直接數(shù)字頻率合成(DDS)是七十年代初提出的一種新的頻率合成技術(shù)，其數(shù)字結(jié)構(gòu)滿足了現(xiàn)代電子系統(tǒng)的許多要求，因而得到了迅速的發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列器件(FPGA)的出現(xiàn)，改變了現(xiàn)代電子數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，提供了一種全新的設(shè)計(jì)模式。本論文結(jié)合這兩項(xiàng)技術(shù)，并利用單片機(jī)控制靈活的特點(diǎn)，開發(fā)了一種雙通道波形發(fā)生器。在實(shí)現(xiàn)過程中，選用了Altera公司的EP1C6Q240C8芯片作為產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)的主芯片，充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用ATMAL的AT89C51單片機(jī)作為控制芯片。本設(shè)計(jì)中，F(xiàn)PGA芯片的設(shè)計(jì)和與控制芯片的接口設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)，本文利用Altera的設(shè)計(jì)工具Quartus Ⅱ并結(jié)合Verilog-HDL語言，采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。 本文首先介紹了波形發(fā)生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地?cái)⑹隽擞肊P1C6Q240C8完成DDS模塊的設(shè)計(jì)過程，這是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。接著分析了整個(gè)設(shè)計(jì)中應(yīng)處理的問題，根據(jù)設(shè)計(jì)原理就功能上進(jìn)行了劃分，將整個(gè)儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個(gè)部分來實(shí)現(xiàn)。然后就這三個(gè)部分分別詳細(xì)地進(jìn)行了闡述。并且通過系列實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)地分析了該波形發(fā)生器的功能、性能、實(shí)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最后，結(jié)合在設(shè)計(jì)中的一些心得體會(huì)，提出了本設(shè)計(jì)中的一些不足和改進(jìn)意見。通過實(shí)驗(yàn)說明，本設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)定的要求，并證明了采用軟硬件結(jié)合，利用FPGA實(shí)現(xiàn)基于DDS架構(gòu)的雙路波形發(fā)生器是可行的。
標(biāo)簽： FPGA DDS 雙通道 波形發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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圖像采集系統(tǒng)是數(shù)字圖像信號(hào)處理過程中不可缺少的重要部分，它將前端相機(jī)所捕獲的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號(hào)，或者直接從數(shù)字相機(jī)中獲取數(shù)字信號(hào)，然后通過高速的計(jì)算機(jī)總線傳回計(jì)算機(jī)，憑借計(jì)算機(jī)的強(qiáng)大的運(yùn)算、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理等操作能力，可以方便快捷地對(duì)信號(hào)進(jìn)行分析處理，具有人機(jī)友好、功能靈活、可移植性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著對(duì)數(shù)據(jù)傳送速度要求的提高，PCI總線以其高的數(shù)據(jù)傳輸率，即插即用，低功耗等眾多優(yōu)點(diǎn)，得到廣泛的應(yīng)用。本文針對(duì)PCI總線接口電路使用的廣泛性，介紹了PLX公司橋接芯片PCI9054主模式的工作原理和中斷機(jī)制，采用可編程邏輯器件FPGA實(shí)現(xiàn)與PCI9054的本地接口的信號(hào)轉(zhuǎn)換，給出了邏輯實(shí)現(xiàn)方案和仿真圖。本文針對(duì)FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)每個(gè)模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時(shí)，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(jì)、并行接口設(shè)計(jì)、PCI接口設(shè)計(jì)、PC端控制軟件設(shè)計(jì)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(duì)系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測(cè)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(jì)圖、實(shí)物圖及注釋詳細(xì)的相關(guān)源程序清單。在文章的軟件設(shè)計(jì)部分介紹了WinDriver驅(qū)動(dòng)開發(fā)工具，利用WinDriver工具，在WindowsXP系統(tǒng)下實(shí)現(xiàn)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)，完成主模式數(shù)據(jù)傳輸和設(shè)備中斷的功能。
