MP3音樂是目前最為流行的音樂格式，因其音質(zhì)、復(fù)雜度與壓縮比的完美折中，占據(jù)著廣闊的市場(chǎng)，不僅在互聯(lián)網(wǎng)上廣為流傳，而且在便攜式設(shè)備領(lǐng)域深受人們喜愛。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對(duì)象，在實(shí)時(shí)性、面積等約束條件下，研究MP3解碼電路的設(shè)計(jì)方法，實(shí)現(xiàn)FPGA原型芯片，研究MP3原型芯片的驗(yàn)證方法。 論文的主要貢獻(xiàn)如下： (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過程的相關(guān)步驟，以減少緩沖區(qū)存儲(chǔ)單元的容量和訪存次數(shù)。如把重排序步驟融合到反量化模塊，可以減少一半的讀寫RAM操作；把IMDCT模塊內(nèi)部的三個(gè)算法步驟融合在一起進(jìn)行設(shè)計(jì)，可以省去存儲(chǔ)中間計(jì)算結(jié)果的緩存區(qū)單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中，采用流水線設(shè)計(jì)技術(shù)，設(shè)置寄存器把較長(zhǎng)的組合邏輯路徑隔開，提高了電路的性能和可靠性；使用連續(xù)訪問公共緩存技術(shù)，合理規(guī)劃各計(jì)算子模塊的工作時(shí)序，將數(shù)據(jù)計(jì)算的時(shí)間隱藏在訪存過程中；充分利用頻率線的零值區(qū)特性，有效地減少數(shù)據(jù)計(jì)算量，加快了數(shù)據(jù)處理的速度。 (3)設(shè)計(jì)了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)RTL級(jí)電路，完成功能仿真，以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發(fā)板為平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內(nèi)的資源利用率約為5％，其中組合邏輯查找表ALUT為7189個(gè)，寄存器共有4024個(gè)，系統(tǒng)頻率可達(dá)69.6MHz，充分滿足了MP3解碼過程的實(shí)時(shí)性要求。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音，解碼音質(zhì)良好。
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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現(xiàn)代數(shù)字信號(hào)處理對(duì)實(shí)時(shí)性提出了很高的要求，當(dāng)最快的數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)仍無法達(dá)到速度要求時(shí)，唯一的選擇是增加處理器的數(shù)目，或采用客戶定制的門陣列產(chǎn)品。隨著可編程邏輯器件技術(shù)的發(fā)展，具有強(qiáng)大并行處理能力的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)在成本、性能、體積等方面都顯示出了優(yōu)勢(shì)。本文以此為背景，研究了基于FPGA的快速傅立葉變換、數(shù)字濾波、相關(guān)運(yùn)算等數(shù)字信號(hào)處理算法的高效實(shí)現(xiàn)。 首先，針對(duì)圖像聲納實(shí)時(shí)性的要求和FPGA片內(nèi)資源的限制，設(shè)計(jì)了級(jí)聯(lián)和并行遞歸兩種結(jié)構(gòu)的FFT處理器。文中詳細(xì)討論了利用流水線技術(shù)和并行處理技術(shù)提高FFT處理器運(yùn)算速度的方法，并針對(duì)蝶形運(yùn)算的特點(diǎn)提出了一些優(yōu)化和改進(jìn)措施。 其次，分析了具有相同結(jié)構(gòu)的數(shù)字濾波和相關(guān)運(yùn)算的特點(diǎn)，采用了有乘法器和無乘法器兩種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)乘累加(MAC)運(yùn)算。無乘法器結(jié)構(gòu)采用分布式算法(DA)，將乘法運(yùn)算轉(zhuǎn)化為FPGA易于實(shí)現(xiàn)的查表和移位累加操作，顯著提高了運(yùn)算效率。此外，還對(duì)相關(guān)運(yùn)算的時(shí)域多MAC方法及頻域FFT方法進(jìn)行了研究。 最后，完成了圖像聲納預(yù)處理模塊。在一片EP2S60上實(shí)現(xiàn)了對(duì)160路信號(hào)的接收、濾波、正交變換以及發(fā)送等處理。實(shí)驗(yàn)表明，本論文所有算法均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字信號(hào)處理 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)不斷的進(jìn)步，SOC(System On a Chip)是未來IC產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究關(guān)注的重點(diǎn)。由于SOC設(shè)計(jì)的日趨復(fù)雜化，芯片的面積增大，芯片功能復(fù)雜程度增大，其設(shè)計(jì)驗(yàn)證工作也愈加繁瑣。復(fù)雜ASIC設(shè)計(jì)功能驗(yàn)證已經(jīng)成為整個(gè)設(shè)計(jì)中最大的瓶頸。 使用FPGA系統(tǒng)對(duì)ASIC設(shè)計(jì)進(jìn)行功能驗(yàn)證，就是利用FPGA器件實(shí)現(xiàn)用戶待驗(yàn)證的IC設(shè)計(jì)。利用測(cè)試向量或通過真實(shí)目標(biāo)系統(tǒng)產(chǎn)生激勵(lì)，驗(yàn)證和測(cè)試芯片的邏輯功能。