基于ARM的嵌入式網(wǎng)絡(luò)電能計(jì)量系統(tǒng)的研究電力電子與電力傳動(dòng)專業(yè)隨著市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，人們生活水平的日益提高，用電量也持續(xù)上升。電能的計(jì)量是否公平、公正已成為人們十分關(guān)心的問(wèn)題。作為電能量的計(jì)量工具電能表已成為各行各業(yè)用電不可缺少且非常重要的儀表。由于傳統(tǒng)的電能表有計(jì)量不精確、人工抄表費(fèi)時(shí)費(fèi)力、統(tǒng)計(jì)繁瑣等缺點(diǎn)，因此，研究開(kāi)發(fā)高精度、低功耗、網(wǎng)絡(luò)化、智能化的電能表是明顯的趨勢(shì)。 嵌入式系統(tǒng)技術(shù)是近幾年電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)領(lǐng)域最為熱門的技術(shù)之一，目前已廣泛應(yīng)用于工業(yè)控制、智能交通、信息家電、公共服務(wù)等領(lǐng)域。嵌入式系統(tǒng)正對(duì)人類的后PC時(shí)代產(chǎn)生著深遠(yuǎn)的影響。 本文針對(duì)傳統(tǒng)的機(jī)電式電能表的缺點(diǎn)和不足，結(jié)合當(dāng)前的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，研究并設(shè)計(jì)了一套基于ARM處理器、CAN總線和以太網(wǎng)傳輸?shù)那度胧骄W(wǎng)絡(luò)電能表系統(tǒng)。此系統(tǒng)主要由網(wǎng)絡(luò)中繼模塊和電能量采集終端兩部分組成。網(wǎng)絡(luò)中繼模塊硬件采用了PHILIPS的LPC2290作為中央處理器。LPC2290是一款16/32位RISC微處理器，采用ARM公司的ARM7TDMI-S內(nèi)核，提供了兩路CAN總線和其它一些片上通用外設(shè)接口。采用L2C2290處理器，不但降低了整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)成本，而且也大大減少了額外的接口電路。網(wǎng)絡(luò)中繼模塊軟件是通過(guò)μCLinux操作系統(tǒng)內(nèi)嵌的BOA實(shí)現(xiàn)嵌入式WEB服務(wù)器，并應(yīng)用CGI接口程序完成了動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁(yè)程序的編制。電能量采集終端采用專用電能芯片、單片機(jī)和CAN控制器實(shí)現(xiàn)。網(wǎng)絡(luò)中繼模塊和電能量采集終端之間通過(guò)CAN總線進(jìn)行通信，保證了信息的可靠性。當(dāng)客戶端通過(guò)網(wǎng)絡(luò)瀏覽器訪問(wèn)WEB服務(wù)器時(shí)，CGI程序就將電能量采集終端所采集的電能量數(shù)據(jù)上傳給客戶端，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)自動(dòng)抄表。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡(luò) 電能計(jì)量
上傳時(shí)間： 2013-06-23
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當(dāng)前，片上系統(tǒng)(SOC)已成為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主流技術(shù)。流片風(fēng)險(xiǎn)與費(fèi)用增加、上市時(shí)間壓力加大、產(chǎn)品功能愈加復(fù)雜等因素使得SOC產(chǎn)業(yè)逐漸劃分為IP提供者、SOC設(shè)計(jì)服務(wù)者和芯片集成者三個(gè)層次。SOC設(shè)計(jì)已走向基于IP集成的平臺(tái)設(shè)計(jì)階段，經(jīng)過(guò)嚴(yán)格驗(yàn)證質(zhì)量可靠的IP核成為SOC產(chǎn)業(yè)中的重要一環(huán)。 GPIB控制器芯片是組建自動(dòng)測(cè)試系統(tǒng)的核心，在測(cè)試領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本人通過(guò)查閱大量的技術(shù)資料，分析了集成電路在國(guó)內(nèi)外發(fā)展的最新動(dòng)態(tài)，提出了基于FPGA的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的GPIB控制器IP核的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 本文首先討論了基于FPGA的GPIB控制器的背景意義，接著對(duì)FPGA開(kāi)發(fā)所具備的基本知識(shí)作了簡(jiǎn)要介紹。