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基于ARM的電腦繡花機監(jiān)控系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)

電腦繡花機是當代最先進的繡花機械，隨著人們對刺繡品質量的追求以及刺繡品需求量的增加，高性能的電腦繡花機越來越受到市場的推崇，用戶對CAN(現(xiàn)場總線)、遠程控制、海量USB存儲、彩色LCD顯示等技術在新型電腦繡花機中的應用有了新的需求。然而，國內電腦繡花機監(jiān)控系統(tǒng)平臺由于存在技術上的困難或成本上的障礙而使這些功能難以實現(xiàn)。隨著電腦的不斷發(fā)展和電子產(chǎn)品成本的不斷降低，采用先進架構和體系的處理器，加上相應的實時操作系統(tǒng)進行任務管理，就能大大提高電腦繡花機監(jiān)控系統(tǒng)的性能。本文設計了一種電腦繡花機監(jiān)控系統(tǒng)，在詳細分析電腦繡花機工作原理和功能需求的基礎上，采用ARM處理器與μC/OS-Ⅱ實時操作系統(tǒng)構建了監(jiān)控系統(tǒng)平臺，實現(xiàn)了實時操作系統(tǒng)任務管理、網(wǎng)絡通信、USB設備讀寫、花樣圖案預覽等功能，具體工作如下： (1)在介紹電腦繡花機的工作原理以及分析電腦繡花機監(jiān)控系統(tǒng)性能需求的基礎上，構建了基于ARM7核的嵌入式處理器與μC/OS-Ⅱ實時操作系統(tǒng)的監(jiān)控系統(tǒng)平臺，并給出了系統(tǒng)的整體設計方案。 (2)根據(jù)電腦繡花機監(jiān)控系統(tǒng)的整體設計方案，設計實現(xiàn)了系統(tǒng)的硬件電路，處理器采用ST公司生產(chǎn)的具有ARM7核的STR710FZ2T6，利用STR710FZ2T6的外部存儲器接口的三個BANK，分別設計實現(xiàn)了以太網(wǎng)通信接口、USB設備讀寫接口以及彩色LCD實現(xiàn)接口等。 (3)在系統(tǒng)的接口電路設計方面，采用以太網(wǎng)控制芯片CS8900A使其通過ISA總線與系統(tǒng)處理器相連，構建了以太網(wǎng)通信接口，負責遠程傳輸數(shù)據(jù)(花樣文件)控制信息等；利用LJSB主從控制器SL811HS，在處理器STR710FZ2rr6的控制下設計實現(xiàn)了對海量USB設備讀寫的USB接口，負責讀寫在U盤上的花樣文件以及其它的數(shù)據(jù)信息；利用5.6英寸的彩色液晶屏及其控制板QD-13設計實現(xiàn)了監(jiān)控系統(tǒng)的LCD顯示接口，系統(tǒng)處理器通過控制QD-13向LCD寫入要顯示的圖案以及文字數(shù)據(jù)；組建了一個基于CAN通信的安全檢測模塊，主要包括電源檢測以及斷線檢測等。監(jiān)控系統(tǒng)的CAN節(jié)點利用系統(tǒng)處理器自帶的CAN模塊結合TI的CAN收發(fā)器sn65hvd230實現(xiàn)，電源檢測節(jié)點、斷線檢測節(jié)點以及運動控制系統(tǒng)交互的CAN節(jié)點的控制器采用Microchip公司的帶有CAN模塊的18系列單片機PIC18F4680，CAN收發(fā)器采用該公司的MCP2551芯片。 (4)設計實現(xiàn)了基于μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)的軟件，包括兩個部分，一是功能接口的驅動程序，另一個是操作系統(tǒng)中的應用程序軟件。驅動程序負責控制相應功能接口的運行，操作系統(tǒng)中的應用程序軟件實現(xiàn)具體的功能應用，例如TCP/IP協(xié)議棧以及USB協(xié)議的實現(xiàn)等。 (5)整合了系統(tǒng)各個功能模塊，并做出監(jiān)控系統(tǒng)的PCB板，利用ADS開發(fā)環(huán)境進行系統(tǒng)的整體調試，給出了系統(tǒng)的運行效果，實驗表明監(jiān)控系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能良好。 最后，文章分析了電腦繡花機的監(jiān)控系統(tǒng)需要改進的地方，并對電腦繡花機監(jiān)控系統(tǒng)未來發(fā)展趨勢作出了展望。