通過使用FPGA系統(tǒng)，可在ASIC設(shè)計(jì)的早期，驗(yàn)證芯片設(shè)計(jì)功能，支持硬件、軟件及整個(gè)系統(tǒng)的并行開發(fā)，并能檢查硬件和軟件兼容性，同時(shí)還可在目標(biāo)系統(tǒng)中同時(shí)測(cè)試系統(tǒng)中運(yùn)行的實(shí)際軟件。FPGA仿真的突出優(yōu)點(diǎn)是速度快，能夠?qū)崟r(shí)仿真用戶設(shè)計(jì)所需的對(duì)各種輸入激勵(lì)。由于一些SOC驗(yàn)證需要處理大量實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，而FPGA作為硬件系統(tǒng)，突出優(yōu)點(diǎn)是速度快，實(shí)時(shí)性好。可以將SOC軟件調(diào)試系統(tǒng)的開發(fā)和ASIC的開發(fā)同時(shí)進(jìn)行。 此設(shè)計(jì)以ALTERA公司的FPGA為主體來構(gòu)建驗(yàn)證系統(tǒng)硬件平臺(tái)，在FPGA中通過加入嵌入式軟核處理器NIOS II和定制的JTAG(Joint Test ActionGroup)邏輯來構(gòu)建與PC的調(diào)試驗(yàn)證數(shù)據(jù)鏈路，并采用定制的JTAG邏輯產(chǎn)生測(cè)試向量，通過JTAG控制SOC目標(biāo)系統(tǒng)，達(dá)到對(duì)SOC內(nèi)部和其他IP(IntellectualProperty)的在線測(cè)試與驗(yàn)證。同時(shí)，該驗(yàn)證平臺(tái)還可以支持SOC目標(biāo)系統(tǒng)后續(xù)軟件的開發(fā)和調(diào)試。 本文介紹了芯片驗(yàn)證系統(tǒng)，包括系統(tǒng)的性能、組成、功能以及系統(tǒng)的工作原理；搭建了基于JTAG和FPGA的嵌入式SOC驗(yàn)證系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，提出了驗(yàn)證系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案，重點(diǎn)對(duì)驗(yàn)證系統(tǒng)的數(shù)據(jù)鏈路的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了闡述；詳細(xì)研究了嵌入式軟核處理器NIOS II系統(tǒng)，并將定制的JTAG邏輯與處理器NIOS II相結(jié)合，構(gòu)建出調(diào)試與驗(yàn)證數(shù)據(jù)鏈路；根據(jù)芯片驗(yàn)證的要求，設(shè)計(jì)出軟核處理器NIOS II系統(tǒng)與PC建立數(shù)據(jù)鏈路的軟件系統(tǒng)，并完成芯片在線測(cè)試與驗(yàn)證。 本課題的整體任務(wù)主要是利用FPGA和定制的JTAG掃描鏈技術(shù)，完成對(duì)國(guó)產(chǎn)某型DSP芯片的驗(yàn)證與測(cè)試，研究如何構(gòu)建一種通用的SOC芯片驗(yàn)證平臺(tái)，解決SOC驗(yàn)證系統(tǒng)的可重用性和驗(yàn)證數(shù)據(jù)發(fā)送、傳輸、采集的實(shí)時(shí)性、準(zhǔn)確性、可測(cè)性問題。本文在SOC驗(yàn)證系統(tǒng)在芯片驗(yàn)證與測(cè)試應(yīng)用研究領(lǐng)域，有較高的理論和實(shí)踐研究?jī)r(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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為適應(yīng)組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的微型化、高性能度的要求，拓寬導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域，本文設(shè)計(jì)出一種基于浮點(diǎn)型DSP(TMS320C6713)和可編程邏輯陣列器件(FPGA： EP1C12N240C8)協(xié)同合作的導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。 論文在闡述了組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的特點(diǎn)和應(yīng)用要求后，提出基于DSP和FPGA的組合導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方案。該方案以DSP為導(dǎo)航解算處理器，由FPGA完成IMU信號(hào)的采集和緩存以及系統(tǒng)控制信號(hào)的整合；DSP通過EMIF接口實(shí)現(xiàn)和FPGA通信。在此基礎(chǔ)上研究了各擴(kuò)展通信接口、系統(tǒng)硬件原理圖和PCB的開發(fā)，且在FPGA中使用調(diào)用IP核來實(shí)現(xiàn)FIR低通濾波數(shù)據(jù)處理機(jī)抖激光陀螺的機(jī)抖振動(dòng)的影響。其次，詳細(xì)闡述了利用TI公司的DSP集成開發(fā)環(huán)境和DSP/BIOS準(zhǔn)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)多任務(wù)系統(tǒng)軟件的具體方案。本文引入DSP/BIOS實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提供的多任務(wù)機(jī)制，將采集處理按照功能劃分四個(gè)相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)，這些任務(wù)在DSP/BIOS的調(diào)度下，按照用戶指定的優(yōu)先級(jí)運(yùn)行，大大提高系統(tǒng)的工作效率。最后給了DSP芯片Bootloader的制作方法。 導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)研制開發(fā)是軟、硬件研究緊密結(jié)合的過程。