標(biāo)簽： PCI 總線 圖像采集 卡的設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-03
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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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數(shù)字語音通信是當(dāng)前信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快、普及面最廣的業(yè)務(wù)。語音信號(hào)壓縮編碼是數(shù)字語音信號(hào)處理的一個(gè)方面，它和通信領(lǐng)域聯(lián)系最為密切。在現(xiàn)有的語音編碼中，美國聯(lián)邦標(biāo)準(zhǔn)混合激勵(lì)線性預(yù)測(cè)（MELP—Mixed Excited Linear Prediction）算法在2．4kb/s的碼率下取得了較好的語音質(zhì)量，具有廣闊的應(yīng)用前景。 FPGA作為一種快速、高效的硬件平臺(tái)在數(shù)字信號(hào)處理和通信領(lǐng)域具有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA一般都內(nèi)嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模塊。用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測(cè)試及硬件升級(jí)。 本論文闡述了一種基于FPGA的混合激勵(lì)線性預(yù)測(cè)聲碼器的研究與設(shè)計(jì)。首先介紹了語音編碼研究的發(fā)展?fàn)顩r以及低速率語音編碼研究的意義，接著在對(duì)MELP算法進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，提出了利用DSP Builder在Matlab中建模的思路及實(shí)現(xiàn)過程，最后本文把重點(diǎn)放在MELP聲碼器的編解碼器設(shè)計(jì)上，利用DSP Builder、QuartusⅡ分別設(shè)計(jì)了其中的濾波器、分幀加窗處理、線性預(yù)測(cè)分析等關(guān)鍵模塊。 在Simulink環(huán)境下運(yùn)用SignalCompiler對(duì)編解碼系統(tǒng)進(jìn)行功能仿真，為了便于仿真，系統(tǒng)中沒有設(shè)計(jì)的模塊在Simulink中用數(shù)學(xué)模型代替，仿真結(jié)果表明，合成語音信號(hào)與原始信號(hào)很好的擬合，系統(tǒng)編解碼后語音質(zhì)量基本良好。
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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差分跳頻(DFH)是集跳頻圖案、信息調(diào)制與解調(diào)于一體，是一個(gè)全面基于數(shù)字信號(hào)處理的全新概念的通信系統(tǒng)，其技術(shù)體制和原理與常規(guī)跳頻完全不同，較好地解決了數(shù)據(jù)速率和跟蹤干擾等問題，代表了當(dāng)前短波通信的一個(gè)重要發(fā)展方向。美國Sanders公司推出了名為CHESS的新型短波跳頻通信系統(tǒng)，并獲得了成功，但我國對(duì)該體制和技術(shù)的研究還處于初始階段，目前還不太成熟，離實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。 本文主要基于FPGA芯片的基礎(chǔ)上對(duì)差分跳頻進(jìn)行了研究，用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測(cè)試及硬件升級(jí)。而且設(shè)計(jì)中盡量采用軟件無線電體系結(jié)構(gòu)，減少模擬環(huán)節(jié)，把數(shù)字化處理盡量靠近天線，從而建立一個(gè)通用、標(biāo)準(zhǔn)、模塊化的硬件平臺(tái)，用軟件編程來實(shí)現(xiàn)差分跳頻的各種功能，從基于硬件的設(shè)計(jì)方法中解放出來。 本文首先介紹了課題背景及研究的意義，闡述了目前差分跳頻中頻率合成跟頻率識(shí)別的實(shí)現(xiàn)方案。在頻率合成中，著重對(duì)DDS的相位截?cái)嗾`差及幅度量化誤差進(jìn)行仿真，找出基于FPGA實(shí)現(xiàn)的最佳參數(shù)及改善方法。在頻率識(shí)別中，基于Xilinx公司提供FFT IP核，接收端中的位同步，頻率識(shí)別均在FFT的理論上進(jìn)行設(shè)計(jì)。最后根據(jù)設(shè)計(jì)方案制作基于FPGA的電路板。 設(shè)計(jì)中跳頻圖案、直接數(shù)字頻率合成器、頻率識(shí)別、位同步、跳頻圖案恢復(fù)、線性調(diào)頻z變換等模塊均采用Verilog和VHDL兩種通用硬件描述語言進(jìn)行設(shè)計(jì)，以便能夠在所有廠家的FPGA芯片中移植。