標簽： ARM 電腦繡花機 監(jiān)控系統(tǒng)

上傳時間： 2013-05-25

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基于ARM的井下網(wǎng)絡分站的設計

本文設計的井下網(wǎng)絡分站作為“煤礦安全自動檢測、監(jiān)控及管理系統(tǒng)”的一個重要的組成部分，以ARM微控制器為核心，以操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ為操作平臺，采用TCP/IP協(xié)議棧實現(xiàn)了分站的網(wǎng)絡通信功能，很好的解決了當前煤礦企業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議不一致的問題。 在硬件方面，嚴格按照《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術要求》完成了監(jiān)控分站的總體硬件設計，并通過驅動網(wǎng)卡芯片RTL8019AS實現(xiàn)了以太網(wǎng)連接。選用PHILIPS的32位ARM芯片LPC2214作為分站的控制芯片，它帶有16KB的靜態(tài)RAM和256KB的高速FLASH，包含8路10位A/D，還有多個串行接口，可使用的GPIO高達76個(使用了外部存儲器)，很好了滿足了分站外接傳感器的多樣化要求。在人機對話方面，系統(tǒng)擴展了128×64的液晶和1×4的鍵盤。在通信方面，采用TCP/IP協(xié)議與地面主機進行通信，將各種參數(shù)傳送到地面主機進行復雜的運算處理。 在軟件方面，介紹了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的移植過程，并在此基礎上分析了TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)；制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換格式；通信過程中采用了標準的TCP/IP協(xié)議；詳細介紹了幾個主要程序模塊的編程思路，如LCD顯示、外部輸入頻率信號的計數(shù)及數(shù)據(jù)存儲，并給出了在實際編程過程中遇到的問題及解決方法。 本監(jiān)控分站根據(jù)《本質安全型“i”》標準將外部接入設備和分站作了電氣隔離，該分站具有2路A/D數(shù)據(jù)采集；6路光電隔離數(shù)字量輸入；2路光電隔離數(shù)字量輸出對外部設備進行遠程管理和控制；人機接口提供人機交互界面，提供按鍵操作和數(shù)據(jù)顯示；RS485通信接口負責與外界設備進行通信；網(wǎng)絡通信接口負責為各種監(jiān)測監(jiān)控系統(tǒng)提供兼容的接入接口；非易失性鐵電存儲器作為數(shù)據(jù)存儲區(qū)以保證掉電后存儲數(shù)據(jù)不丟失。

標簽： ARM 網(wǎng)絡 分

上傳時間： 2013-04-24

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保密通信中RS編解碼的FPGA實現(xiàn)