在微型導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)方案建立的基礎(chǔ)上，本文首先討論了系統(tǒng)硬件整體設(shè)計(jì)和軟件開發(fā)流程；其次針對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)各個(gè)功能模塊以及多項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了設(shè)計(jì)與開發(fā)工作，涉及系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信模塊、模擬信號(hào)采集模塊和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊；最后，對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試工作，并對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了詳細(xì)的功能測(cè)試與驗(yàn)證，完成了微型導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的制作。 以DSP/FPGA作為導(dǎo)航計(jì)算機(jī)硬件平臺(tái)的捷聯(lián)式慣性導(dǎo)航實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)系統(tǒng)能夠滿足系統(tǒng)所要求的高精度、實(shí)時(shí)性、穩(wěn)定性要求，適應(yīng)了其高性能、低成本、低功耗的發(fā)展方向。
標(biāo)簽： FPGA DSP 導(dǎo)航計(jì)算機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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LED顯示屏是LED點(diǎn)陣模塊或者像素單元組成的平面顯示屏幕。自從誕生以來，以其亮度高、視角廣、壽命長(zhǎng)、性價(jià)比高的特點(diǎn)，在交通、廣告、新聞發(fā)布、體育比賽、電子景觀等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 LED顯示屏控制器作為控制LED屏顯示圖像、數(shù)據(jù)的關(guān)鍵，是整個(gè)LED視頻顯示系統(tǒng)的核心。本文研究的是對(duì)全彩色同步LED屏的控制，控制LED屏同步顯示在上位機(jī)顯示系統(tǒng)中某固定位置處的圖像。根據(jù)已有的LED顯示屏及其驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)，提出了一種可行的方案并進(jìn)行了設(shè)計(jì)。系統(tǒng)主要分為兩個(gè)部分：視頻信號(hào)的獲取，視頻信號(hào)的處理。 經(jīng)過分析比較，決定從顯卡的DVI接口獲得視頻源，視頻源經(jīng)過DVI解碼芯片TFP401A的解碼后，可以獲得圖像的數(shù)字信息，這些信息包括紅、綠、藍(lán)三基色的數(shù)據(jù)以及行同步、場(chǎng)同步、使能等控制信號(hào)。這些信號(hào)將在視頻信號(hào)處理模塊中被使用。 信號(hào)處理模塊在接收視頻信號(hào)源后，對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最后輸出數(shù)據(jù)給驅(qū)動(dòng)電路。在信號(hào)處理模塊中，采用了可編程邏輯器件FPGA來完成。可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、高可靠性、在線可編程（ISP）等特點(diǎn)，所以特別適合于本設(shè)計(jì)。利用FPGA的可編程性，在FPGA內(nèi)部劃分了各個(gè)小模塊，各小模塊中通過少量的信號(hào)進(jìn)行聯(lián)系，這樣就將比較大的系統(tǒng)轉(zhuǎn)化成許多小的系統(tǒng)，使得設(shè)計(jì)更加簡(jiǎn)單，容易驗(yàn)證。本文分析了驅(qū)動(dòng)電路所需要的數(shù)據(jù)的特點(diǎn)，全彩色灰度級(jí)的實(shí)現(xiàn)方式，決定把系統(tǒng)劃分為視頻源截取、RGB格式轉(zhuǎn)化、位平面分離、讀SRAM地址發(fā)生器、寫SRAM地址發(fā)生器、讀寫SRAM選擇控制器、灰度實(shí)現(xiàn)等模塊。 最后利用示波器和SignalTap II邏輯分析儀等工具，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了聯(lián)合調(diào)試。改進(jìn)了時(shí)序、優(yōu)化了布局布線，使得系統(tǒng)性能得到了良好的改善。 在分析了所需要的資源的基礎(chǔ)上，課題決定采用Altera的Cyclone EP1C12 FPGA設(shè)計(jì)視頻信號(hào)處理模塊，在Quartus II和modelsim平臺(tái)下，用Verilog HDL語(yǔ)言開發(fā)。
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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無線局域網(wǎng)(WLAN)是未來移動(dòng)通信系統(tǒng)的重要組成部分。由于擺脫了有線連接的束縛，無線局域網(wǎng)具有移動(dòng)性好、成本低以及網(wǎng)絡(luò)傳輸故障少等諸多優(yōu)點(diǎn)，得到了越來越廣泛的發(fā)展與應(yīng)用。正交頻分復(fù)用(OFDM)技術(shù)具有抗多徑衰落，頻譜利用率高等優(yōu)點(diǎn)，特別適合于無線環(huán)境下的高速數(shù)據(jù)傳輸，是高速無線局域網(wǎng)的首選技術(shù)之一。從IEEE802.11a，IEEE802.11g到IEEE802.1n都是以O(shè)FDM為基礎(chǔ)。