文中對(duì)GPIB總線進(jìn)行了簡(jiǎn)單的描述，根據(jù)芯片設(shè)計(jì)的主要思想，重點(diǎn)在于論述怎樣用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)IEEE-488.2協(xié)議，并詳細(xì)闡述了GPIB控制器的十種接口功能及其狀態(tài)機(jī)的IP核實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，對(duì)數(shù)據(jù)通路也進(jìn)行了較為細(xì)致的說(shuō)明。在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用基于模塊化設(shè)計(jì)思想，用VerilogHDL語(yǔ)言完成各模塊功能描述，通過(guò)Synplifv軟件的綜合，用Modelsim對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了前、后仿真。最后利用生成的模塊符號(hào)采取類似畫電路圖的方法完成整個(gè)系統(tǒng)芯片的lP軟核設(shè)計(jì)，并用EDA工具下載到了FPGA上。 為了更好地驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想，借助EDA工具對(duì)GPIB控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行了軟件仿真，給出仿真結(jié)果，仿真波形驗(yàn)證了GPIB控制器的工作符合預(yù)想。最后，本文對(duì)基于FPGA的GPIB控制器的IP核設(shè)計(jì)過(guò)程進(jìn)行了總結(jié)，展望了當(dāng)前GPIB控制器設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，指出了開(kāi)展進(jìn)一步研究需要做的工作。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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激光測(cè)距是隨著激光技術(shù)的出現(xiàn)而發(fā)展起來(lái)的一種精密測(cè)量技術(shù)，因其良好的精確度特性廣泛地應(yīng)用在軍事和民用領(lǐng)域。但傳統(tǒng)的激光測(cè)距系統(tǒng)大多采用分立的單元電路搭建而成，不僅造成了開(kāi)發(fā)成本較高，電路較復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy等諸多問(wèn)題，而且這種系統(tǒng)體積和重量較大，嚴(yán)重阻礙了激光測(cè)距系統(tǒng)的普及應(yīng)用，因此近年來(lái)激光測(cè)距技術(shù)向著小型化和集成化的方向發(fā)展。本文就旨在找出一種激光測(cè)距的集成化方案，將激光接收電路部分集成為一個(gè)專用集成電路，使傳統(tǒng)的激光測(cè)距系統(tǒng)簡(jiǎn)化成三個(gè)部分，激光器LD、接收PD和一片集成電路芯片。 本文設(shè)計(jì)的激光測(cè)距系統(tǒng)基于相位差式激光測(cè)距原理，綜合當(dāng)前所有的測(cè)相技術(shù)，提出了一種基于FPGA的芯片運(yùn)用DCM的動(dòng)態(tài)移相功能實(shí)現(xiàn)相位差測(cè)量的方法。該方法實(shí)現(xiàn)起來(lái)方便快捷，無(wú)需復(fù)雜的過(guò)程計(jì)算，不僅能夠達(dá)到較高的測(cè)距精度，同時(shí)可以大大簡(jiǎn)化外圍電路的設(shè)計(jì)，使測(cè)距系統(tǒng)達(dá)到最大程度的集成化，滿足了近年來(lái)激光測(cè)距系統(tǒng)向小型化和集成化方向發(fā)展的要求，除此，該方法還可以減少環(huán)境因素對(duì)測(cè)距誤差的影響，降低測(cè)距系統(tǒng)對(duì)測(cè)試環(huán)境的要求。本論文的創(chuàng)新點(diǎn)有： 1.基于方波實(shí)現(xiàn)激光的調(diào)制和發(fā)射，簡(jiǎn)化了復(fù)雜的外圍電路設(shè)計(jì)； 2.激光測(cè)距的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在一片F(xiàn)PGA芯片上實(shí)現(xiàn)，便于系統(tǒng)的集成。 