由于信道中存在干擾,數(shù)字信號在信道中傳輸?shù)倪^程中會產(chǎn)生誤碼.為了提高通信質量,保證通信的正確性和可靠性,通常采用差錯控制的方法來糾正傳輸過程中的錯誤.本文的目的就是研究如何通過差錯控制的方法以提高通信質量,保證傳輸?shù)恼_性和可靠性.重點研究一種信道編解碼的算法和邏輯電路的實現(xiàn)方法,并在硬件上驗證,利用碼流傳輸?shù)臏y試方法,對設計進行測試.在以上的研究基礎之上,橫向擴展和課題相關問題的研究,包括FPGA實現(xiàn)和高速硬件電路設計等方面的研究. 糾錯碼技術是一種通過增加一定的冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法.RS碼是一種典型的糾錯碼,在線性分組碼中,它具有最強的糾錯能力,既能糾正隨機錯誤,也能糾正突發(fā)錯誤.在深空通信,移動通信以及數(shù)字視頻廣播等系統(tǒng)中具有廣泛的應用,隨著RS編碼和解碼算法的改進和相關的硬件實現(xiàn)技術的發(fā)展,RS碼在實際中的應用也將更加廣泛. 在研究中,對所研究的問題進行分解,集中精力研究課題中的重點和難點,在各個模塊成功實現(xiàn)的基礎上,成功的進行系統(tǒng)組合,協(xié)調各個模塊穩(wěn)定的工作. 在本文中的EDA設計中,使用了自頂向下的設計方法,編解碼算法每一個子模塊分開進行設計,最后在頂層進行元件例化,正確實現(xiàn)了編碼和解碼的功能. 本文首先介紹相關的數(shù)字通信背景；接著提出糾錯碼的設計方案,介紹RS(31,15)碼的編譯碼算法和邏輯電路的實現(xiàn)方法,RTL代碼編寫和邏輯仿真以及時序仿真,并討論了FPGA設計的一般性準則以及高速數(shù)字電路設計的一些常用方法和注意事項；最后設計基于FPGA的硬件電路平臺,并利用靜態(tài)和動態(tài)的方法對編解碼算法進行測試. 通過對編碼和解碼算法的充分理解,本人使用Verilog HDL語言對算法進行了RTL描述,在Altera公司Cyclone系列FPGA平臺上面實現(xiàn)了編碼和解碼算法. 其中,編碼的最高工作頻率達到158MHz,解碼的最高工作頻率達到91MHz.在進行硬件調試的時候,整個系統(tǒng)工作在30MHz的時鐘頻率下,通過了硬件上的靜態(tài)測試和動態(tài)測試,并能夠正確實現(xiàn)預期的糾錯功能.

標簽： FPGA 保密通信 RS編解碼

上傳時間： 2013-07-01

上傳用戶：liaofamous

FPGA在雷達信號處理中的設計與應用

　　本文首先介紹了利用FPGA設計數(shù)字電路系統(tǒng)的流程和雷達數(shù)字信號處理的主要內容?！　≡诘诙轮兄饕U述了FIR數(shù)字濾波器的窗函數(shù)設計方法，并應用FIR濾波器設計數(shù)字動目標顯示和數(shù)字動目標檢測系統(tǒng)；脈沖壓縮處理是現(xiàn)代雷達信號處理的一個重要組成部分，線性調頻信號和二相巴克碼的脈沖壓縮處理方法在第三章做了重點描述?！　yclone系列芯片是高性價比，基于1.5V、0.13um采用銅制層的SRAM工藝。它是第一種支持配置數(shù)據(jù)解壓的FPGA芯片。論文設計的最后部分是利用Altera公司Cyclone系列FPGA芯片EP1C6F256C6和EPCS4配置芯片設計設計SD轉換器，在QuartusⅡ4.0下采用VHDL語言和邏輯電路圖結合的設計方法，經(jīng)過仿真并最終實現(xiàn)了硬件設計?！　≡O計結果表明電路性能可靠，SD轉換的精度較高，完全滿足設計的要求。

標簽： FPGA 雷達信號處理 中的設計

上傳時間： 2013-06-26

上傳用戶：華華123

JPEG2000標準中算術編碼的FPGA設計與碼率控制算法的研究

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用領域。JPEG2000算法非常復雜，圖像編碼過程占用了大量的處理器時間開銷和內存開銷，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容，對加快編碼速度從而擴展其應用領域有重要的意義。 本文的研究主要包括兩方面的內容，其一是JPEG2000算術編碼器算法的研究與硬件設計，其二是JPEG2000碼率控制算法的研究與優(yōu)化算法的設計。在研究算術編碼器過程中，首先研究了JPEG2000中基于上下文的MQ算術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，并在不影響關鍵路徑的情況下通過對算術編碼步驟優(yōu)化采用硬件描述語言對算術編碼器進行了設計，并通過了功能仿真與綜合。實驗證明該設計不但編碼速度快，而且流水線短，硬件設計的復雜度低且易于控制。 在研究碼率控制算法過程中，首先結合率失真理論建立了算法的數(shù)學模型，并驗證了該算法的有效性，之后深入分析了該數(shù)學模型的實現(xiàn)流程，找出影響算法效率的關鍵路徑。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。

