快速傅立葉變換(FFT)技術(shù)是數(shù)字信號處理中的核心技術(shù)，它已廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號處理的各個領(lǐng)域，長期以來一直是一個重要的研究課題。近年來，專用數(shù)字信號處理器以其優(yōu)化的硬件結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的性能價格比為FFT的實現(xiàn)提供了一種有效的途徑，其中最具有代表性的是美國TI公司的TMS320系列DSP。 本文首先分析了常用FFT算法原理，并進行了算法的討論和比較，然后詳細論述了以浮點型DSP為核心的實現(xiàn)FFT算法的硬件平臺的設(shè)計。平臺的硬件電路主要包括數(shù)據(jù)采集部分、數(shù)據(jù)處理部分、數(shù)據(jù)存儲部分和數(shù)據(jù)顯示部分。其中采集部分采用12位高速的A/D轉(zhuǎn)換芯片MAX197，數(shù)據(jù)處理部分采用32位浮點型DSP芯片-TMS320VC33，數(shù)據(jù)存儲部分采用了大容量的FLASH芯片——K9F2808UOA，數(shù)據(jù)顯示部分采用PHILIPS公司的高亮度、寬視角的TFT彩色液晶顯示屏。 為了擴展系統(tǒng)的通信能力，通信接口我們選擇CAN總線。軟件部分選用了頻率抽取基2FFT、分裂基FFT和實序列FFT算法，用C語言進行編程。最后部分是進行軟硬件的聯(lián)合調(diào)試，并在此基礎(chǔ)上進行了FFT算法實現(xiàn)。 論文結(jié)尾以實際的實驗曲線分析驗證了算法的正確性，同時針對實驗中產(chǎn)生的誤差找出了原因，并提出了解決的方法。實驗結(jié)果表明采用浮點DSP實現(xiàn)FFT算法方便且有較高的實時性，可以應(yīng)用到電力系統(tǒng)諧波分析、振動測試及鐵路檢測等各個領(lǐng)域。
上傳時間： 2013-04-24
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60年代初，國際上首次將B超診斷儀應(yīng)用于臨床診斷，40多年來B超診斷儀的發(fā)展極為迅速。隨著數(shù)字信號處理及計算機技術(shù)的發(fā)展，目前國際上先進水平的超聲診斷設(shè)備幾乎每一個環(huán)節(jié)都包含著數(shù)字信號處理的內(nèi)容，研制全數(shù)字化的超聲診斷設(shè)備已成為發(fā)展趨勢。 @@ 基于FPGA及嵌入式操作系統(tǒng)的全數(shù)字超聲診斷系統(tǒng)具有技術(shù)含量高、便攜的特點，可用數(shù)字硬件電路來實現(xiàn)數(shù)據(jù)量極其龐大的超聲信息的實時處理。 @@ 本文從超聲診斷原理入手，在對超聲診斷系統(tǒng)中的幾個關(guān)鍵技術(shù)進行分析的基礎(chǔ)上，重點研究開發(fā)超聲診斷系統(tǒng)中數(shù)字信號處理部分的兩個核心算法。以FPGA芯片為載體，在Quartus Ⅱ平臺中采用Verilog HDL語言進行編程并仿真驗證，分別實現(xiàn)了數(shù)字FIR濾波器及CORDIC坐標(biāo)變換兩個模塊的功能。另外，采用Verilog HDL語言對應(yīng)用于圖像顯示模塊的SPI接口進行了編程設(shè)計，編譯下載至FPGA中，最終實現(xiàn)了與ARM A8的OMPG3530板之間高速串行數(shù)據(jù)的傳輸。 @@ 采用在單片F(xiàn)PGA芯片內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字式超聲診斷部分核心算法并與高性能ARMA8處理器相配合的數(shù)字信號處理解決方案，具有高速度、高精度、高集成度、便攜的特點，為全數(shù)字化便攜超聲診斷設(shè)備的研制打下了基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞：超聲診斷系統(tǒng)；FPGA；數(shù)字FIR濾波器；CORDIC算法；SPI總線
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 超聲診斷系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-07
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電壓空間矢量脈沖寬度調(diào)制技術(shù)是一種性能優(yōu)越、易于數(shù)字化實現(xiàn)的脈沖寬度調(diào)制方案。在常規(guī)SVPWM算法中，判定等效電壓空間矢量所處扇區(qū)位置時需要進行坐標(biāo)旋轉(zhuǎn)和反正切三角函數(shù)的運算，計算特定電壓空間矢量作用時間時需要進行正弦、余弦三角函數(shù)的運算以及過飽和情況下的歸一化處理過程，同時，在整個SVPWM算法中還包含了無理數(shù)的運算，這些復(fù)雜計算不可避免地會產(chǎn)生大量計算誤差，對高精度實時控制產(chǎn)生不可忽視的影響，而且這些復(fù)雜運算的計算量大，對系統(tǒng)的處理速度要求高，程序設(shè)計復(fù)雜，系統(tǒng)運行時間長，占用系統(tǒng)資源多。因此，從工程實際應(yīng)用的角度出發(fā)，需要對常規(guī)SVPWM算法進行優(yōu)化設(shè)計。 