在基于DCM的激光測(cè)距方案中，本文詳細(xì)的敘述了利用DCM測(cè)相的基本原理，并給出了由相位信息得到距離信息的計(jì)算過(guò)程，然后將利用不同測(cè)尺測(cè)得的結(jié)果進(jìn)行合成，并最終將距離的二進(jìn)制信息轉(zhuǎn)換成十進(jìn)制顯示出來(lái)。本文以Xilinx公司Virtex-II Pro開(kāi)發(fā)板做為開(kāi)發(fā)平臺(tái)，通過(guò)編程和仿真驗(yàn)證了該測(cè)距方案的可行性。在采用多次測(cè)量求平均值的情況下，該測(cè)距方案的測(cè)距精度可以達(dá)到3mm，測(cè)距量程可達(dá)100m。該方案設(shè)計(jì)新穎，可將整個(gè)的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)在FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)，為最終的專用集成芯片的設(shè)計(jì)打下了基礎(chǔ)，有利于測(cè)距系統(tǒng)的集成單片化。
標(biāo)簽： FPGA 激光測(cè)距 數(shù)據(jù)處理
上傳時(shí)間： 2013-06-20
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基于彩色路徑識(shí)別的視覺(jué)導(dǎo)航方法是當(dāng)前自動(dòng)導(dǎo)航小車領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和方向。視覺(jué)導(dǎo)航是指根據(jù)地面路徑和被控對(duì)象之間的位置偏差控制其運(yùn)行的方向，因此，地面彩色路徑圖像的攝取及其識(shí)別處理就成為視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)中的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。在當(dāng)前的視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，圖像處理的硬件平臺(tái)都是基于通用微處理器，嵌入式微處理器或者DSP進(jìn)行設(shè)計(jì)的。這些處理器一個(gè)共同的特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)串行處理，而圖像處理過(guò)程涉及大量的并行處理操作，因此傳統(tǒng)的串行處理方式滿足不了圖像處理的實(shí)時(shí)性要求。 鑒于微處理器這方面的不足，作者提出一種使用FPGA實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別的并行處理方案，并據(jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)智能圖像傳感器。該傳感器采用先進(jìn)的FPGA技術(shù)，將圖像采集及其顯示，路徑的識(shí)別處理以及通信控制等模塊集成在一個(gè)芯片上，形成一個(gè)片上系統(tǒng)(SOC)。其主要功能是對(duì)所采集的彩色路徑圖像進(jìn)行識(shí)別處理，獲得彩色路徑的坐標(biāo)及其方向角，并將處理結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)，為自動(dòng)導(dǎo)航提供控制依據(jù)。 本文將彩色路徑的識(shí)別處理過(guò)程劃分為三個(gè)階段，第一階段為顏色聚類識(shí)別，以獲得二值路徑圖像，第二階段為數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算，用于對(duì)第一階段中獲得的二值圖像進(jìn)行去斑處理，第三階段為路徑中心線的定位及其方向角的測(cè)量。圖像傳感器與上位機(jī)的通信采用異步串行方式，由于上位機(jī)需要控制該傳感器執(zhí)行多種任務(wù)，作者定義一種基于異步串行通信的應(yīng)用層協(xié)議，用于上位機(jī)對(duì)傳感器的控制。在圖像的顯示中，為了彌補(bǔ)圖像采集的速率和VGA顯示速率的不匹配，作者提出一種基于單端口存儲(chǔ)器的圖像幀緩沖機(jī)制，通過(guò)VGA接口將采集的圖像實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。 根據(jù)上述思想，作者完成了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明，傳感器系統(tǒng)的各個(gè)模塊都能正常工作，F(xiàn)PGA中的數(shù)字邏輯電路能夠?qū)崟r(shí)地將路徑從圖像中準(zhǔn)確地識(shí)別出來(lái)，.充分體現(xiàn)了FPGA對(duì)路徑圖像的高速處理優(yōu)勢(shì)，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)，在一定程度上豐富了路徑圖像識(shí)別處理的技術(shù)和方法。