隨著OFDM技術(shù)的普及以及下一代通信技術(shù)對(duì)OFDM的青睞，研究與實(shí)現(xiàn)應(yīng)用于無線局域網(wǎng)的OFDM關(guān)鍵技術(shù)具有一定的意義。 本文首先介紹了WLAN的基本概念及相關(guān)協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)和OFDM系統(tǒng)的工作原理，并描述了基于IEEE802，11a和IEEE802.11n標(biāo)準(zhǔn)的OFDM系統(tǒng)的數(shù)據(jù)幀結(jié)構(gòu)以及系統(tǒng)參數(shù)。文中對(duì)OFDM傳輸系統(tǒng)的關(guān)鍵算法進(jìn)行了詳細(xì)的研究。然后以Xilinx公司的ISE10.1為軟件平臺(tái)，利用VHDL描述的方式，并以FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片SPARTAN-3E為硬件平臺(tái)，研究實(shí)現(xiàn)了適用于IEEE802.11a和IEEE802.11n的64點(diǎn)16bits復(fù)數(shù)塊浮點(diǎn)結(jié)構(gòu)的FFT模塊，(2，1，7)卷積編碼和維特比譯碼模塊，以及分組檢測(cè)和符號(hào)定時(shí)模塊，并進(jìn)行了仿真、綜合、下載驗(yàn)證等工作。
標(biāo)簽： OFDM FPGA 無線局域網(wǎng)
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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隨著圖像處理技術(shù)和投影技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)高沉浸感的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景提出了更高的要求，這種虛擬顯示的場(chǎng)景往往由多通道的投影儀器同時(shí)在屏幕上投影出多幅高清晰的圖像，再把這些單獨(dú)的圖像拼接在一起組成一幅大場(chǎng)景的圖像。而為了給人以逼真的效果，投影的屏幕往往被設(shè)計(jì)為柱面屏幕，甚至是球面屏幕。當(dāng)圖像投影在柱面屏幕的時(shí)候就會(huì)發(fā)生幾何形狀的變化，而避免這種幾何變形的就是圖像拼接過程中的幾何校正和邊緣融合技術(shù)。 一個(gè)大場(chǎng)景可視化系統(tǒng)由投影機(jī)、投影屏幕、圖像融合機(jī)等主要模塊組成。在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)高臨感的多屏幕無縫拼接以及曲面組合顯示，顯示系統(tǒng)還需要運(yùn)用幾何數(shù)字變形及邊緣融合等圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)諸如在平面、柱面、球面等投影顯示面上顯示圖像。而關(guān)鍵設(shè)備在于圖像融合機(jī)，它實(shí)時(shí)采集圖形服務(wù)器，或者PC的圖像信號(hào)，通過圖像處理模塊對(duì)圖像信息進(jìn)行幾何校正和邊緣融合，在處理完成后再送到顯示設(shè)備。 本課題提出了一種基于FPGA技術(shù)的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的AiD采集、圖像數(shù)據(jù)在SRAM以及SDRAM中的存取、圖像在FPGA內(nèi)部的DSP運(yùn)算以及圖像數(shù)據(jù)的D/A輸出。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分在于系統(tǒng)的控制以及數(shù)字信號(hào)的處理。本課題采用XilinxVirtex4系列FPGA作為主處理芯片，并利用VerilogHDL硬件描述語(yǔ)言在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)了A/D模塊、D/A模塊、SRAM、SDRAM以及ARM處理器的控制器邏輯。 本課題在FPGA圖像處理系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一個(gè)ARM處理器模塊，用于上電時(shí)對(duì)系統(tǒng)在圖像變化處理時(shí)所需參數(shù)進(jìn)行傳遞，并能實(shí)時(shí)從上位機(jī)更新參數(shù)。該設(shè)計(jì)在提高了系統(tǒng)性能的同時(shí)也便于系統(tǒng)擴(kuò)展。 本文首先介紹了圖像處理過程中的幾何變化和圖像融合的算法，接著提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及模塊劃分，然后圍繞FPGA的設(shè)計(jì)介紹了SDRAM控制器的設(shè)計(jì)方法，最后介紹了ARM處理器的接口及外圍電路的設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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波前處理機(jī)是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)信號(hào)處理和運(yùn)算的核心，隨著自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)得發(fā)展，波前傳感器的采樣頻率越來越高，這就要求波前處理機(jī)必須有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。