常用的實時數字信號處理的器件有可編程的數字信號處理(DSP)芯片(如AD系列、TI系列)、專用集成電路(ASIC)、現場可編程門陣列(FPGA)等。在工程實踐中,往往要求對信號處理要有高速性、實時性和靈活性,而已有的一些軟件和硬件實現方式則難以同時達到這幾方面的要求。隨著可編程邏輯器件和EDA技術的發展,使用FPGA來實現數字信號處理,既具有實時性,又兼顧了一定的靈活性。FPGA具有的靈活的可編程邏輯可以方便的實現高速數字信號處理,突破了并行處理、流水級數的限制,有效地利用了片上資源,加上反復的可編程能力,越來越受到國內外從事數字信號處理的研究者所青睞。 FIR數字濾波器以其良好的線性特性被廣泛使用,屬于數字信號處理的基本模塊之一。本論文對基于FPGA的FIR數字濾波器實現進行了研究,所做的主要工作如下： 1.介紹了FIR數字濾波器的基本理論和FPGA的基本概況,以及FPGA設計流程、設計指導原則和常用的設計指導思想與技巧。 2.以FIR數字濾波器的基本理論為依據,使用分布式算法為濾波器的硬件實現算法,并對其進行了詳細的討論。針對分布式算法中查找表規模過大的缺點,采用優化分布式算法的多塊查找表方式使得硬件規模極大的減小。 3.設計出一個192階的FIR濾波器實例。其系統要求為：定點16位輸入、定點12位系數、定點16位輸出,采樣率為75MHz。設計用Quartus II軟件進行仿真,并將其仿真結果與Matlab仿真結果進行對比分析。 仿真結果表明,本論文設計的濾波器硬件規模較小,采樣率達到了75MHz。同時只要將查找表進行相應的改動,就能分別實現低通、高通、帶通FIR濾波器,體現了設計的靈活性。
上傳時間： 2013-06-06
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本文研究的視頻處理系統是上海市科委技術攻關基金項目“計算機視覺及其芯片化實現”的一部分，主要完成計算機視覺系統的一些基本工作，即視頻圖像的采集、預處理和顯示等。 視頻圖像采集和預處理系統以Xilinx公司Virtex-ⅡPro系列的FPGA為核心控制器件，結合視頻模數轉換芯片和VGA顯示器，完成視頻圖像的實時采集、預處理和顯示。采集和顯示部分作為同外界交流信息的渠道，是構成計算機視覺系統必不可少的一部分；圖像預處理則是計算機視覺系統進行高層處理的基礎，優秀的預處理算法能有效改善圖像質量，提高系統分析判斷的準確性。 本文在介紹基于FPGA的視頻采集、預處理系統整體架構的基礎上，圍繞以下四個方面展開了工作： 1.研究并給出了兩種基于FPGA的設計方案用于實現YCrCb色度空間到RGB色度空間的轉換； 2.針對采集的視頻圖像，根據VGA顯示的要求，給出了一種實現圖像去隔行的方案； 3.分析了一系列圖像濾波的預處理算法，如均值濾波、中值濾波和自適應濾波等，在比較和總結各算法特點的基礎上，提出了一種新的適用于處理混合噪聲的濾波算法：混合自適應濾波法； 4.根據算法特點設計了多種采用FPGA實現的圖像濾波算法，并對硬件算法進行RTL級的功能仿真和驗證，還給出了各種濾波算法的實驗結果，在此基礎上對各種算法的效果進行直觀的比較。 文中，預處理算法的實現充分利用了FPGA的片內資源，體現了FPGA在圖像處理方面的特點及優勢。同時，視頻采集和顯示的控制模塊也由同一FPGA芯片實現，從而簡化了系統整體結構。視頻采集和預處理系統在FPGA上的成功實現為“計算機視覺及其芯片化實現”奠定了必要的基礎、提供了一定理論依據。
上傳時間： 2013-04-24
