電氣與自動化工程學(xué)院為本科生和研究生開設(shè)了DSP原理及應(yīng)用課程、DSP技術(shù)及其應(yīng)用綜合實驗。根據(jù)我們學(xué)院所設(shè)置專業(yè)的特點，選擇TI公司C2000系列DSP芯片作為主要學(xué)習(xí)內(nèi)容，該課程的實踐性很強，即實驗是該課程的主要內(nèi)容。我們針對TI公司C2000系列DSP芯片的工作原理、體系結(jié)構(gòu)、指令系統(tǒng)和應(yīng)用開發(fā)了一套實驗平臺――TMS320LF2407A實驗箱，該實驗箱內(nèi)容豐富，易于擴展，可以做綜合性的提高實驗。為了方便實驗教學(xué)，我們編寫了實驗箱的實驗指導(dǎo)書。 該實驗指導(dǎo)書共分為五章。第一章是概述，簡單介紹TMS320LF2407A芯片的特點，DSP應(yīng)用軟件的開發(fā)流程和如何編寫源程序和cmd文件。第二章介紹DSP的集成開發(fā)環(huán)境－CCS，即介紹CCS的安裝、配置和使用。第三章介紹DSP的并口仿真器。第四章介紹我們開發(fā)的實驗平臺――TMS320LF2407A實驗箱。第五章介紹在TMS320LF2407A的實驗箱平臺上進行的20個實驗。 在電氣與自動化工程學(xué)院DSP實驗室的建設(shè)中，得到了美國TI公司大學(xué)計劃的捐贈；得到合肥工業(yè)大學(xué)實驗裝置改造與研制基金和本科評建實驗室建設(shè)項目的資助；學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)給予了很大的重視和支持，院實驗中心的老師們也做了大量的工作。在此一并表示感謝。 該實驗指導(dǎo)書是第3版。第1版是李巧利、吳婷和徐科軍針對TMS320LF2407A EVM板編寫的，由徐科軍審閱。在實驗中，張瀚、陳智淵、余向陽、周楊、梅楠楠和曾憲俊等提出了修訂意見。第2版是在第1版的基礎(chǔ)上，針對張瀚和陳智淵研制的實驗箱（由合肥工業(yè)大學(xué)實驗基金資助），由陳智淵和張瀚編寫，由徐科軍審閱。第3版是在第2版的基礎(chǔ)上，針對陳智淵、張瀚和周楊研制的實驗箱（由合肥工業(yè)大學(xué)本科評建項目資助），由陳智淵完成初稿，由黃云志、張瀚、周楊和曾憲俊修訂，由徐科軍審閱。在實驗指導(dǎo)書的編寫過程中，參考了一些公司的資料和專家的書籍。由于編者水平有限，書中肯定存在不妥之處，敬請批評指正。
上傳時間： 2013-06-26
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文中主要介紹了高性能數(shù)模轉(zhuǎn)換器AIM21的工作原理及其在智能變送器的設(shè)計中的應(yīng)用。設(shè)計方案利用低功耗的16住單片機MSP430作為核心控制器，選用低功耗的外圍擴展元器件，設(shè)計了具有4 20 mA
標簽： 421 AD 數(shù)模轉(zhuǎn)換器
上傳時間： 2013-06-09
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隨著FPGA(FieldProgrammableGateArray)器件的應(yīng)用越來越廣泛且重要，F(xiàn)PGA的測試技術(shù)也得到了廣泛重視和研究。基于FPGA可編程的特性，應(yīng)用獨立的測試(工廠測試)需要設(shè)計數(shù)個測試編程和測試向量來完成FPGA的測試，確保芯片在任何用戶可能的編程下都可靠工作。 本論文正是針對上述問題，以XilinxXC4000E系列FPGA為主要的研究對象，在詳細研究FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于“分治法”的基本思路對FPGA的測試理論和方法做了探索性研究。 研究完成了對可編程邏輯模塊(ConfigrableLogicBlock)及其子模塊的測試。主要基于“分治法”對CLB及其子模塊進位邏輯(CLM)、查找表(LUT)的RAM工作模式等進行了測試劃分，分別實現(xiàn)了以“一維陣列”為基礎(chǔ)的測試配置和測試向量，以較少了測試編程次數(shù)完成了所有CLB資源的測試。 研究完成了對互連資源(ConfigrableInterconnectResource)的測試。基于普通數(shù)據(jù)總線的測試方法，針對互連資源主要由線段和NMOS開關(guān)管組成的特點及其自身的故障模型，通過手工連線實現(xiàn)測試配置，僅通過4次編程就實現(xiàn)了對其完全測試。 在測試理論研究的基礎(chǔ)上，我們開發(fā)了能對FPGA器件進行實際測試的測試平臺。基于硬件仿真器的測試平臺通過高速光纖連接工作站上的EDA仿真軟件，把軟件語言描述的測試波形通過硬件仿真器轉(zhuǎn)化為真實測試激勵，測試響應(yīng)再讀回到仿真軟件進行觀察，能夠靈活、快速的完成FPGA器件的配置和測試。該平臺在國內(nèi)首次實現(xiàn)了軟硬件協(xié)同在線測試FPGA。在該平臺支持下，我們成功完成了對各軍、民用型號FPGA的測試任務(wù)。 本研究成果為國內(nèi)自主研發(fā)FPGA器件提供了有力保障，具有重大科研與實踐價值，成功解決了國外公司在FPGA測試技術(shù)上的壟斷問題，幫助國產(chǎn)FPGA器件實現(xiàn)完全國產(chǎn)化。