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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基于AD9833的高精度可編程波形發(fā)生器系統(tǒng)設(shè)計(jì):介紹一種基于AD9833的高精度可編程波形發(fā)生器系統(tǒng)解決方案，該系統(tǒng)具有可編程設(shè)置、波形頻率和峰峰值等功能，從而解決DDS輸出波形峰峰值不能直接
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，視頻圖像處理的應(yīng)用越來越廣泛，各種圖像處理算法日趨成熟，相關(guān)的硬件技術(shù)更是不斷推陳出新。現(xiàn)代大規(guī)模集成電路VLSI技術(shù)的迅猛發(fā)展為視頻圖像處理技術(shù)提供了硬件基礎(chǔ)。其中，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA用于嵌入式視頻圖像處理有其獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。FPGA高性能、高集成度、低功耗的特點(diǎn)不僅使其具備高速CPU的性能，而且其可編程性使得設(shè)計(jì)者可以方便的通過對(duì)邏輯結(jié)構(gòu)的修改和配置，完成對(duì)系統(tǒng)的升級(jí)。 本文根據(jù)FPGA的并行處理特點(diǎn)，以及其在實(shí)時(shí)圖像處理方面的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行了基于FPGA的全景圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，廣泛查閱了相關(guān)資料，通過分析系統(tǒng)的功能，進(jìn)行具體器件的選型，最后確定紅色颶風(fēng)Ⅱ代開發(fā)板及其擴(kuò)展板作為本系統(tǒng)的硬件開發(fā)平臺(tái)。然后通過編寫相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)程序(I2C總線控制器、SDRAM控制器)，應(yīng)用程序(視頻數(shù)據(jù)接收與存儲(chǔ)邏輯模塊)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)圖像采集、存儲(chǔ)的功能。本文的所有邏輯模塊均采用Verilog HDL語言進(jìn)行描述設(shè)計(jì)。 本文最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，系統(tǒng)達(dá)到了圖像實(shí)時(shí)采集、存儲(chǔ)的功能，能進(jìn)行正確可靠的工作。該系統(tǒng)為后續(xù)的圖像處理打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的邏輯模塊資源消耗只占FPGA(EP1C12)的百分之幾，剩余資源還可以來用作一些硬件算法。
標(biāo)簽： FPGA 全景圖像 處理系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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本文介紹了一種采用單片F(xiàn)PGA 芯片進(jìn)行出租車計(jì)費(fèi)器的設(shè)計(jì)方法，主要闡述如何使用新興的EDA 器件取代傳統(tǒng)的電子設(shè)計(jì)方法，利用FPGA 的可編程性，簡(jiǎn)潔而又多變的設(shè)計(jì)方法，縮短了研發(fā)周期，同時(shí)使出租車計(jì)費(fèi)器體積更小功能更強(qiáng)大。本設(shè)計(jì)不僅實(shí)現(xiàn)了出租車計(jì)費(fèi)器所需的一些基本功能，同時(shí)考慮到出租車行業(yè)的一些特殊性，更注重了把一些新的思路加入到設(shè)計(jì)中。主要包括采用了FPGA 芯片，使用VHDL 語言進(jìn)行編程，使其具有了更強(qiáng)的移植性，更加利于產(chǎn)品升級(jí)；利用LCD 液晶顯示取代了傳統(tǒng)的LED顯示，使其在顯示時(shí)更靈活多變，可以按需要改變顯示內(nèi)容而不拘泥于硬件； 靈活的計(jì)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)定使得油價(jià)波動(dòng)等成本因數(shù)和出租車價(jià)格聯(lián)動(dòng)成為可能； 同時(shí)也增加了統(tǒng)計(jì)功能、密碼設(shè)定、超速警報(bào)、路橋費(fèi)等新的功能使得本設(shè)計(jì)更加具有實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 出租車計(jì)費(fèi)器
上傳時(shí)間： 2013-08-02
