本文完成了對(duì)MIPS-CPU的指令集確定，流水線與架構(gòu)設(shè)計(jì)，代碼編寫，并且在x86計(jì)算機(jī)上搭建了稱為gccmips_elf的仿真系統(tǒng)，完成了對(duì)MIPS-CPU硬件系統(tǒng)的模擬仿真，最終完成FPGA芯片的下載與實(shí)現(xiàn)。 @@ 本文完成了包含34條指令的MIPS-CPU指令集的制定，完成了整個(gè)MIPS-CPU的架構(gòu)設(shè)計(jì)與5級(jí)流水線級(jí)數(shù)的確定。制定了整個(gè)CPU的主控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；根據(jù)MIPS-CPU的指令集的模式，完成了對(duì)不同模式下的指令的分析，給出了相應(yīng)的取指，譯碼，產(chǎn)生新的程序存儲(chǔ)器尋址地址，執(zhí)行，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與寄存器文件回寫的控制信號(hào)，完成取指令模塊，譯碼模塊，執(zhí)行模塊，數(shù)據(jù)回寫等模塊代碼的編寫，從而完成了流水線模塊的代碼設(shè)計(jì)。 @@ 重點(diǎn)分析了由于流水線設(shè)計(jì)而引入的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)，分析了在不同流水線階段可能存在的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)，對(duì)引起競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的原因進(jìn)行了確定，并通過(guò)增加一些電路邏輯來(lái)避免競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的發(fā)生，完成了競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)檢測(cè)電路模塊以及數(shù)據(jù)回寫前饋電路模塊的代碼編寫，從而解決了競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的問(wèn)題，使設(shè)計(jì)的5級(jí)流水線得以暢順實(shí)現(xiàn)。 @@ 完成了MIPS-CPU的仿真系統(tǒng)平臺(tái)的搭建，該仿真器用來(lái)對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行編譯，鏈接與執(zhí)行，生成相應(yīng)匯編語(yǔ)言程序以及向量文件(16進(jìn)制機(jī)器碼)；并且同時(shí)產(chǎn)生相關(guān)的Modelsim仿真，及Quartus II下載驗(yàn)證的文件。本設(shè)計(jì)利用該仿真系統(tǒng)來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)的MIPS-CPU的硬件系統(tǒng)，模擬仿真結(jié)果證明本文設(shè)計(jì)的MIPS-CPU可以實(shí)現(xiàn)正常功能。本論文課題的研究成功對(duì)今后從事專用RISC-CPU設(shè)計(jì)的同行提供了有益的參考。 @@ 最終將設(shè)計(jì)的MIPS-CPU下載到ALTERA公司的FPGA-EP1C6Q240芯片，并且借助ALTERA公司提供的Quartus II軟件進(jìn)行了編譯與驗(yàn)證，對(duì)設(shè)計(jì)的MIPS-CPU的資源使用，關(guān)鍵路徑上的時(shí)序，布線情況進(jìn)行了分析，最終完成各個(gè)指標(biāo)的檢查，并且借助Quartus II軟件內(nèi)嵌的Signal Tap軟件進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試，結(jié)果表明設(shè)計(jì)的MIPS-CPU功能正常，滿足約束，指標(biāo)正確。 @@關(guān)鍵詞 MIPS；流水線；競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)；仿真器；FPGA
上傳時(shí)間： 2013-07-31
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便攜式B型超聲診斷儀具有無(wú)創(chuàng)傷、簡(jiǎn)便易行、相對(duì)價(jià)廉等優(yōu)勢(shì)，在臨床中越來(lái)越得到廣泛的應(yīng)用。它將超聲波技術(shù)、微電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、機(jī)械設(shè)計(jì)與制造及生物醫(yī)學(xué)工程等技術(shù)融合在一起。開展該課題的研究對(duì)提高臨床診斷能力和促進(jìn)我國(guó)醫(yī)療事業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。 便攜式B型超聲診斷儀由人機(jī)交互系統(tǒng)、探頭、成像系統(tǒng)、顯示系統(tǒng)構(gòu)成。其基本工作過(guò)程是：首先人機(jī)交互系統(tǒng)接收到用戶通過(guò)鍵盤或鼠標(biāo)發(fā)出的命令，然后成像系統(tǒng)根據(jù)命令控制探頭發(fā)射超聲波，并對(duì)回波信號(hào)處理、合成圖像，最后通過(guò)顯示系統(tǒng)完成圖像的顯示。 