標(biāo)簽： FPGA 路徑識(shí)別 圖像傳感器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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激光測(cè)距是一種非接觸式的測(cè)量技術(shù)，已被廣泛使用于遙感、精密測(cè)量、工程建設(shè)、安全監(jiān)測(cè)以及智能控制等領(lǐng)域。早期的激光測(cè)距系統(tǒng)在激光接收機(jī)中通過(guò)分立的單元電路處理激光發(fā)、收信號(hào)以測(cè)量光脈沖往返時(shí)間，使得開(kāi)發(fā)成本高、電路復(fù)雜，調(diào)試?yán)щy，精度以及可靠性相對(duì)較差，體積和重量也較大，且沒(méi)有與其他儀器相匹配的標(biāo)準(zhǔn)接口，上述缺陷阻礙了激光測(cè)距系統(tǒng)的普及應(yīng)用。 本文針對(duì)激光測(cè)距信號(hào)處理系統(tǒng)設(shè)計(jì)了一套全數(shù)字集成方案，除激光發(fā)射、接收電路以外，將信號(hào)發(fā)生、信號(hào)采集、綜合控制、數(shù)據(jù)處理和數(shù)據(jù)傳輸五個(gè)部分集成為一塊專用集成電路。這樣就不再需要DA轉(zhuǎn)換和AD轉(zhuǎn)換電路和濾波處理等模塊，可以直接對(duì)信號(hào)進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理。與分立的單元電路構(gòu)成的激光測(cè)距信號(hào)處琿相比，可以大大降低激光測(cè)距系統(tǒng)的成本，縮短激光測(cè)距的研制周期。并且由于專用集成電路帶有標(biāo)準(zhǔn)的RS232接口，可以直接與通信模塊連接，構(gòu)成激光遙測(cè)實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)，通過(guò)LED實(shí)時(shí)顯示測(cè)距結(jié)果。這樣使得激光測(cè)距系統(tǒng)只需由激光器LD、接收PD和一片集成電路組成即可，提出了橋梁的位移監(jiān)測(cè)技術(shù)方法，并設(shè)計(jì)出一種針對(duì)橋梁的位移監(jiān)測(cè)的具有既便攜、有效又經(jīng)濟(jì)實(shí)用的監(jiān)測(cè)樣機(jī)。 本文基于xil inx公司提供的開(kāi)發(fā)環(huán)境(ise8.2)、和Virtex2P系列XC2VP30的開(kāi)發(fā)版來(lái)設(shè)計(jì)的，提出一種基于方波的利用DCM(數(shù)字時(shí)鐘管理器)檢相的相位式測(cè)距方法；采用三把側(cè)尺頻率分別是30MHz、3MHz、lOkHz，對(duì)應(yīng)的測(cè)尺長(zhǎng)度分別為5米、50米和15000米，對(duì)應(yīng)的精度分別為±0.02米、±0.5米和±5米。設(shè)計(jì)了一套激光測(cè)距全數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)。為了證明本系統(tǒng)的準(zhǔn)確性，另外設(shè)計(jì)了一套利用延時(shí)的方法來(lái)模擬激光光路，經(jīng)過(guò)測(cè)試，證明利用DCM檢相的相位式測(cè)距方法對(duì)于橋梁的位移監(jiān)測(cè)是可行的，測(cè)量精度和測(cè)量結(jié)果也滿足設(shè)計(jì)方案要求。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 信號(hào)處理 激光測(cè)距
上傳時(shí)間： 2013-06-12
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多普勒計(jì)程儀是根據(jù)聲波在水中的多普勒效應(yīng)原理而制成的一種精密測(cè)速和計(jì)算航程的儀器，它是船用導(dǎo)航設(shè)備的重要組成之一。針對(duì)于多普勒計(jì)程儀的核心問(wèn)題——頻率估計(jì)，本文提出了一種基于FPGA實(shí)現(xiàn)的多普勒測(cè)頻方案，它具有抗干擾能力強(qiáng)、運(yùn)算速度快等特點(diǎn)。本論文主要是圍繞系統(tǒng)的測(cè)頻方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開(kāi)的。 