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本文應(yīng)用EDA技術(shù)，基于FPGA器件設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)UART，并采用CRC校驗(yàn)。主要工作如下： 1、在異步串行通信電路部分完全用FPGA來實(shí)現(xiàn)。選用Xilinx公司的SpartanⅢ系列的XC3S1000來實(shí)現(xiàn)異步串行通信的接收、發(fā)送和接口控制功能，利用FPGA集成度比較高，具有在線可編程能力，在其完成各種功能的同時(shí)，完全可以將串行通信接口構(gòu)建其中，可根據(jù)實(shí)際需求分配資源。 2、利用VerilogHDL語言非常容易掌握，功能比VHDL更強(qiáng)大的特點(diǎn)，可以在設(shè)計(jì)時(shí)不斷修改程序，來適用不同規(guī)模的應(yīng)用，而且采用Verilog輸入法與工藝性無關(guān)，利用系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)對(duì)芯片的要求，施加不同的約束條件，即可設(shè)計(jì)出實(shí)際電路。 3、利用ModelSim仿真工具對(duì)程序進(jìn)行功能仿真和時(shí)序仿真，以驗(yàn)證設(shè)計(jì)是否能獲得所期望的功能，確定設(shè)計(jì)程序配置到邏輯芯片之后是否可以運(yùn)行，以及程序在目標(biāo)器件中的時(shí)序關(guān)系。 4、為保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)恼_性，采用循環(huán)冗余校驗(yàn)CRC(CyclicRedundancyCheck)，該編碼簡(jiǎn)單，誤判概率低，為了減少硬件成本，降低硬件設(shè)計(jì)的復(fù)雜度，本設(shè)計(jì)通過CRC算法軟件實(shí)現(xiàn)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，基于EDA技術(shù)的現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA集成度高，結(jié)構(gòu)靈活，設(shè)計(jì)方法多樣，開發(fā)周期短，調(diào)試方便，修改容易，采用FPGA較好地實(shí)現(xiàn)了串行數(shù)據(jù)的通信功能，并對(duì)數(shù)據(jù)作了一定的處理，本設(shè)計(jì)中為CRC校驗(yàn)。另外，可以利用FPGA的在線可編程特性，對(duì)本設(shè)計(jì)電路進(jìn)行功能擴(kuò)展，以滿足更高的要求。
標(biāo)簽： FPGA CRC 串行 通信實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：Altman
隨著技術(shù)的飛速發(fā)展，電力電子裝置如變頻設(shè)備、變流設(shè)備等容量日益擴(kuò)大，數(shù)量日益增多。由于非線性器件的廣泛使用，使得電網(wǎng)中的諧波污染日益嚴(yán)重，給電力系統(tǒng)和各類用電設(shè)備帶來危害，輕則增加能耗，縮短設(shè)備使用壽命，重則造成用電事故，影響安全生產(chǎn)，電力諧波已經(jīng)成為電力系統(tǒng)的公害。除了傳統(tǒng)的濾波方法，例如，無源濾波、改變系統(tǒng)的拓補(bǔ)結(jié)構(gòu)來抑制諧波外，人們已廣泛應(yīng)用有源濾波器(APF)來消除注入電網(wǎng)的諧波，而實(shí)現(xiàn)有源濾波策略的前提就是能夠?qū)崟r(shí)、精確地檢測(cè)出諧波電流。諧波檢測(cè)是諧波研究中的一個(gè)重要的分支，是解決其他相關(guān)諧波問題的基礎(chǔ)，因此進(jìn)行諧波檢測(cè)的研究具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。設(shè)計(jì)一種精度高、實(shí)時(shí)性好且適用范圍寬的諧波電流檢測(cè)方法是國內(nèi)外眾多學(xué)者致力研究的目標(biāo)。 本文主要從諧波檢測(cè)理論和實(shí)現(xiàn)方法上探討了高精度、高實(shí)時(shí)性諧波檢測(cè)數(shù)字系統(tǒng)的相關(guān)問題。論文中闡述了電力系統(tǒng)諧波的相關(guān)概念和產(chǎn)生原理，并分析了電力諧波的特點(diǎn)，對(duì)國內(nèi)外各種諧波檢測(cè)方法進(jìn)行了分析和研究。在檢測(cè)理論上，本文采用FFT理論來計(jì)算諧波含量，研究了Radix-2 FFT在諧波檢測(cè)中的應(yīng)用，綜述了可編程元器件的發(fā)展過程、工藝發(fā)展及目前的應(yīng)用情況，并介紹了一種主流硬件描述語言VHDL。最后以FPGA芯片XC2S200為硬件平臺(tái)，以ISE6.0為軟件平臺(tái)，利用VHDL語言描述的方式實(shí)現(xiàn)了512點(diǎn)16Bit的快速傅立葉變換系統(tǒng)，并進(jìn)行了仿真、綜合等工作。仿真結(jié)果表明其計(jì)算結(jié)果達(dá)到了一定的精度，運(yùn)行速度可以滿足一般實(shí)時(shí)信號(hào)處理的要求。
標(biāo)簽： FPGA 電力系統(tǒng) 檢測(cè)方法 諧波
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