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摘要: 介紹了時鐘分相技術并討論了時鐘分相技術在高速數字電路設計中的作用。 關鍵詞: 時鐘分相技術; 應用 中圖分類號: TN 79 文獻標識碼:A 文章編號: 025820934 (2000) 0620437203 時鐘是高速數字電路設計的關鍵技術之一, 系統時鐘的性能好壞, 直接影響了整個電路的 性能。尤其現代電子系統對性能的越來越高的要求, 迫使我們集中更多的注意力在更高頻率、 更高精度的時鐘設計上面。但隨著系統時鐘頻率的升高。我們的系統設計將面臨一系列的問 題。 1) 時鐘的快速電平切換將給電路帶來的串擾(Crosstalk) 和其他的噪聲。 2) 高速的時鐘對電路板的設計提出了更高的要求: 我們應引入傳輸線(T ransm ission L ine) 模型, 并在信號的匹配上有更多的考慮。 3) 在系統時鐘高于100MHz 的情況下, 應使用高速芯片來達到所需的速度, 如ECL 芯 片, 但這種芯片一般功耗很大, 再加上匹配電阻增加的功耗, 使整個系統所需要的電流增大, 發 熱量增多, 對系統的穩定性和集成度有不利的影響。 4) 高頻時鐘相應的電磁輻射(EM I) 比較嚴重。 所以在高速數字系統設計中對高頻時鐘信號的處理應格外慎重, 盡量減少電路中高頻信 號的成分, 這里介紹一種很好的解決方法, 即利用時鐘分相技術, 以低頻的時鐘實現高頻的處 理。 1 時鐘分相技術 我們知道, 時鐘信號的一個周期按相位來分, 可以分為360°。所謂時鐘分相技術, 就是把 時鐘周期的多個相位都加以利用, 以達到更高的時間分辨。在通常的設計中, 我們只用到時鐘 的上升沿(0 相位) , 如果把時鐘的下降沿(180°相位) 也加以利用, 系統的時間分辨能力就可以 提高一倍(如圖1a 所示)。同理, 將時鐘分為4 個相位(0°、90°、180°和270°) , 系統的時間分辨就 可以提高為原來的4 倍(如圖1b 所示)。 以前也有人嘗試過用專門的延遲線或邏輯門延時來達到時鐘分相的目的。用這種方法產生的相位差不夠準確, 而且引起的時間偏移(Skew ) 和抖動 (J itters) 比較大, 無法實現高精度的時間分辨。 近年來半導體技術的發展, 使高質量的分相功能在一 片芯片內實現成為可能, 如AMCC 公司的S4405, CY2 PRESS 公司的CY9901 和CY9911, 都是性能優異的時鐘 芯片。這些芯片的出現, 大大促進了時鐘分相技術在實際電 路中的應用。我們在這方面作了一些嘗試性的工作: 要獲得 良好的時間性能, 必須確保分相時鐘的Skew 和J itters 都 比較小。因此在我們的設計中, 通常用一個低頻、高精度的 晶體作為時鐘源, 將這個低頻時鐘通過一個鎖相環(PLL ) , 獲得一個較高頻率的、比較純凈的時鐘, 對這個時鐘進行分相, 就可獲得高穩定、低抖動的分 相時鐘。 這部分電路在實際運用中獲得了很好的效果。下面以應用的實例加以說明。2 應用實例 2. 1 應用在接入網中 在通訊系統中, 由于要減少傳輸 上的硬件開銷, 一般以串行模式傳輸 圖3 時鐘分為4 個相位 數據, 與其同步的時鐘信號并不傳輸。 但本地接收到數據時, 為了準確地獲取 數據, 必須得到數據時鐘, 即要獲取與數 據同步的時鐘信號。在接入網中, 數據傳 輸的結構如圖2 所示。 數據以68MBös 的速率傳輸, 即每 個bit 占有14. 7ns 的寬度, 在每個數據 幀的開頭有一個用于同步檢測的頭部信息。我們要找到與它同步性好的時鐘信號, 一般時間 分辨應該達到1ö4 的時鐘周期。即14. 7ö 4≈ 3. 7ns, 這就是說, 系統時鐘頻率應在300MHz 以 上, 在這種頻率下, 我們必須使用ECL inp s 芯片(ECL inp s 是ECL 芯片系列中速度最快的, 其 典型門延遲為340p s) , 如前所述, 這樣對整個系統設計帶來很多的困擾。 我們在這里使用鎖相環和時鐘分相技術, 將一個16MHz 晶振作為時鐘源, 經過鎖相環 89429 升頻得到68MHz 的時鐘, 再經過分相芯片AMCCS4405 分成4 個相位, 如圖3 所示。 