本文主要研究工作包括：設(shè)計(jì)和調(diào)試基于FPGA的多普勒測(cè)頻系統(tǒng)的硬件電路；通過(guò)對(duì)測(cè)頻算法的研究，采用VHDL語(yǔ)言設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的測(cè)頻算法和其它接口控制程序，并通過(guò)軟件仿真，測(cè)試設(shè)計(jì)的正確性。 測(cè)頻系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)是本論文工作的主要部分之一，也是基于FPGA的多普勒測(cè)頻系統(tǒng)的核心部分。整個(gè)系統(tǒng)以FPGA作為主處理器，完成系統(tǒng)中所有的數(shù)字信號(hào)處理和外圍接口控制，同時(shí)，基于FPGA豐富的片內(nèi)可編程邏輯資源和外部I/O資源，系統(tǒng)還擴(kuò)展了豐富的通信接口(UART、USB和以太網(wǎng)接口)和顯示電路(LCD和LED)，使系統(tǒng)便于與PC機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換和控制。 系統(tǒng)的軟件實(shí)現(xiàn)是本文工作的另一重要部分。本文通過(guò)對(duì)測(cè)頻算法的研究，完成了基于VHDL實(shí)現(xiàn)的過(guò)零檢測(cè)法和FFT算法，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了對(duì)接收機(jī)信號(hào)的自動(dòng)增益控制、信號(hào)采集和與計(jì)算機(jī)的通信功能等。
標(biāo)簽： FPGA 多普勒 測(cè)頻 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著信息技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理已經(jīng)逐漸發(fā)展成一門關(guān)鍵的技術(shù)科學(xué)。圖像處理作為一種重要的現(xiàn)代技術(shù)，己經(jīng)在通信、航空航天、遙感遙測(cè)、生物醫(yī)學(xué)、軍事、信息安全等領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。圖像處理特別是高分辨率圖像實(shí)時(shí)處理的實(shí)現(xiàn)技術(shù)對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展具有深遠(yuǎn)意義。另外，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA和高效率硬件描述語(yǔ)言Verilog HDL的結(jié)合，大大變革了電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，加速了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)程，為圖像壓縮系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)提供了硬件支持和軟件保障。 本文主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容： (1)結(jié)合某工程的具體需求，設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的圖像壓縮系統(tǒng)，核心硬件選用XILINX公司的Virtex-Ⅱ Pro系列FPGA芯片，存儲(chǔ)器件選用MICRON公司的MT48LC4M16A2SDRAM，圖像壓縮的核心算法選用近無(wú)損壓縮算法JPEG-LS。 (2)用Verilog硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)了JPEG-LS標(biāo)準(zhǔn)中的基本算法，為課題組成員進(jìn)行算法改進(jìn)提供了有力支持。 (3)用Verilog硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了SDRAM控制器模塊，使核心壓縮模塊能夠方便靈活地訪問(wèn)片外存儲(chǔ)器。 (4)構(gòu)建了圖像壓縮系統(tǒng)的測(cè)試平臺(tái)，對(duì)實(shí)現(xiàn)的SDRAM控制器模塊和JPEG-LS基本算法模塊進(jìn)行了軟件仿真測(cè)試和硬件測(cè)試，驗(yàn)證了其功能的正確性。
標(biāo)簽： FPGA 圖像壓縮系統(tǒng)