成像系統(tǒng)作為便攜式B型超聲診斷儀的核心對(duì)圖像質(zhì)量有決定性影響，但以前研制的便攜式B型超聲診斷儀的成像系統(tǒng)在三個(gè)方面存在不足：第一、采用的是單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)，控制精度不高，導(dǎo)致成像系統(tǒng)采樣不精確；第二、采用的數(shù)字掃描變換算法太粗糙，影響超聲圖像的分辨率；第三、它的CPU多采用的是51系列單片機(jī)，測(cè)量速度太慢，同時(shí)也不便于系統(tǒng)升級(jí)和擴(kuò)展。 針對(duì)以上不足，提出了基于FPGA的B型超聲成像系統(tǒng)解決方案，采用Altera公司的EP2C5Q208C8芯片實(shí)現(xiàn)了步進(jìn)電機(jī)步距角的細(xì)分，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)更勻速，提高了采樣精度；提出并采用DSTI-ULA算法（Uniform Ladder Algorithm based on Double Sample and Trilinear Interotation）在FPGA內(nèi)實(shí)現(xiàn)數(shù)字掃描變換，提高了圖像分辨率；人機(jī)交互系統(tǒng)采用S3C2410-AL作為CPU，改善了測(cè)量速度和系統(tǒng)的擴(kuò)展性。 通過(guò)對(duì)系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)、制作，軟件的編寫、調(diào)試，結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的便攜式B型超聲成像系統(tǒng)圖像分辨率高、測(cè)量速度快、體積小、操作方便。本文所設(shè)計(jì)的便攜式B型超聲診斷儀可在野外作業(yè)和搶險(xiǎn)（諸如地震、抗洪）中發(fā)揮作用，同時(shí)也可在鄉(xiāng)村診所中完成對(duì)相關(guān)疾病的診斷工作。
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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現(xiàn)代社會(huì)信息量爆炸式增長(zhǎng)，由于網(wǎng)絡(luò)、多媒體等新技術(shù)的發(fā)展，用戶對(duì)帶寬和速度的需求快速增加。并行傳輸技術(shù)由于時(shí)鐘抖動(dòng)和偏移，以及PCB布線的困難，使得傳輸速率的進(jìn)一步提升面臨設(shè)計(jì)的極限；而高速串行通信技術(shù)憑借其帶寬大、抗干擾性強(qiáng)和接口簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，正迅速取代傳統(tǒng)的并行技術(shù)，成為業(yè)界的主流。 本論文針對(duì)目前比較流行并且有很大發(fā)展?jié)摿Φ膬煞N高速串行接口電路——高速鏈路口和Rocket I/O進(jìn)行研究，并以Xilinx公司最新款的Virtex-5 FPGA為研究平臺(tái)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。本論文的主要工作是以某低成本相控陣?yán)走_(dá)信號(hào)處理機(jī)為設(shè)計(jì)平臺(tái)，在其中的一塊信號(hào)處理板上，進(jìn)行了基于LVDS(Low VoltageDifferential Signal)技術(shù)的高速LinkPort(鏈路口)設(shè)計(jì)和基于CML(Current ModeLogic)技術(shù)的Rocket I/O高速串行接口設(shè)計(jì)。首先在FPGA的軟件中進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和功能、時(shí)序的仿真，當(dāng)仿真驗(yàn)證通過(guò)之后，重點(diǎn)是在硬件平臺(tái)上進(jìn)行調(diào)試。硬件調(diào)試驗(yàn)證的方法是將DSP TS201的鏈路口功能與在FPGA中的模擬高速鏈路口相連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的互相傳送，接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)相同，證明了高速鏈路口設(shè)計(jì)的正確性。并且在硬件調(diào)試時(shí)對(duì)Rocket IO GTP收發(fā)器進(jìn)行回環(huán)設(shè)計(jì)，經(jīng)過(guò)回環(huán)之后接收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送的數(shù)據(jù)相同，證明了Rocket I/O高速串行接口設(shè)計(jì)的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)代社會(huì)對(duì)各種無(wú)線通信業(yè)務(wù)的需求迅猛增長(zhǎng)，這就要求無(wú)線通信在具有較高傳輸質(zhì)量的同時(shí)，還必須具有較大的傳輸容量。這種需求要求在無(wú)線通信中必須采用效率較高的線性調(diào)制方式，以提高有限頻帶帶寬的數(shù)據(jù)速率和頻譜利用率，而效率較高的調(diào)制方式通常會(huì)對(duì)發(fā)端發(fā)射機(jī)的線性要求較高，這就使功率放大器線性化技術(shù)成為下一代無(wú)線通信系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。 