標簽： JPEG 2000 FPGA 標準

上傳時間： 2013-07-13

上傳用戶：long14578

OFDM系統(tǒng)中信道均衡的技術研究及基于FPGA的實現(xiàn)

最新的研究進展是OFDM的出現(xiàn)，并且在2000年出現(xiàn)了第一個采用此技術的無線標準(HYPERLAN-Ⅱ)。由于它與TDMA及CDMA相比能處理更高數(shù)據(jù)速率，因此可以預想在第四代系統(tǒng)中也將使用此技術。 寬帶應用和高速率數(shù)據(jù)傳輸是OFDM調制/多址技術通信系統(tǒng)的重要特征之一。作者通過參與國家863計劃項目“OFDM通信系統(tǒng)”一年以來的研發(fā)工作，對OFDM通信系統(tǒng)及相關技術有了深入的理解，積累了大量實際經(jīng)驗，并在相關工作中取得了部分研究成果。 另一方面，關于寬帶自適應均衡技術的研究在近年來也引起了廣泛的關注。它是補償信道畸變的重要的技術之一。作者通過參與該項目FPGA部分的開發(fā)與調試工作，基于單片F(xiàn)PGA實現(xiàn)了均衡部分；此外，作者在頻域自適應均衡算法方面也取得了一些理論成果。 本文的主體部分就是根據(jù)上述工作的內容展開的。 首先介紹了本課題相關技術的發(fā)展情況，主要包括：OFDM系統(tǒng)的技術原理、技術優(yōu)勢、歷史和現(xiàn)狀，均衡技術的特點和發(fā)展等。末尾敘述了本課題的來源和研究意義，并簡介了作者的主要工作和貢獻。確定將WSSUS分布和瑞利衰落作為本文研究的信道模型。主要分析了常用的時域均衡器，均是單載波非擴頻數(shù)字調制中常用到的均衡器和均衡算法，為接下來的進一步研究作理論參考。 接著，論述了均衡必須用到的信道估計技術。重點就該方案的核心算法(頻域均衡算法)進行了數(shù)學上進行了較深入的研究，建立系統(tǒng)模型，并據(jù)此推導了三種頻域均衡的算法：頻域消除HICI，Gauss-Seidel迭代算法，頻域線性內插。采用WSSUS信道模型進行了計算機仿真，得出了采用這些均衡算法在不同條件下的性能曲線。并且系統(tǒng)地、有重點地對該方案的原理和實質進行了較深入的討論。歸納比較了各種算法的算法復雜度和能達到的性能，并且結合信道糾錯編解碼進行了細致的分析。進一步嘗試設計了無線局域網(wǎng)OFDM系統(tǒng)的設計，采用典型的歐洲Hyperlan2系統(tǒng)為例，把研究成果引入到實際的整個系統(tǒng)中來看。結合具體的系統(tǒng)指出了該均衡算法在抗衰落和相位偏移方面的應用。 最后，描述了利用Xilinx的xc2v3000-4FG676型號芯片針對OFDM系統(tǒng)實現(xiàn)頻域自適應均衡的方法，主要給出了設計方法、時序仿真結果和處理速度估值等；并結合最新的FPGA發(fā)展動態(tài)和特點，對基于FPGA實現(xiàn)其他均衡算法的升級空間進行了討論。 本文的結束語中，對作者在本文中所作貢獻進行了總結，并指出了仍有待深入研究的幾個問題。