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FPGA是一種可通過(guò)用戶編程來(lái)實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字電路的集成電路器件。用FPGA設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)有設(shè)計(jì)靈活、低成本，低風(fēng)險(xiǎn)、面市時(shí)間短等好處。本課題在結(jié)合國(guó)際上FPGA器件方面的各種研究成果基礎(chǔ)上，對(duì)FPGA器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的探討，重點(diǎn)對(duì)FPGA的互連結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析與優(yōu)化。FPGA器件速度和面積上相對(duì)于ASIC電路的不足很大程度上是由可編程布線結(jié)構(gòu)造成的，F(xiàn)PGA一般用大量的可編程傳輸管開(kāi)關(guān)和通用互連線段實(shí)現(xiàn)門器件的連接，而全定制電路中僅用簡(jiǎn)單的金屬線實(shí)現(xiàn)，傳輸管開(kāi)關(guān)帶來(lái)很大的電阻和電容參數(shù)，因而速度要慢于后者。這也說(shuō)明，通過(guò)優(yōu)化可編程連接方式和布線結(jié)構(gòu)，可大大改善電路的性能。本文研究了基于SRAM編程技術(shù)的FPGA器件中邏輯模塊、互連資源等對(duì)FPGA性能和面積的影響。論文中在介紹FPGA器件的體系構(gòu)架后，首先對(duì)開(kāi)關(guān)矩陣進(jìn)行了研究，結(jié)合Wilton開(kāi)關(guān)矩陣和Disioint開(kāi)關(guān)矩陣的特點(diǎn)，得到一個(gè)連接更加靈活的開(kāi)關(guān)矩陣，提高了FPGA器件的可布線性，接著本課題中又對(duì)通用互連線長(zhǎng)度、通用互連線間的連接方式和布線通道的寬度等進(jìn)行了探討，并針對(duì)本課題中的FPGA器件，得出了一套適合于中小規(guī)模邏輯器件的通用互連資源結(jié)構(gòu)，仿真顯示新的互連方案有較好的速度和面積性能，在互連資源的面積和性能上達(dá)到一個(gè)很好的折中。 接下來(lái)課題中對(duì)FPGA電路的可編程邏輯資源進(jìn)行了研究，得到了一種邏輯規(guī)模適中的粗粒度邏輯塊簇，該邏輯塊簇采用類似Xilinx 公司的FPGA產(chǎn)品的LUT加觸發(fā)器結(jié)構(gòu)，使邏輯塊簇內(nèi)部基本邏輯單元的聯(lián)系更加緊密，提高了邏輯資源的功能和利用率。隨后我們還研究了IO模塊數(shù)目的確定和分布式SRAM結(jié)構(gòu)中編程電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并簡(jiǎn)單介紹了SRAM單元的晶體管級(jí)設(shè)計(jì)原理。最后，在對(duì)FPGA構(gòu)架研究基礎(chǔ)上，完成了一款FPGA電路的設(shè)計(jì)并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電路測(cè)試方案，該課題結(jié)合CETC58研究所的一個(gè)重要項(xiàng)目進(jìn)行，目前已成功通過(guò)CSMC0.6μm 2P2M工藝成功流片，測(cè)試結(jié)果顯示其完全達(dá)到了預(yù)期的性能。
標(biāo)簽： SRAM FPGA 器件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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一般由信源發(fā)出的數(shù)字基帶信號(hào)含有豐富的低頻分量，甚至直流分量，這些信號(hào)往往不宜直接用于傳輸，易產(chǎn)生碼間干擾進(jìn)而直接影響傳輸?shù)目煽啃裕蚨獙?duì)其進(jìn)行編碼以便傳輸。傳統(tǒng)的井下信號(hào)在傳輸過(guò)程中普遍采用曼徹斯特碼的編解碼方式，而該方式的地面解碼電路復(fù)雜。FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)作為一種新興的可編程邏輯器件，具有較高的集成度，能將編解碼電路集成在一片芯片上，而HDB3碼(三階高密度雙極性碼)具有解碼規(guī)則簡(jiǎn)單，無(wú)直流，低頻成份少，可打破長(zhǎng)連0和提取同步方便等優(yōu)點(diǎn)。基于上述情況，本文提出了基于FPGA的}tDB3編譯碼設(shè)計(jì)方案。 該研究的總體設(shè)計(jì)方案包括用MATLAB進(jìn)行HDB3編譯碼算法的驗(yàn)證，基于FPGA的HDB3碼編譯碼設(shè)計(jì)與仿真，結(jié)果分析與比較三大部分。