在本文中，研究了前人所提出的各種功放線性化技術(shù)，如功率回退法、正負(fù)反饋法、預(yù)失真和非線性器件法等等，針對(duì)功率放大器對(duì)信號(hào)的失真放大問(wèn)題進(jìn)行研究，對(duì)比和研究了目前廣泛流行的自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真算法。在一般的自適應(yīng)數(shù)字預(yù)失真算法中，主要有兩類：無(wú)記憶非線性預(yù)失真和有記憶非線性預(yù)失真。無(wú)記憶非線性預(yù)失真主要是通過(guò)比較功率放大器的反饋信號(hào)和已知輸入信號(hào)的幅度和相位的誤差來(lái)估計(jì)預(yù)失真器的各種修正參數(shù)。而有記憶非線性預(yù)失真主要是綜合考慮功率放大器非線性和記憶性對(duì)信號(hào)的污染，需要同時(shí)分析信號(hào)的當(dāng)前狀態(tài)和歷史狀態(tài)。在對(duì)比完兩種數(shù)字預(yù)失真算法之后，文章著重分析了有記憶預(yù)失真算法，選擇了其中的多項(xiàng)式預(yù)失真算法進(jìn)行了具體分析推演，并通過(guò)軟件無(wú)線電的方法將數(shù)字信號(hào)處理與FPGA結(jié)合起來(lái)，在內(nèi)嵌了System Generator軟件的Matlab/Simulink上對(duì)該算法進(jìn)行仿真分析，證明了這個(gè)算法的性能和有效性。 本文另外一個(gè)最重要的創(chuàng)新點(diǎn)在于，在FPGA設(shè)計(jì)上，使用了系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)的思路，與Xilinx公司提供的軟件能夠很好的配合，在完成仿真后能夠直接將代碼轉(zhuǎn)換成FPGA的網(wǎng)表文件或者硬件描述語(yǔ)言，大大簡(jiǎn)化了開發(fā)過(guò)程，縮短了系統(tǒng)的開發(fā)周期。
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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本文著重研究用現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)來(lái)開發(fā)設(shè)計(jì)精插補(bǔ)芯片。選用Altera公司的Cyclone系列的EP1C3T144C8芯片設(shè)計(jì)了逐點(diǎn)比較法，數(shù)字積分法和比較積分法三種經(jīng)典插補(bǔ)算法，并對(duì)各種算法模塊進(jìn)行了仿真驗(yàn)證。又設(shè)計(jì)了三個(gè)算法選通信號(hào)，將三種算法模塊綜合成了一個(gè)整電路。 在完成了FPGA內(nèi)部三種算法的實(shí)現(xiàn)后，設(shè)計(jì)以一個(gè)STC單片機(jī)為粗插補(bǔ)處理器的FPGA實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)，并制作了PCB板。實(shí)驗(yàn)開發(fā)系統(tǒng)板中設(shè)計(jì)了單片機(jī)程序下載和的FPGA下載配置電路，并且配有FPGA專用配置芯片，能實(shí)現(xiàn)FPGA上電自動(dòng)配置。可用該實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)板進(jìn)行精插補(bǔ)芯片的設(shè)計(jì)與開發(fā)，以及對(duì)所完成設(shè)計(jì)的功能進(jìn)行驗(yàn)證。 為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)芯片的插補(bǔ)功能，編寫了單片機(jī)粗插補(bǔ)程序，將產(chǎn)生的粗插補(bǔ)坐標(biāo)增量發(fā)給FPGA進(jìn)行插補(bǔ)實(shí)驗(yàn)，得到了理想的插補(bǔ)輸出脈沖。又編寫了單片機(jī)脈沖處理程序，讀回了FPGA的輸出脈沖，并由串口發(fā)送給PC機(jī)。最后通過(guò)編寫PC機(jī)的串口通信程序以及根據(jù)插補(bǔ)脈沖繪圖的程序，把FPGA的輸出脈沖繪制成了插補(bǔ)軌跡圖形。 最終繪圖結(jié)果顯示，在20M輸入時(shí)鐘頻率下，由插補(bǔ)脈沖生成的插補(bǔ)軌跡圖形正確，驗(yàn)證了本文設(shè)計(jì)的三種插補(bǔ)算法功能的正確性。本設(shè)計(jì)插補(bǔ)芯片達(dá)到了高速插補(bǔ)功能要求。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)控 片的設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：zgu489
在超聲波探頭上施加一電脈沖信號(hào)，探頭發(fā)出超聲波，在遇到不同介質(zhì)界面時(shí)被反射，超聲波探頭接收回波并將之變?yōu)殡娒}沖信號(hào)。利用P89LPC935 的捕捉功能測(cè)量發(fā)射波和回波之間的時(shí)間間隔，通過(guò)環(huán)境溫
上傳時(shí)間： 2013-06-06
上傳用戶：cee16