上傳時間： 2013-05-17
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相對于JPEG中二維離散余弦變換(2DDCT)來說，在JPEG2000標準中，二維離散小波變換(2DDWT)是其圖像壓縮系統(tǒng)的核心變換。在很多需要進行實時處理圖像的系統(tǒng)中，如數(shù)碼相機、遙感遙測、衛(wèi)星通信、多媒體通信、便攜式攝像機、移動通信等系統(tǒng)，需要用芯片實現(xiàn)圖像的編解碼壓縮過程。雖然有許多研究工作者對圖像處理的小波變換進行了研究，但大都只偏重算法研究，對算法硬件實現(xiàn)時的復(fù)雜性考慮較少，對圖像處理的小波變換硬件實現(xiàn)的研究也較少。 本文針對圖像處理的小波變換算法及其硬件實現(xiàn)進行了研究。對文獻[13]提出的“內(nèi)嵌延拓提升小波變換”(Combiningthedata-extensionprocedureintothelifting-basedDWTcore)快速算法進行仔細分析，提出一種基于提升方式的5/3小波變換適合硬件實現(xiàn)的算法，在MATLAB中仿真驗證了該算法，證明其是正確的。并設(shè)計了該算法的硬件結(jié)構(gòu)，在MATLAT的Simulink中進行仿真，對該結(jié)構(gòu)進行VHDL語言的寄存器傳輸級(RTL)描述與仿真，成功綜合到Altera公司的FPGA器件中進行驗證通過。本算法與傳統(tǒng)的小波變換的邊界處理方法比較：由于將其邊界延拓過程內(nèi)嵌于小波變換模塊中，使該硬件結(jié)構(gòu)無需額外的邊界延拓過程，減少小波變換過程中對內(nèi)存的讀寫量，從而達到減少內(nèi)存使用量，降低功耗，提高硬件利用率和運算速度的特點。本算法與文獻[13]提出的算法相比較：無需增加額外的硬件計算模塊，又具有在硬件實現(xiàn)時不改變原來的提升小波算法的規(guī)則性結(jié)構(gòu)的特點。這種小波變換硬件芯片的實現(xiàn)不僅適用于JPEG2000的5/3無損小波變換，當(dāng)然也可用于其它各種實時圖像壓縮處理硬件系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-13
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軟件無線電是二十世紀九十年代提出的一種實現(xiàn)無線通信的體系結(jié)構(gòu)，被認為是繼模擬通信、數(shù)字通信之后的第三代無線電通信技術(shù)。它的中心思想是：構(gòu)造一個開放性、標準化、模塊化的通用硬件平臺，并使寬帶模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，從而將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結(jié)構(gòu)形式，綜述了軟件無線電的幾項關(guān)鍵技術(shù)及其最新研究進展。其中調(diào)制解調(diào)模塊是軟件無線電系統(tǒng)中的重要部分，集中體現(xiàn)了軟件無線電最顯著的優(yōu)點——靈活性。目前這一部分的技術(shù)實現(xiàn)手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發(fā)展，可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構(gòu)能力，成為實現(xiàn)軟件無線電技術(shù)的重要手段。 本論文調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計，選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對象，采用SystemView軟件作為系統(tǒng)級開發(fā)工具進行集成化設(shè)計。在實現(xiàn)系統(tǒng)仿真和FPGA整體規(guī)劃后，著重分析用VHDL實現(xiàn)其中關(guān)鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調(diào)制解調(diào)方式轉(zhuǎn)換的方法。同時，在設(shè)計中成功地調(diào)用了Xilinx公司的IP核，實現(xiàn)了設(shè)計復(fù)用。由于FPGA內(nèi)部邏輯可以根據(jù)需要進行重構(gòu)，因而硬件的調(diào)試和升級變得很容易，而內(nèi)嵌CPU使信號處理過程可以用軟件進行控制，充分體現(xiàn)了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究，初步驗證了在FPGA內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制解調(diào)過程及控制的技術(shù)可行性和應(yīng)用的靈活性，并對將來的擴展問題進行了研究和討論，為實現(xiàn)完整的軟件無線電系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