我們只要從4 個相位的68MHz 時鐘中選擇出與數據同步性最好的一個。選擇的依據是: 在每個數據幀的頭部(HEAD) 都有一個8bit 的KWD (KeyWord) (如圖1 所示) , 我們分別用 這4 個相位的時鐘去鎖存數據, 如果經某個時鐘鎖存后的數據在這個指定位置最先檢測出這 個KWD, 就認為下一相位的時鐘與數據的同步性最好(相關)。 根據這個判別原理, 我們設計了圖4 所示的時鐘分相選擇電路。 在板上通過鎖相環89429 和分相芯片S4405 獲得我們所要的68MHz 4 相時鐘: 用這4 個 時鐘分別將輸入數據進行移位, 將移位的數據與KWD 作比較, 若至少有7bit 符合, 則認為檢 出了KWD。將4 路相關器的結果經過優先判選控制邏輯, 即可輸出同步性最好的時鐘。這里, 我們運用AMCC 公司生產的 S4405 芯片, 對68MHz 的時鐘進行了4 分 相, 成功地實現了同步時鐘的獲取, 這部分 電路目前已實際地應用在某通訊系統的接 入網中。 2. 2 高速數據采集系統中的應用 高速、高精度的模擬- 數字變換 (ADC) 一直是高速數據采集系統的關鍵部 分。高速的ADC 價格昂貴, 而且系統設計 難度很高。以前就有人考慮使用多個低速 圖5 分相技術應用于采集系統 ADC 和時鐘分相, 用以替代高速的ADC, 但由 于時鐘分相電路產生的相位不準確, 時鐘的 J itters 和Skew 比較大(如前述) , 容易產生較 大的孔徑晃動(Aperture J itters) , 無法達到很 好的時間分辨。 現在使用時鐘分相芯片, 我們可以把分相 技術應用在高速數據采集系統中: 以4 分相后 圖6 分相技術提高系統的數據采集率 的80MHz 采樣時鐘分別作為ADC 的 轉換時鐘, 對模擬信號進行采樣, 如圖5 所示。 在每一采集通道中, 輸入信號經過 緩沖、調理, 送入ADC 進行模數轉換, 采集到的數據寫入存儲器(M EM )。各個 采集通道采集的是同一信號, 不過采樣 點依次相差90°相位。通過存儲器中的數 據重組, 可以使系統時鐘為80MHz 的采 集系統達到320MHz 數據采集率(如圖6 所示)。 3 總結 靈活地運用時鐘分相技術, 可以有效地用低頻時鐘實現相當于高頻時鐘的時間性能, 并 避免了高速數字電路設計中一些問題, 降低了系統設計的難度。
上傳時間： 2013-12-17
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利用RC高通電路的思想，針對LDO提出了一種新的瞬態增強電路結構。該電路設計有效地加快了LDO的瞬態響應速度，而且瞬態增強電路工作的過程中，系統的功耗并沒有增加。此LDO芯片設計采用SMIC公司的0.18 μm CMOS混合信號工藝。仿真結果表明：整個LDO是靜態電流為3.2 μA；相位裕度保持在90.19°以上；在電源電壓為1.8 V，輸出電壓為1.3 V的情況下，當負載電流在10 ns內由100 mA降到50 mA時，其建立時間由原來的和28 μs減少到8 μs；而在負載電流為100 mA的條件下，電源電壓在10 ns內，由1.8 V跳變到2.3 V時，輸出電壓的建立時間由47 μs降低為15 μs。
上傳時間： 2013-12-20
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介紹了一種具有多路輸出的單端反激式開關電源的設計方法，給出了利用單片開關電源集成芯片TOP243Y的電源設計實例，對外圍輸入EMI濾波電路、鉗位電路、高頻變壓器、輸出整流濾波電路等部分的設計過程進行了詳細的分析和說明，并對設計樣機進行組裝和調試。
上傳時間： 2013-10-27