雷達(dá)信號(hào)處理是雷達(dá)系統(tǒng)的重要組成部分。在數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)飛速發(fā)展的今天，雷達(dá)信號(hào)處理中也普遍使用數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)。而現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）在數(shù)字信號(hào)處理中的廣泛應(yīng)用，使得FPGA在雷達(dá)信號(hào)處理中也占據(jù)了重要地位。 針對(duì)脈壓雷達(dá)信號(hào)處理的FPGA實(shí)現(xiàn)，本文在以下幾個(gè)方面展開研究： 首先對(duì)幾種主要的脈沖壓縮信號(hào)進(jìn)行了詳細(xì)的分析，得出了各種信號(hào)的特點(diǎn)及其處理方式；并比較了各種方式的優(yōu)缺點(diǎn)。 其次對(duì)幾種基本的雷達(dá)信號(hào)處理如脈沖壓縮、動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)（MTD）、恒虛警（CFAR）等詳細(xì)地闡述了其原理；列舉了各種信號(hào)處理經(jīng)常采用的實(shí)現(xiàn)方法，對(duì)各種方法進(jìn)行了比較研究；并針對(duì)線性調(diào)頻信號(hào)在MATLAB環(huán)境中對(duì)雷達(dá)回波信號(hào)處理進(jìn)行仿真。 接下來(lái)，在Xilinx ISE6.3i軟件集成環(huán)境下，通過(guò)對(duì)Xilinx提供的免費(fèi)IP核的調(diào)用，并與VHDL語(yǔ)言相結(jié)合，進(jìn)行雷達(dá)信號(hào)處理的FPGA實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號(hào)處理 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-24
上傳用戶：lingzhichao
在合成孔徑雷達(dá)的研究和研制工作中，合成孔徑雷達(dá)模擬技術(shù)具有十分重要的作用。本文以440MHz帶寬線性調(diào)頻信號(hào)，采樣頻率500MHz高分辨合成孔徑雷達(dá)視頻模擬器為研究對(duì)象。首先對(duì)模擬器的幾項(xiàng)主要技術(shù)進(jìn)行分析，在對(duì)點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)模型分析研究的基礎(chǔ)上，對(duì)點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬并做了成像驗(yàn)證，從而為硬件實(shí)現(xiàn)提供了正確的信號(hào)模型；針對(duì)傳統(tǒng)的“波形存儲(chǔ)直讀法”方案，即在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上用模擬軟件產(chǎn)生原始回波數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，再通過(guò)計(jì)算機(jī)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，最后完成數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生視頻信號(hào)這一過(guò)程，分析指出該方案在實(shí)現(xiàn)高分辨率時(shí)的速度和容量瓶頸。 針對(duì)具體的設(shè)計(jì)要求，圍繞速度和容量問(wèn)題，本文著眼于高分辨率SAR模擬器的FPGA實(shí)現(xiàn)研究，指出FPGA實(shí)時(shí)生成點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)是其實(shí)現(xiàn)的核心；針對(duì)這一核心問(wèn)題，充分利用現(xiàn)代VLSI設(shè)計(jì)中的流水線技術(shù)與并行陣列技術(shù)以及FPGA的優(yōu)良性能和豐富資源，在時(shí)間上采用同步流水結(jié)構(gòu)、空間上采用并行陣列形式，將速度和容量問(wèn)題統(tǒng)一為數(shù)據(jù)的高速生成問(wèn)題；給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想，該方案不需要大容量存儲(chǔ)器單元，大大減少模擬器復(fù)雜度；對(duì)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成模塊的各主要單元給出了結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明FPGA可以滿足課題設(shè)計(jì)要求；同時(shí)，對(duì)該模擬器片上系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、增強(qiáng)人機(jī)交互性，給出了人機(jī)界面的設(shè)計(jì)思路。 分析指出了點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成模塊通過(guò)并行擴(kuò)展即可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)目標(biāo)的原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成；最后對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景目標(biāo)模擬器的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了構(gòu)思，指出了傳統(tǒng)方案在改進(jìn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高分辨率視頻模擬器的可行性。本文首次提出以FPGA實(shí)現(xiàn)高分辨率合成孔徑雷達(dá)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成的思想，為國(guó)內(nèi)業(yè)界在此方向做了一些理論和實(shí)踐上的有益探索，對(duì)于國(guó)內(nèi)高分辨率合成孔徑雷達(dá)的研制具有一定的實(shí)際意義。