標簽： FPGA 軟件無線電 調(diào)制解調(diào)
上傳時間： 2013-06-10
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針對常用電流模式的升壓轉(zhuǎn)換器結(jié)構(gòu)，提出了一種高精度電流檢測電路。該電路在保證響應(yīng)速度的 前提下，通過增加電路環(huán)路增益，降低誤差源等方法，提高檢測電路的電流檢測精度。與其他結(jié)構(gòu)電路相 比，有結(jié)構(gòu)簡單，響應(yīng)速度快，電流檢測精度高的優(yōu)點。基于Chartered 的0.35μm 的3.3 V/13.5 V CMOS 工 藝，使用Spectre 仿真器，對該電路進行了仿真與驗證。結(jié)果證明，在輸入電壓為2.5 V～5.5 V,電感電流為 100 mA～500 mA，工作頻率為1 MHz 的情況下，能夠正常穩(wěn)定工作，并且電流精度高達93％。
上傳時間： 2013-04-24
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抽油機井工況監(jiān)測是石油生產(chǎn)過程中非常重要的環(huán)節(jié)，可以為油井提高泵效、高效管理提供可靠依據(jù)。隨著石油工業(yè)的迅速發(fā)展，傳統(tǒng)的人工操作遠遠不能滿足現(xiàn)代化石油生產(chǎn)的要求。將遠程監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)用于油井工況監(jiān)測，可以降低工人勞動強度，提高生產(chǎn)效率和油田管理水平。針對目前已有油井工況監(jiān)測系統(tǒng)存在的不足，本文研制出一種集計算機技術(shù)、電子技術(shù)和通信技術(shù)于一身、功能完善、可靠性高、成本低廉的抽油機井工況遠程監(jiān)測系統(tǒng)。 示功圖是常用的用于判斷抽油機井工作狀況的方法，它是抽油機光桿在作往復(fù)運動的一個周期中，光桿相對位移與載荷的對應(yīng)關(guān)系曲線。傳統(tǒng)的利用拉線位移傳感器獲取位移的方式，不能實現(xiàn)長期連續(xù)的監(jiān)測。本系統(tǒng)采用加速度傳感器作為沖次傳感器，獲取每個周期的起始點，再利用拉線位移傳感器對一個周期中按時間等分的點的位移進行標定，既解決了拉線位移不能長期連續(xù)監(jiān)測的問題，又保證了位移的精度。 本系統(tǒng)由工況傳感器、數(shù)據(jù)中繼單元、數(shù)據(jù)中心和手持機四部分組成。安裝在抽油井上的工況傳感器定時獲取并存儲示功圖數(shù)據(jù)，定時將數(shù)據(jù)發(fā)送到數(shù)據(jù)中繼單元。由數(shù)據(jù)中繼單元將多個工況傳感器的示功圖數(shù)據(jù)集中后，通過遠程網(wǎng)絡(luò)傳送到數(shù)據(jù)中心。數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)對所有示功圖數(shù)據(jù)的存儲、查詢、分析和打印，并可以通過網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)共享。手持機用于對工況傳感器進行設(shè)置和標定，并可以現(xiàn)場獲取示功圖。 硬件電路采用低功耗設(shè)計方法，使用低電壓、低功耗的基于ARM7內(nèi)核的LPC2138/2148微處理器及微功率無線數(shù)傳模塊，將硬件電路功耗降到最低。采用SD卡作為存儲器，增加了數(shù)據(jù)存儲容量和數(shù)據(jù)可靠性。采用單軸加速度傳感器ADXL105作為沖次傳感器，具有高精度、低功耗、高可靠性的優(yōu)點。CDMA模塊采用基于CDMA1X數(shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)的H7710，組成高速、永遠在線、透明數(shù)據(jù)傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通信網(wǎng)絡(luò)。 軟件設(shè)計遵循模塊化設(shè)計思想，既考慮到各模塊功能的實現(xiàn)，又兼顧了系統(tǒng)總體的協(xié)調(diào)性。本系統(tǒng)軟件由工況傳感器軟件、手持機軟件、數(shù)據(jù)中繼單元軟件及數(shù)據(jù)中心軟件四部分組成。工況傳感器軟件、手持機軟件和數(shù)據(jù)中繼單元軟件由ADS集成開發(fā)環(huán)境編寫，并由AXD仿真調(diào)試器生成可執(zhí)行代碼，最后通過EasyJTAG仿真器下載到微處理器芯片中。