàn)證，測(cè)試結(jié)果表明系統(tǒng)各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)可滿足星載圖像壓縮的要求。
標(biāo)簽： CCSDS 算法 星載 圖像壓縮系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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軟件通信體系架構(gòu)(SCA)可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)具有開(kāi)放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用軟件無(wú)線電平臺(tái)，從而使軟件無(wú)線電平臺(tái)的成本得到顯著降低，應(yīng)用靈活性得到極大增強(qiáng)。雖然SCA通過(guò)CORBA機(jī)制很好地解決了通用處理器設(shè)備波形組件的互連互通和可移植問(wèn)題，但是這種機(jī)制不能很好地適用于FPGA這種專用處理器。隨著FPGA處理性能的不斷提升，它在SCA系統(tǒng)中的作用越來(lái)越突出。因此，如何在SCA系統(tǒng)中很好地集成FPGA波形，如何提高FPGA波形的可移植性就成為當(dāng)前軟件無(wú)線電研究領(lǐng)域中一個(gè)非常重要的研究課題。 論文首先通過(guò)對(duì)現(xiàn)有的旨在解決FPGA波形可移植性的協(xié)議和規(guī)范進(jìn)行了研究，深入分析了它們的優(yōu)缺點(diǎn)。接下來(lái)對(duì)MHAL規(guī)范、CP289協(xié)議、OCP接口規(guī)范中的方法加以融合和優(yōu)化，提出了新的FPGA可移植波形結(jié)構(gòu)。這個(gè)結(jié)構(gòu)既為FPGA波形設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)的通信接口，又實(shí)現(xiàn)了波形應(yīng)用的分離，同時(shí)還通過(guò)OCP接口實(shí)現(xiàn)了波形組件運(yùn)行環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化，真正實(shí)現(xiàn)了波形的可移植。 其次，論文根據(jù)提出的波形結(jié)構(gòu)，結(jié)合CP289協(xié)議中的操作要求，在原本過(guò)于簡(jiǎn)單的MHAL消息格式的基礎(chǔ)上進(jìn)行了細(xì)化，同時(shí)具體給出了MHAL消息封裝結(jié)構(gòu)和MHAL消息解析結(jié)構(gòu)的處理流程，實(shí)現(xiàn)了FPGA波形在SCA系統(tǒng)中的標(biāo)準(zhǔn)通信。論文通過(guò)對(duì)CP289協(xié)議的深入研究，結(jié)合實(shí)際工程應(yīng)用，提出了具體化的容器結(jié)構(gòu)，并進(jìn)一步進(jìn)行了容器中組件控制模塊、互連模塊和本地服務(wù)模塊的設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了波形應(yīng)用的分離。論文以O(shè)CP規(guī)范為基礎(chǔ)，依據(jù)CP289協(xié)議中對(duì)組件接口的約束，設(shè)計(jì)了幾種典型的組件OCP接口，使得波形組件設(shè)計(jì)與系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)相分離，并真正實(shí)現(xiàn)了波形運(yùn)行環(huán)境的標(biāo)準(zhǔn)化。 最后，論文根據(jù)所設(shè)計(jì)的波形結(jié)構(gòu)和組件接口設(shè)計(jì)了一個(gè)FPGA驗(yàn)證波形，通過(guò)波形的實(shí)現(xiàn)，證明FPGA波形組件可以像GPP波形組件一樣可加載、可裝配、可部署、可裝配，驗(yàn)證了論文所設(shè)計(jì)的FPGA波形是與SCA兼容的。另外，通過(guò)對(duì)波形組件移植試驗(yàn)，驗(yàn)證了所設(shè)計(jì)的波形結(jié)構(gòu)和組件接口能夠?yàn)椴ㄐ谓M件提供很好的可移植性。
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·基于MATLAB的可視化凸輪曲線設(shè)計(jì)程序
標(biāo)簽： MATLAB 可視化 凸輪 設(shè)計(jì)程序
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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