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工業常用的電氣投切開關有普通接觸器和電力電子開關器件兩種, 前者容易造成切入涌流過大和斷開時咬死的現象, 而后者導通壓降大, 增加額外損耗。提出了一種新型的混合無觸點開關, 通過數字模擬電路的時序控制, 利用輔助的電力電子開關來承受通、斷電瞬間的強電瞬態過程, 穩態后投入普通接觸器代替前者運行。實驗證明這種新型開關不僅在通、斷電瞬間避免了火花、浪涌電流和電弧的產生, 而且在穩態運行時消除了導通壓降, 達到了過零投切、低功耗和延長使用壽命的目的。
標簽： 無觸點開關
上傳時間： 2013-11-17
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C8051F單片機是完全集成的混合信號系統級芯片（SOC），具有與8051完全兼容的指令內核，該單片機采用流水線處理技術，能在執行指令期間預處理下一條指令，提高了效率。而且大部分型號的C8051F單片機，片內集成了數據采集和控制系統中常用的模擬和數字外設及其他功能部件，內置FLASH程序存儲器和RAM數據存儲器，部分芯片上還集成了外部數據存儲器，即XRAM。C8051F單片機具有片內調試電路，通過4腳的JTAG接口可以進行非侵入式、全速的在系統調試。下表為C8051F系列具有代表性的型號的主要特性:
上傳時間： 2013-10-29
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由于直接計數測頻法只是簡單地記下單位時間內信號的重復次數,其計數數值會有±1個計數誤差。為提高精度,系統運用等精度頻率測試技術,采用FPGA作為計數器,利用單片機來進行數據處理,將處理好的數據送到用8片LED組成的顯示器中進行顯示,解決了±1個誤差的問題。基于FPGA與單片機混合系統,實現了測頻過程的高精度、數字化、自動化和智能化,對被測頻率信號可從低頻到高頻連續測量。整個系統結構簡單、使用方便,具有較高的實用及推廣價值。
上傳時間： 2013-11-21
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1 . 系統概述C8051F330/1器件是完全集成的混合信號片上系統型MCU。下面列出了一些主要特性，有關某一產品的具體特性參見表1.1。 高速、流水線結構的8051兼容的CIP-51內核（可達25MIPS） 全速、非侵入式的在系統調試接口（片內） 真正10位200 ksps的16通道單端/差分ADC，帶模擬多路器 10位電流輸出DAC 高精度可編程的25MHz內部振蕩器 8KB可在系統編程的FLASH存儲器 768字節片內RAM 硬件實現的SMBus/ I2C、增強型UART和增強型SPI串行接口 4個通用的16位定時器 具有3個捕捉/比較模塊和看門狗定時器功能的可編程計數器/定時器陣列（PCA） 片內上電復位、VDD監視器和溫度傳感器 片內電壓比較器 17個端口I/O（容許5V輸入）
標簽： C8051F330D 混合信號 控制器 數據手冊
上傳時間： 2013-10-18
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MSP430系列超低功耗16位單片機原理與應用TI公司的MSP430系列微控制器是一個近期推出的單片機品種。它在超低功耗和功能集成上都有一定的特色，尤其適合應用在自動信號采集系統、液晶顯示智能化儀器、電池供電便攜式裝置、超長時間連續工作設備等領域。《MSP430系列超低功耗16位單片機原理與應用》對這一系列產品的原理、結構及內部各功能模塊作了詳細的說明，并以方便工程師及程序員使用的方式提供軟件和硬件資料。由于MSP430系列的各個不同型號基本上是這些功能模塊的不同組合，因此，掌握《MSP430系列超低功耗16位單片機原理與應用》的內容對于MSP430系列的原理理解和應用開發都有較大的幫助。