數(shù)據(jù)中心運行于服務(wù)器/客戶機工作模式，使用SQL Server數(shù)據(jù)庫。數(shù)據(jù)中心處理軟件由Visual Basic6．0編寫，運行于Windows操作系統(tǒng)中。 通訊網(wǎng)絡(luò)由無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)和CDMA網(wǎng)絡(luò)組成，工況傳感器與數(shù)據(jù)中繼單元組成無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)，采用ISM工作頻段，實現(xiàn)近距離無線通訊。數(shù)據(jù)中繼單元作為無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)的中心節(jié)點，通過CDMA網(wǎng)絡(luò)與數(shù)據(jù)中心通信處理機相聯(lián)，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的遠程傳輸。 本系統(tǒng)首次利用加速度傳感器與拉線位移傳感器相結(jié)合的方式，實現(xiàn)抽油井工況長期連續(xù)監(jiān)測，提高了整個系統(tǒng)的可靠性；利用ARM單片機作為微處理器，低功耗電路設(shè)計，低功耗工作模式，延長了電池的壽命；無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)與CDMA網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合，兼具無線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)與CDMA網(wǎng)絡(luò)的優(yōu)點，降低了整個系統(tǒng)的安裝和運行費用；數(shù)據(jù)中心采用服務(wù)器/客戶機工作模式，便于用戶共享數(shù)據(jù)。目前該系統(tǒng)的各部分均經(jīng)過硬件、軟件及運行測試，已經(jīng)在油田試運行。運行結(jié)果表明，該系統(tǒng)性能完善，運行可靠，安裝及維護簡便，取得了較好的效果。
標簽： CDMA ARM 遠程監(jiān)測系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-12
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自上個世紀九十年代以來，我國著名學(xué)者、現(xiàn)中國科學(xué)院院士、清華大學(xué)陳難先教授等人使用無窮級數(shù)的Mobius反演公式解決了一系列重要的應(yīng)用物理中的逆問題，例如費米體系逆問題、信號處理等，開創(chuàng)了應(yīng)用、推廣數(shù)論中的Mobius變換解決物理學(xué)中各種逆問題的巧妙方法，其工作在1990年得到了世界著名的《NATURE》雜志的整版專評與高度評價。華僑大學(xué)蘇武潯、張渭濱教授等則把Mobius變換的方法應(yīng)用于幾種常用波形（包括周期矩形脈沖，奇偶對稱方波和三角波等）的傅立葉級數(shù)的逆變換運算，得到正、余弦函數(shù)及一般周期信號的各種常用波形的信號展開；并求得了與各種常用波形信號函數(shù)族相正交的函數(shù)族，以用于各展開系數(shù)的計算與信息的解調(diào)；而后把它們應(yīng)用到通信系統(tǒng)中，提出了一種新的通信系統(tǒng)，即新型Chen-Mobius通信系統(tǒng)。 在新型通信系統(tǒng)中，把這種正交函數(shù)族應(yīng)用于系統(tǒng)的相干調(diào)制解調(diào)中，取代傳統(tǒng)通信系統(tǒng)中調(diào)制解調(diào)所采用的三角正交函數(shù)族。正是這種正交函數(shù)族使得通信系統(tǒng)的傳輸性能大大提高，保密性加強，而且正交函數(shù)族產(chǎn)生很方便。 本文從軟件仿真和硬件實現(xiàn)兩個方面對Chen-Mobius通信系統(tǒng)進行了驗證。首先，利用MATLAB軟件構(gòu)建Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)，通過計算機編程，對Chen-Mobius單路、四路和八路的數(shù)字通信系統(tǒng)進行仿真分析，對該系統(tǒng)在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算，并繪出了信噪比-錯誤概率曲線；其次，在QuartusⅡ軟件平臺上，利用VHDL語言文本輸入和原理圖輸入的方法構(gòu)建Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)，對該系統(tǒng)進行了仿真，包括設(shè)計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等；再次，在QuartusⅡ軟件仿真的基礎(chǔ)上，在Altera公司的Stratix GX芯片上，實現(xiàn)了硬件的編程和下載，從而完成了Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)的FPGA實現(xiàn)；最后，從MATLAB軟件仿真和硬件實現(xiàn)的結(jié)果出發(fā)，通過分析系統(tǒng)的性能，簡單展望了Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)的應(yīng)用前景。 