本文提出的優(yōu)化SVPWM算法，只需進行普通的四則運算，計算非常簡單，克服了上述常規(guī)SVPWM算法中的缺點，同時，采用交叉分配零電壓空間矢量，并將零電壓空間矢量的切換點置于各扇區(qū)中點的方法，達到降低三相橋式逆變電路中開關(guān)器件開關(guān)損耗的目的。SVPWM算法要求高速的數(shù)據(jù)處理能力，傳統(tǒng)的MCU、DSP都難以滿足其要求，而具有高速數(shù)據(jù)處理能力的FPGA/CPLD則可以很好的實現(xiàn)SVPWM的控制功能，在實時性、靈活性等方面有著MCU、DSP無法比擬的優(yōu)越性。本文利用MATLAB/Simulink軟件對優(yōu)化的SVPWM系統(tǒng)原型進行建模和仿真，當(dāng)仿真效果達到SVPWM系統(tǒng)控制要求后，在XilinxISE環(huán)境下采用硬件描述語言設(shè)計輸入方法與原理圖設(shè)計輸入方法相結(jié)合的混合設(shè)計輸入方法進行FPGA/CPLD的電路設(shè)計與輸入，建立相同功能的SVPWM系統(tǒng)模型，然后利用ISESimulator（VHDL/Verilog）仿真器進行功能仿真和性能分析，驗證了本文提出的SVPWM優(yōu)化設(shè)計方案的可行性和有效性。
標(biāo)簽： FPGACPLD SVPWM 算法優(yōu)化
上傳時間： 2013-07-30
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標(biāo)簽： MPEG4 G729 h263 h264
上傳時間： 2013-05-25
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PID算法在AVR單片機上的應(yīng)用，風(fēng)機的閉環(huán)控制
上傳時間： 2013-04-24
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隨著中國二代導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用將普及到各個行業(yè)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機的研究與設(shè)計是該領(lǐng)域的一個研究熱點。在接收機的設(shè)計中，對于成熟技術(shù)將利用ASIC芯片進行批量生產(chǎn)，該芯片是專用芯片，一旦制造成型不能改變。但是對于正在研究的接收機技術(shù)，特別是在需要利用接收機平臺進行提高接收機性能研究時，利用FPGA通用可編程門陣列芯片是非常方便的。在FPGA上的研究成果，一旦成熟可以很方便的移植到ASIC芯片，進行批量生產(chǎn)。本課題就是基于FPGA研究GPS并行捕獲技術(shù)的硬件電路，著重進行了其中一個捕獲通道的設(shè)計和實現(xiàn)。 GPS信號捕獲時間是影響GPS接收機性能的一個關(guān)鍵因素，尤其是在高動態(tài)和實時性要求高的應(yīng)用中或者對弱GPS信號的捕獲方面。因此，本文在滑動相關(guān)法基礎(chǔ)上引出了基于FFT的并行快速捕獲方法，采用自頂向下的方法對系統(tǒng)進行總體功能劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計，并采用自底向上的方法對系統(tǒng)進行功能實現(xiàn)和驗證。 本課題以Xilinx公司的Spartan3E開發(fā)板為硬件開發(fā)平臺，以ISE9.2i為軟件開發(fā)平臺，采用Verilog HDL編程實現(xiàn)該系統(tǒng)。并利用Nemerix公司的GPS射頻芯片NJ1006A設(shè)計制作了GPS中頻信號產(chǎn)生平臺。該平臺可實時地輸出采樣頻率為16.367MHz的GPS數(shù)字中頻信號。 本課題主要是基于采樣率變換和FFT實現(xiàn)對GPS C/A碼的捕獲。該算法利用平均采樣的方法，將信號的采樣率降低到1.024 MHz，在低采樣率下利用成熟的1024點FFT IP核對C/A碼進行粗捕，給出GPS信號的碼相位(精度大約為1/4碼片)和載波的多普勒頻率，符合GPS后續(xù)跟蹤的要求。 同時，由于FFT算法是以資源換取時間的方法來提高GPS捕獲速度的，所以在設(shè)計時，合理地采用FPGA設(shè)計思想與技巧優(yōu)化系統(tǒng)?；趯嵱眯缘囊?，詳細的給出了基于FFT的GPS并行捕獲各個模塊的實現(xiàn)原理、實現(xiàn)結(jié)構(gòu)以及仿真結(jié)果。并達到降低系統(tǒng)硬件資源，能夠快速、高效地實現(xiàn)對GPS C/A碼捕獲的要求。 本研究是導(dǎo)航研究所承擔(dān)的國家863課題“利用多徑信號提高GNSS接收機性能的新技術(shù)研究”中關(guān)于接收機信號捕獲算法的一部分，對接收機的設(shè)計具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-07-22