標簽： OFDM FPGA 信道

上傳時間： 2013-04-24

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FPGA用于160Gbs高速光纖通信系統(tǒng)中PMD補償?shù)难芯?/a>

標簽： FPGA 160 Gbs PMD

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：suxuan110425

高速FPGA在激光回波檢測中的應用

激光測距是激光技術在軍事上最早和最成熟的應用，自1961．年美國休斯飛機公司研制成功世界上第一臺激光測距機之后，激光測距技術發(fā)展迅速。如今，它已經(jīng)被廣泛運用于軍用領域和民用領域。為了進一步提高我國激光測距水平，研制更高性能激光測距機依然是我國國防科技研究中的重要課題之一。其中，測距精度是激光測距機的一個重要參數(shù)。而激光測距機能否準確的檢測激光回波信號將直接影響測距精度。 脈沖激光測距系統(tǒng)主要包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、激光回波探測子系統(tǒng)、回波檢測與主控子系統(tǒng)、終端顯示子系統(tǒng)等組成。其中設計高精度激光回波檢測與主控子系統(tǒng)是實現(xiàn)高精度激光測距的核心問題。傳統(tǒng)激光回波檢測與主控子系統(tǒng)通常采用分立元件和小規(guī)模集成電路設計，電路復雜且精度較低。隨著數(shù)字電路設計技術的發(fā)展，已出現(xiàn)大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷﨔PGA(現(xiàn)場可編程門陣列)和CPLD(復雜可編程邏輯器件)。采用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立元件和小規(guī)模集成電路來設計激光回波檢測與主控子系統(tǒng)，不僅提高了回波檢測精度，同時簡化了整個測距系統(tǒng)的設計。 本文研究了將激光回波信號直接送入FPGA進行檢測的方案。同時，采用這種方案設計了一種激光回波檢測系統(tǒng)，并把它成功運用在一引信項目中。這種方案電路設計簡單，易于實現(xiàn)。在實際應用中，由于激光回波探測子系統(tǒng)只是完成由光信號到電信號的轉換及簡單放大，理論分析和試驗結果均表明，采用該方案進行回波檢測的精度較低，這種回波檢測方法也只能應用在測距精度要求低的項目中。 為了滿足另一高精度測距項目的需要，在FPGA直接進行激光回波檢測方案的基礎上，設計了一種高精度激光回波檢測系統(tǒng)。文中介紹了其實現(xiàn)原理，理論上分析了該系統(tǒng)所能達到的回波檢測精度及整機測距系統(tǒng)的測距精度。與第一種方案相比，該方案引入了超高速數(shù)據(jù)采集電路。由于采樣速率高達lGsps，該方案實現(xiàn)的難點在于如何保證數(shù)據(jù)采集電路的穩(wěn)定工作。文中從總體方案的設計，到器件的選型，硬件電路板的實現(xiàn)等方面做了詳細的闡述，最終完成了系統(tǒng)硬件電路設計。接著介紹了系統(tǒng)程序設計。后面給出了試驗測試結果，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能良好。系統(tǒng)設計中引入的超高速數(shù)據(jù)采集電路有著廣泛的應用，為其他相關設計提供了參考。最后，對全文做了工作總結，并給出了接下來的后續(xù)工作與展望。 本文在高速FPGA對激光回波信號檢測方向取得了一定的成果，為進一步研究提供了參考價值。