本文通過軟件仿真得到了Chen-Mobius數(shù)字通信系統(tǒng)的信噪比-錯誤概率曲線，從理論上驗證了該系統(tǒng)的強的抗干擾能力；利用FPGA完成了系統(tǒng)的硬件實現(xiàn)，從實際上驗證了該系統(tǒng)的可實現(xiàn)性。從兩方面都可以說明，Chen-Mobius通信系統(tǒng)雖然只是一個新的起點，但它卻預(yù)示著光明的應(yīng)用前景。
標簽： ChenMobius MATLAB FPGA 數(shù)字通信系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-19
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Modelsim仿真工具是Model公司開發(fā)的。它支持Verilog、VHDL以及他們的混合仿真，它可以將整個程序分步執(zhí)行，使設(shè)計者直接看到他的程序下一步要執(zhí)行的語句，而且在程序執(zhí)行的任何步驟任何時刻都可以查看任意變量的當(dāng)前值，可以在Dataflow窗口查看某一單元或模塊的輸入輸出的連續(xù)變化等，比Quartus自帶的仿真器功能強大的多，是目前業(yè)界最通用的仿真器之一。 ModelSim分幾種不同的版本：SE、PE和OEM，其中 集成在 Actel、Atmel、Altera、Xilinx以及Lattice等FPGA廠商設(shè)計工具中的均是其OEM版本。比如為Altera提供的OEM版本是ModelSim-Altera,為Xilinx提供的版本為ModelSim XE. SE版本為最高級版本,在功能和性能方面比OEM版本強很多,比如仿真速度方面,還支持PC 、 UNIX 、 LIUNX混合平臺.
上傳時間： 2013-06-25
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JPEG2000是由ISO/ITU-T組織下的IECJTC1/SC29/WG1小組制定的下一代靜止圖像壓縮標準，其優(yōu)良的壓縮特性使得它將具有廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域。JPEG2000算法非常復(fù)雜，圖像編碼過程占用了大量的處理器時間開銷和內(nèi)存開銷，因而通過對JPEG2000算法進行優(yōu)化并采用硬件電路來實現(xiàn)JPEG2000標準的部分或全部內(nèi)容，對加快編碼速度從而擴展其應(yīng)用領(lǐng)域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內(nèi)容，其一是JPEG2000算術(shù)編碼器算法的研究與硬件設(shè)計，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優(yōu)化算法的設(shè)計。在研究算術(shù)編碼器過程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術(shù)編碼器的編碼原理和編碼流程，之后采用有限狀態(tài)機和二級流水線技術(shù)，并在不影響關(guān)鍵路徑的情況下通過對算術(shù)編碼步驟優(yōu)化采用硬件描述語言對算術(shù)編碼器進行了設(shè)計，并通過了功能仿真與綜合。實驗證明該設(shè)計不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設(shè)計的復(fù)雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過程中，首先結(jié)合率失真理論建立了算法的數(shù)學(xué)模型，并驗證了該算法的有效性，之后深入分析了該數(shù)學(xué)模型的實現(xiàn)流程，找出影響算法效率的關(guān)鍵路徑。在對算法優(yōu)化時采用黃金分割點算法代替原來的二分查找法，并使用了碼塊R-D斜率最值記憶和碼率誤差控制算法。實驗證明，采用優(yōu)化算法在增加少量系統(tǒng)資源的情況下使得計算效率提高了60％以上。之后，分析了率失真理論與JPEG2000中PCRD-opt算法的具體實現(xiàn)，又提出了一種失真更低的比特分配方案，即按照“失真/碼長”值從大到小通道編碼順序進行編碼，通過對該算法的仿真驗證，得出在固定碼率條件下新算法將產(chǎn)生更少的失真。
上傳時間： 2013-07-13
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