為了保證該設(shè)計(jì)的可靠性，首先是進(jìn)行編譯碼的算法驗(yàn)證；其次通過(guò)在FPGA的集成設(shè)計(jì)環(huán)境QuartusⅡ軟件中完成HDB3碼的編譯、綜合、仿真等步驟，通過(guò)下載電纜下載到特定的FPGA芯片上，用邏輯分析儀進(jìn)行時(shí)序仿真；最后將算法驗(yàn)證結(jié)果與仿真結(jié)果作一對(duì)比，分析該研究的可行性與可靠性。 研究表明，基于FPGA的HDB3編譯碼設(shè)計(jì)具有體積小，譯碼簡(jiǎn)單，編程靈活，集成度高，可靠等優(yōu)點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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該論文基于NIOS Ⅱ軟核處理器和Altera的FPGA技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種便攜式的振動(dòng)頻譜分析儀，用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障監(jiān)測(cè)和診斷。以SOPC技術(shù)為手段，將信號(hào)采集和信號(hào)處理電路通過(guò)可編程片上系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是將對(duì)ADC的控制、數(shù)字信號(hào)的濾波、快速傅立葉變換的設(shè)計(jì)，通過(guò)FPGA芯片集成在一起，以NIOS Ⅱ來(lái)完成32位CPU的狀態(tài)控制功能。工程機(jī)械、汽車車輛中都存在諸如發(fā)動(dòng)機(jī)類的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，這類設(shè)備的異常振動(dòng)往往會(huì)影響正常工作，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)各種重大事故，該分析儀可以實(shí)時(shí)地或定期地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱等旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行振動(dòng)頻譜分析和監(jiān)測(cè)，運(yùn)用于民用機(jī)械能產(chǎn)生非常好的經(jīng)濟(jì)效益。 該論文從四個(gè)方面進(jìn)行了研究工作。其一，利用FPGA對(duì)ADC芯片的工作進(jìn)行控制，使其在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)與DSP模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并對(duì)ADC各引腳時(shí)序進(jìn)行控制，使兩者協(xié)調(diào)同步工作，編制了相應(yīng)的VHDL語(yǔ)言程序。其二，采用SOPC Builder設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了基于NIOS Ⅱ的32位CPU軟核，創(chuàng)建了相應(yīng)的C/C++和匯編的宏代碼，使得軟件可以訪問(wèn)用戶自定義邏輯。對(duì)頂層設(shè)計(jì)產(chǎn)生的VHDL的RTL代碼和仿真文件進(jìn)行了綜合、編譯適配以及仿真。其三，配合Matlab和DSP Builder的強(qiáng)大功能進(jìn)行DSP模塊設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出了FIR和FFT等功能模塊，并且添加到SOPC系統(tǒng)中，使其可以由NIOS Ⅱ很容易的調(diào)用。其四，在NIOS Ⅱ系統(tǒng)中添加了uC/OS Ⅱ操作系統(tǒng)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且降低了開(kāi)發(fā)難度，提高了系統(tǒng)升級(jí)的能力。由于整個(gè)設(shè)計(jì)是基于FPGA開(kāi)發(fā)的，所以該系統(tǒng)包括了所有FPGA系統(tǒng)的特點(diǎn)，包括并行的DSP處理、在系統(tǒng)可編程、升級(jí)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，極易使設(shè)計(jì)產(chǎn)品化。
標(biāo)簽： FPGA 便攜式 振動(dòng)頻譜 分析儀
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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