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矩陣運算是描述許多工程問題中不可缺少的數(shù)學(xué)關(guān)系，矩陣運算具有執(zhí)行效率好、速度快、集成度高等優(yōu)點，并且隨著動態(tài)可配置技術(shù)的發(fā)展，靈活性也有了很大的提高。因此，尋找矩陣運算的高速實現(xiàn)方法是具有很大的現(xiàn)實意義，能夠為高速運算應(yīng)用提供技術(shù)支持。 為了提高研究成果的實用性與商用性，本文主要針對某種體積小、運算速度和性能要求很高的特殊場合設(shè)計并實現(xiàn)基于FPGA的矩陣運算功能。通過系統(tǒng)地研究FPGA功能結(jié)構(gòu)、設(shè)計原理、DSP接口、IEEE-754標(biāo)準(zhǔn)，深入學(xué)習(xí)浮點數(shù)及矩陣的基礎(chǔ)運算以及硬件編程語言等內(nèi)容，根據(jù)矩陣運算的特點和原理，討論了硬件設(shè)計方面重點對具體核心器件結(jié)構(gòu)、特點以及有關(guān)FPGA的設(shè)計流程和控制器Verilog HDL硬件編程語言代碼方面內(nèi)容，確定了基于FPGA浮點運算及矩陣運算單元的Verilog HDL設(shè)計方法，在Quartus II平臺上對其仿真、記錄運算結(jié)果，并對采集到的數(shù)據(jù)結(jié)果進行了深入分析與總結(jié)。 本設(shè)計通過幾種矩陣算法利用FPGA和MATLAB分別進行了實現(xiàn)測試，驗證了設(shè)計結(jié)果的正確性，證明了本設(shè)計中矩陣運算速率的實用性與高效性，提高了系統(tǒng)資源利用率和系統(tǒng)可靠性，為今后在工程、軍事、通訊等生產(chǎn)生活各個領(lǐng)域應(yīng)用打下良好基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-07-07
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PID算法自從問世以來，一直受到廣泛的關(guān)注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術(shù)的發(fā)展，PID算法也得到了長足的發(fā)展。結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對特定的控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎(chǔ)上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術(shù)的日漸成熟，為集成控制芯片開拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實現(xiàn)提供了可能性，同時節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對當(dāng)前國內(nèi)外在算法研究方面的熱點問題，對模糊PID算法進行了深入的分析和研究。通過對汽輪機調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，對其進行了數(shù)學(xué)建模。采用某汽輪機的實際設(shè)計運行參數(shù)，利用Matlab仿真軟件，對該汽輪機的數(shù)學(xué)模型進行了甩負荷動態(tài)特性仿真。仿真結(jié)果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機組在甩負荷過程中由于機組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導(dǎo)致危急保安裝置動作，使得汽輪發(fā)電機組意外停機的問題，能夠保證汽輪發(fā)電機組在意外甩負荷時機組正常的機械運轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點及EDA技術(shù)和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在FPGA上實現(xiàn)模糊PID算法的具體實現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎(chǔ)上，選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標(biāo)芯片，利用分層模塊化設(shè)計思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設(shè)計輸入和VHDL設(shè)計輸入相結(jié)合的方式實現(xiàn)了模糊PID控制算法，同時分別對實現(xiàn)的各個功能模塊和整個算法模塊進行了功能時序仿真。根據(jù)仿真結(jié)果分析，該設(shè)計實現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問題導(dǎo)致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復(fù)位不可靠等問題，提高了控制的可靠性。同時加強了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開發(fā)周期，節(jié)省了外圍設(shè)備的電路，降低了設(shè)計開發(fā)成本。
上傳時間： 2013-07-21