《MSP430系列超低功耗16位單片機原理與應用》的內容主要根據TI公司的《MSP430 Family Architecture Guide and Module Library》一書及其他相關技術資料編寫。 《MSP430系列超低功耗16位單片機原理與應用》供高等院校自動化、計算機、電子等專業的教學參考及工程技術人員的實用參考，亦可做為應用技術的培訓教材。MSP430系列超低功耗16位單片機原理與應用 目錄 第1章 MSP430系列1.1 特性與功能1.2 系統關鍵特性1.3 MSP430系列的各種型號??第2章 結構概述2.1 CPU2.2 代碼存儲器?2.3 數據存儲器2.4 運行控制?2.5 外圍模塊2.6 振蕩器、倍頻器和時鐘發生器??第3章 系統復位、中斷和工作模式?3.1 系統復位和初始化3.2 中斷系統結構3.3 中斷處理3.3.1 SFR中的中斷控制位3.3.2 外部中斷3.4 工作模式3.5 低功耗模式3.5.1 低功耗模式0和模式13.5.2 低功耗模式2和模式33.5.3 低功耗模式43.6 低功耗應用要點??第4章 存儲器組織4.1 存儲器中的數據4.2 片內ROM組織4.2.1 ROM表的處理4.2.2 計算分支跳轉和子程序調用4.3 RAM與外圍模塊組織4.3.1 RAM4.3.2 外圍模塊--地址定位4.3.3 外圍模塊--SFR??第5章 16位CPU?5.1 CPU寄存器5.1.1 程序計數器PC5.1.2 系統堆棧指針SP5.1.3 狀態寄存器SR5.1.4 常數發生寄存器CG1和CG2?5.2 尋址模式5.2.1 寄存器模式5.2.2 變址模式5.2.3 符號模式5.2.4 絕對模式5.2.5 間接模式5.2.6 間接增量模式5.2.7 立即模式5.2.8 指令的時鐘周期與長度5.3 指令集概述5.3.1 雙操作數指令5.3.2 單操作數指令5.3.3 條件跳轉5.3.4 模擬指令的簡短格式5.3.5 其他指令5.4 指令分布??第6章 硬件乘法器?6.1 硬件乘法器的操作6.2 硬件乘法器的寄存器6.3 硬件乘法器的SFR位6.4 硬件乘法器的軟件限制6.4.1 硬件乘法器的軟件限制--尋址模式6.4.2 硬件乘法器的軟件限制--中斷程序??第7章 振蕩器與系統時鐘發生器?7.1 晶體振蕩器7.2 處理機時鐘發生器7.3 系統時鐘工作模式7.4 系統時鐘控制寄存器7.4.1 模塊寄存器7.4.2 與系統時鐘發生器相關的SFR位7.5 DCO典型特性??第8章 數字I/O配置?8.1 通用端口P08.1.1 P0的控制寄存器8.1.2 P0的原理圖8.1.3 P0的中斷控制功能8.2 通用端口P1、P28.2.1 P1、P2的控制寄存器8.2.2 P1、P2的原理圖8.2.3 P1、P2的中斷控制功能8.3 通用端口P3、P48.3.1 P3、P4的控制寄存器8.3.2 P3、P4的原理圖8.4 LCD端口8.5 LCD端口--定時器/端口比較器??第9章 通用定時器/端口模塊?9.1 定時器/端口模塊操作9.1.1 定時器/端口計數器TPCNT1--8位操作9.1.2 定時器/端口計數器TPCNT2--8位操作9.1.3 定時器/端口計數器--16位操作9.2 定時器/端口寄存器9.3 定時器/端口SFR位9.4 定時器/端口在A/D中的應用9.4.1 R/D轉換原理9.4.2 分辨率高于8位的轉換??