在整個(gè)波前處理機(jī)的工作流程中，對(duì)CCD傳來的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實(shí)時(shí)性，那么后續(xù)的處理過程都無從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺(tái)，對(duì)波前處理機(jī)性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國(guó)內(nèi)外圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r，接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和模型，并通過分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了基于DSP和FPGA芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機(jī)模式的圖像處理系統(tǒng)，發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢(shì)，能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能，同時(shí)也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的、應(yīng)用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、硬件各功能模塊組成等方面詳細(xì)介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，并分析了包括各種參數(shù)指標(biāo)選擇、連接方式在內(nèi)的具體設(shè)計(jì)方法以及應(yīng)該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎(chǔ)上，在制作PCB電路板的過程中，針對(duì)高速電路設(shè)計(jì)中易出現(xiàn)的問題，詳細(xì)分析了高速PCB設(shè)計(jì)中的信號(hào)完整性問題，包括反射、串?dāng)_等，說明了高速PCB的信號(hào)完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法，進(jìn)行了一定的理論和技術(shù)探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設(shè)計(jì)，包括了圖像采集模塊的工作原理、設(shè)計(jì)方案和SDRAM控制器的設(shè)計(jì)，介紹了SDRAM的基本操作和工作時(shí)序，重點(diǎn)闡述系統(tǒng)中可編程器件內(nèi)部模塊化SDRAM控制器的設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測(cè)試及調(diào)試流程，并給出了部分的調(diào)試結(jié)果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)有：實(shí)時(shí)性、高速性。硬件設(shè)計(jì)的執(zhí)行速度，在高速DSP和FPGA中實(shí)現(xiàn)信號(hào)處理算法程序，保證了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的實(shí)現(xiàn)；性價(jià)比高。自行研究設(shè)計(jì)的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實(shí)時(shí)圖像處理的需求。
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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隨著數(shù)字時(shí)代的到來，信息化程度的不斷提高，人們相互之間的信息和數(shù)據(jù)交換日益增加。正交幅度調(diào)制器(QAM Modulator)作為一種高頻譜利用率的數(shù)字調(diào)制方式，在數(shù)字電視廣播、固定寬帶無線接入、衛(wèi)星通信、數(shù)字微波傳輸?shù)葘拵ㄐ蓬I(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 近年來，集成電路和數(shù)字通信技術(shù)飛速發(fā)展，F(xiàn)PGA作為集成度高、使用方便、代碼可移植性等優(yōu)點(diǎn)的通用邏輯開發(fā)芯片，在電子設(shè)計(jì)行業(yè)深受歡迎，市場(chǎng)占有率不斷攀升。本文研究基于FPGA與AD9857實(shí)現(xiàn)四路QAM調(diào)制的全過程。FPGA實(shí)現(xiàn)信源處理、信道編碼輸出四路基帶I/Q信號(hào)，AD9857實(shí)現(xiàn)對(duì)四路I/Q信號(hào)的調(diào)制，輸出中頻信號(hào)。本文具體內(nèi)容總結(jié)如下: 1.介紹國(guó)內(nèi)數(shù)字電視發(fā)展?fàn)顩r、國(guó)內(nèi)國(guó)際的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，并詳細(xì)介紹國(guó)內(nèi)有線電視的系統(tǒng)組成及QAM調(diào)制器的發(fā)展過程。 2.研究了QAM調(diào)制原理，其中包括信源編碼、TS流標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換、信道編碼的原理及AD9857的工作原理等。并著重研究了信道編碼過程，包括能量擴(kuò)散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼等。 3.深入研究了基于FPAG與AD9857電路設(shè)計(jì)，其中包括詳細(xì)研究了FPGA與AD9857的電路設(shè)計(jì)、在allegro下的PCB設(shè)計(jì)及光繪文件的制作，并做成成品。 4.簡(jiǎn)單介紹了FPGA的開發(fā)流程。 5.深入研究了基于FPAG代碼開發(fā)，其中主要包括I2C接口實(shí)現(xiàn)，ASI到SPI的轉(zhuǎn)換，信道編碼中的TS流包處理、能量擴(kuò)散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼的實(shí)現(xiàn)及AD9857的FPGA控制使其實(shí)現(xiàn)四路QAM的調(diào)制。 