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全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System—GPS)是新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有全球、全天候、連續(xù)、高精度導(dǎo)航與定位功能，能夠為廣大用戶提供精確的三維坐標(biāo)、速度和時間信息。因此，GPS系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于生活中的各個領(lǐng)域。GPS系統(tǒng)用戶主要是各種型號的接收機，而捕獲跟蹤技術(shù)是接收機的關(guān)鍵技術(shù)，同時也是一個技術(shù)難點。在GPS接收機中，導(dǎo)航電文是用戶定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為了得到導(dǎo)航電文必須要對GPS信號進行捕獲跟蹤。本文詳細研究了GPS信號捕獲跟蹤技術(shù)，并進行了FPGA設(shè)計。 @@ 本文首先概述了GPS系統(tǒng)信號結(jié)構(gòu)和GPS接收機工作原理，對GPS信號調(diào)制機理進行詳細地闡述，重點分析了C/A碼生成原理和特性。 @@ 其次敘述了GPS信號捕獲的基礎(chǔ)理論，重點研究時域滑動相關(guān)捕獲方法，深入分析其算法和性能。用MATLAB中Simulink軟件包搭建了可自由修改參數(shù)的GPS中頻發(fā)生器，并在此平臺上，對GPS信號時域滑動相關(guān)捕獲算法進行仿真與分析。 @@ 接著重點研究了GPS信號跟蹤技術(shù)，系統(tǒng)分析碼跟蹤環(huán)路和載波跟蹤環(huán)路結(jié)構(gòu)框圖以及算法。在碼跟蹤環(huán)路方面，選用并分析了能分離載波的非相干超前滯后碼鎖定環(huán)的工作機理。在載波跟蹤環(huán)路中選用對導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)相位翻轉(zhuǎn)不敏感的科斯塔斯環(huán)，并用數(shù)學(xué)模型分析GPS信號的解調(diào)過程。之后對整個跟蹤環(huán)路進行MATLAB仿真，結(jié)果表明環(huán)路參數(shù)設(shè)計滿足要求，并能成功解調(diào)出GPS導(dǎo)航電文。 @@ 最后本文在QuartusII環(huán)境下完成對GPS信號捕獲跟蹤系統(tǒng)的FPGA設(shè)計。根據(jù)對相關(guān)器硬件結(jié)構(gòu)框架，對算法中各個模塊的實現(xiàn)進行詳細的說明，包括頂層設(shè)計到CA碼、NCO等重要模塊設(shè)計，并給出了仿真結(jié)果。 @@關(guān)鍵詞：GPS接收機；捕獲；跟蹤；MATLAB仿真：FPGA
上傳時間： 2013-06-16
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隨著航天技術(shù)的發(fā)展，載人飛船、空間站等復(fù)雜航天器對空-地或空-空之間數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來越高。在此情況下，為了提高空間通信中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?，保證接收端分路系統(tǒng)能和發(fā)送端一致，必須要經(jīng)過幀同步。對衛(wèi)星基帶信號處理來說，幀同步是處理的第一步也是關(guān)鍵的一步。只有正確幀同步才能獲取正確的幀數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理。因此，幀同步的效率，將直接影響到整個衛(wèi)星基帶信號處理的結(jié)果。 @@ 本設(shè)計在研究CCSDS標(biāo)準(zhǔn)及幀同步算法的基礎(chǔ)上，利用硬件描述語言及ISE9．2i開發(fā)平臺在基于FPGA的硬件平臺上設(shè)計并實現(xiàn)了單路數(shù)據(jù)輸入及兩路合路數(shù)據(jù)輸入的幀同步算法，并解決了其中可能存在的幀滑動及模糊度問題。在此基礎(chǔ)之上，針對兩路合路輸入時可能存在的兩路輸入不同步或幀滑動在兩路中分布不均勻問題，設(shè)計實現(xiàn)了兩路并行幀同步算法，并利用ModelSim SE 6．1f工具對上述算法進行了前仿真和后仿真，仿真結(jié)果表明上述算法符合設(shè)計要求。 @@ 本論文首先介紹了課題研究的背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，其次介紹了與本課題相關(guān)的基礎(chǔ)理論及系統(tǒng)的軟硬件結(jié)構(gòu)。然后對單路數(shù)據(jù)輸入幀同步、兩路數(shù)據(jù)合路輸入幀同步和兩路并行幀同步算法的具體設(shè)計及實現(xiàn)過程進行了詳細說明，并給出了后仿真結(jié)果及結(jié)果分析。最后，對論文工作進行了總結(jié)和展望，分析了其中存在的問題及需要改進的地方。 @@關(guān)鍵詞 FPGA；CCSDS；幀同步：模糊度；幀滑動
標(biāo)簽： CCSDS FPGA 標(biāo)準(zhǔn)
上傳時間： 2013-06-11
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