第10章 定時器?10.1 Basic Timer110.1.1 Basic Timer1寄存器10.1.2 SFR位10.1.3 Basic Timer1的操作10.1.4 Basic Timer1的操作--LCD時鐘信號fLCD?10.2 8位間隔定時器/計數器10.2.1 8位定時器/計數器的操作10.2.2 8位定時器/計數器的寄存器10.2.3 與8位定時器/計數器有關的SFR位10.2.4 8位定時器/計數器在UART中的應用10.3 看門狗定時器11.1.3 比較模式11.1.4 輸出單元11.2 TimerA的寄存器11.2.1 TimerA控制寄存器TACTL11.2.2 捕獲/比較控制寄存器CCTL11.2.3 TimerA中斷向量寄存器11.3 TimerA的應用11.3.1 TimerA增計數模式應用11.3.2 TimerA連續模式應用11.3.3 TimerA增/減計數模式應用11.3.4 TimerA軟件捕獲應用11.3.5 TimerA處理異步串行通信協議11.4 TimerA的特殊情況11.4.1 CCR0用做周期寄存器11.4.2 定時器寄存器的啟/停11.4.3 輸出單元Unit0??第12章 USART外圍接口--UART模式?12.1 異步操作12.1.1 異步幀格式12.1.2 異步通信的波特率發生器12.1.3 異步通信格式12.1.4 線路空閑多處理機模式12.1.5 地址位格式12.2 中斷與控制功能12.2.1 USART接收允許12.2.2 USART發送允許12.2.3 USART接收中斷操作12.2.4 USART發送中斷操作12.3 控制與狀態寄存器12.3.1 USART控制寄存器UCTL12.3.2 發送控制寄存器UTCTL12.3.3 接收控制寄存器URCTL12.3.4 波特率選擇和調制控制寄存器12.3.5 USART接收數據緩存URXBUF12.3.6 USART發送數據緩存UTXBUF12.4 UART模式--低功耗模式應用特性12.4.1 由UART幀啟動接收操作12.4.2 時鐘頻率的充分利用與UART模式的波特率12.4.3 節約MSP430資源的多處理機模式12.5 波特率的計算??第13章 USART外圍接口--SPI模式?13.1 USART的同步操作13.1.1 SPI模式中的主模式--MM=1、SYNC=113.1.2 SPI模式中的從模式--MM=0、SYNC=113.2 中斷與控制功能13.2.1 USART接收允許13.2.2 USART發送允許13.2.3 USART接收中斷操作13.2.4 USART發送中斷操作13.3 控制與狀態寄存器13.3.1 USART控制寄存器13.3.2 發送控制寄存器UTCTL13.3.3 接收控制寄存器URCTL13.3.4 波特率選擇和調制控制寄存器13.3.5 USART接收數據緩存URXBUF13.3.6 USART發送數據緩存UTXBUF??第14章 液晶顯示驅動?14.1 LCD驅動基本原理14.2 LCD控制器/驅動器14.2.1 LCD控制器/驅動器功能14.2.2 LCD控制與模式寄存器14.2.3 LCD顯示內存14.2.4 LCD操作軟件例程14.3 LCD端口功能14.4 LCD與端口模式混合應用實例??第15章 A/D轉換器?15.1 概述15.2 A/D轉換操作15.2.1 A/D轉換15.2.2 A/D中斷15.2.3 A/D量程15.2.4 A/D電流源15.2.5 A/D輸入端與多路切換15.2.6 A/D接地與降噪15.2.7 A/D輸入與輸出引腳15.3 A/D控制寄存器??第16章 其他模塊16.1 晶體振蕩器16.2 上電電路16.3 晶振緩沖輸出??附錄A 外圍模塊地址分配?附錄B 指令集描述?B1 指令匯總B2 指令格式B3 不增加ROM開銷的指令模擬B4 指令說明B5 用幾條指令模擬的宏指令??附錄C EPROM編程?C1 EPROM操作C2 快速編程算法C3 通過串行數據鏈路應用\"JTAG\"特性的EPROM模塊編程C4 通過微控制器軟件實現對EPROM模塊編程??附錄D MSP430系列單片機參數表?附錄E MSP430系列單片機產品編碼?附錄F MSP430系列單片機封裝形式?
上傳時間： 2014-05-07
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