6.介紹代碼測(cè)試、電路測(cè)試及系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試。 最終系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試表明基于FPGA與AD9857的四路DVB-C調(diào)制器基本達(dá)到了國(guó)標(biāo)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對(duì)不同的客戶要求來“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時(shí)幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動(dòng)作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)成為了可能，同時(shí)由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對(duì)不同客戶的需求，這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個(gè)沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來，數(shù)字電源的研究勢(shì)頭與日俱增，成果也越來越多。雖然目前中國(guó)制造的開關(guān)電源占了世界市場(chǎng)的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場(chǎng)上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對(duì)系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計(jì)，并通過測(cè)試取得了預(yù)期結(jié)果。測(cè)試證明該方案能夠適合本行業(yè)時(shí)代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時(shí)該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國(guó)內(nèi)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計(jì)方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電流電壓反饋信號(hào)做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號(hào)來自主回路的電流取樣，電壓反饋信號(hào)來自主回路的電壓采樣。再將這兩個(gè)信號(hào)分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時(shí)用來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號(hào)則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對(duì)各個(gè)模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，并給出了具體的電路圖，同時(shí)寫出了軟件流程圖以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方。整個(gè)系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開關(guān)量檢測(cè)、環(huán)境開關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號(hào)采集、負(fù)載電壓信號(hào)采集、負(fù)載電流信號(hào)采集、以及對(duì)信號(hào)的一階數(shù)字低通濾波。由于整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號(hào)做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來控制逆變橋的開關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對(duì)數(shù)字化開關(guān)電源和模擬開關(guān)電源做了對(duì)比測(cè)試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時(shí)也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會(huì)隨著使用時(shí)間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動(dòng)并對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時(shí)數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時(shí)間以及減少開發(fā)成本與風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前對(duì)產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計(jì)要求。但對(duì)于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)主控器，提高參考電壓的精度，提高采樣器件的精度等，都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測(cè)控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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