標(biāo)簽： FPGA 高分辨率 合成孔徑 雷達(dá)視頻
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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在合成孔徑雷達(dá)的研究和研制工作中，合成孔徑雷達(dá)模擬技術(shù)具有十分重要的作用。本文以440MHz帶寬線性調(diào)頻信號(hào)，采樣頻率500MHz高分辨合成孔徑雷達(dá)視頻模擬器為研究對(duì)象。首先對(duì)模擬器的幾項(xiàng)主要技術(shù)進(jìn)行分析，在對(duì)點(diǎn)目標(biāo)回波信號(hào)模型分析研究的基礎(chǔ)上，對(duì)點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)進(jìn)行模擬并做了成像驗(yàn)證，從而為硬件實(shí)現(xiàn)提供了正確的信號(hào)模型；針對(duì)傳統(tǒng)的“波形存儲(chǔ)直讀法”方案，即在計(jì)算機(jī)平臺(tái)上用模擬軟件產(chǎn)生原始回波數(shù)據(jù)并存儲(chǔ)，再通過(guò)計(jì)算機(jī)接口實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸，最后完成數(shù)模轉(zhuǎn)換產(chǎn)生視頻信號(hào)這一過(guò)程，分析指出該方案在實(shí)現(xiàn)高分辨率時(shí)的速度和容量瓶頸。 針對(duì)具體的設(shè)計(jì)要求，圍繞速度和容量問(wèn)題，本文著眼于高分辨率SAR模擬器的FPGA實(shí)現(xiàn)研究，指出FPGA實(shí)時(shí)生成點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)是其實(shí)現(xiàn)的核心；針對(duì)這一核心問(wèn)題，充分利用現(xiàn)代VLSI設(shè)計(jì)中的流水線技術(shù)與并行陣列技術(shù)以及FPGA的優(yōu)良性能和豐富資源，在時(shí)間上采用同步流水結(jié)構(gòu)、空間上采用并行陣列形式，將速度和容量問(wèn)題統(tǒng)一為數(shù)據(jù)的高速生成問(wèn)題；給出了系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)思想，該方案不需要大容量存儲(chǔ)器單元，大大減少模擬器復(fù)雜度；對(duì)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成模塊的各主要單元給出了結(jié)構(gòu)并進(jìn)行了仿真，結(jié)果表明FPGA可以滿足課題設(shè)計(jì)要求；同時(shí)，對(duì)該模擬器片上系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)、增強(qiáng)人機(jī)交互性，給出了人機(jī)界面的設(shè)計(jì)思路。 分析指出了點(diǎn)目標(biāo)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成模塊通過(guò)并行擴(kuò)展即可實(shí)現(xiàn)多點(diǎn)目標(biāo)的原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成；最后對(duì)復(fù)雜場(chǎng)景目標(biāo)模擬器的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了構(gòu)思，指出了傳統(tǒng)方案在改進(jìn)的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)高分辨率視頻模擬器的可行性。本文首次提出以FPGA實(shí)現(xiàn)高分辨率合成孔徑雷達(dá)原始回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)生成的思想，為國(guó)內(nèi)業(yè)界在此方向做了一些理論和實(shí)踐上的有益探索，對(duì)于國(guó)內(nèi)高分辨率合成孔徑雷達(dá)的研制具有一定的實(shí)際意義。
標(biāo)簽： FPGA USB 性能 數(shù)據(jù)采集模塊
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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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： FPGA 全數(shù)字 中的應(yīng)用 超聲診斷儀
上傳時(shí)間： 2013-06-18
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