標簽： FPGA 激光 回波 中的應用

上傳時間： 2013-06-13

上傳用戶：cy1109

基于XC2S300E芯片的高級加密標準算法的FPGA設計

加密算法一直在信息安全領域起著無可替代的作用,它直接影響著國家的未來和發(fā)展.隨著密碼分析水平、芯片處理能力和計算技術的不斷進步,原有的數(shù)據(jù)加密標準(DES)算法及其變形的安全強度已經(jīng)難以適應新的安全需要,其實現(xiàn)速度、代碼大小和跨平臺性均難以繼續(xù)滿足新的應用需求.在未來的20年內,高級加密標準(AES)將替代DES成為新的數(shù)據(jù)加密標準.高級加密標準算法是采用對稱密鑰密碼實現(xiàn)的分組密碼,支持128比特分組長度及128比特、192比特與256比特可變密鑰長度.無論在反饋模式還是在非反饋模式中使用AES算法,其軟件和硬件對計算環(huán)境的適應性強,性能穩(wěn)定,密鑰建立時間優(yōu)良,密鑰靈活性強.存儲需求量低,即使在空間有限的環(huán)境使用也具備良好的性能.在分析高級加密標準算法原理的基礎上,描述了圈變換及密鑰擴展的詳細編制原理,用硬件描述語言(VHDL)描述了該算法的整體結構和算法流程.詳細論述了分組密碼的兩種運算模式(反饋模式和非反饋模式)下算法多種體系結構的實現(xiàn)原理,重點論述了基本體系結構、循環(huán)展開結構、內部流水線結構、外部流水線結構、混合流水線結構及資源共享結構等.最后在XILINX公司XC2S300E芯片的基礎上,采用自頂向下設計思想,論述了高級加密標準算法的FPGA設計方法,提出了具體模塊劃分方法并對各個模塊的實現(xiàn)進行了詳細論述.圈變換采用內部流水線結構,多個圈變換采用資源共享結構,密鑰調度與加密運算并行執(zhí)行.占用芯片面積及引腳資源較少,在芯片選型方面具有很好的適應性.

標簽： S300 300E FPGA 300

上傳時間： 2013-06-20

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卷積碼在CDMA2000中的應用及其譯碼器FPGA實現(xiàn)

數(shù)字信息在有噪聲的信道中傳輸時，受到噪聲的影響，誤碼總是不可避免的。根據(jù)香農信息理論，只要使Es/N0足夠大，就可以達到任意小的誤碼率。采用差錯控制編碼，即信道編碼技術，可以在一定的Es/N0條件下有效地降低誤碼率。按照對信息元處理方式不同，信道編碼分為分組碼與卷積碼兩類。卷積碼的k0和n0較小，實現(xiàn)最佳譯碼與準最佳譯碼更加容易。卷積碼運用廣泛，被ITU選入第三代移動通信系統(tǒng)，作為包括WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA在內的信道編碼的標準方案。 本文研究了CDMA2000業(yè)務通道中的幀結構，對CDMA2000系統(tǒng)中的卷積碼特性及維特比譯碼的性能限進行了分析，并基于MATLAB平臺做了相應的譯碼性能仿真。我們設計了一種可用于CDMA2000通信系統(tǒng)的通用、高速維特比譯碼器。該譯碼器在設計上具有以下創(chuàng)新之處：(1)采用通用碼表結構，支持可變碼率；幀控制模塊和頻率控制器模塊的設計中采用計數(shù)器、定時器等器件實現(xiàn)了可變幀長、可變數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)幀處理方式。(2)結合流水線結構思想，利用四個ACS模塊并行運行，加快數(shù)據(jù)處理速度；在ACS模塊中，將路徑度量值存貯器的存儲結構進行優(yōu)化，防止數(shù)據(jù)讀寫的阻塞，縮短存儲器讀寫時間，使譯碼器的處理速度更快。(3)為了防止路徑度量值和幸存路徑長度的溢出，提出了保護處理策略。我們還將設計結果在APEXEP20K30E芯片上進行了硬件實現(xiàn)。該譯碼器芯片具有可變的碼率和幀長處理能力，可以運行于40MHZ系統(tǒng)時鐘下，內部最高譯碼速度可達625kbps。本文所提出的維特比譯碼器硬件結構具有很強的通用性和高速性，可以方便地應用于CDMA2000移動通信系統(tǒng)。

標簽： CDMA 2000 FPGA 卷積碼

上傳時間： 2013-06-24

上傳用戶：lingduhanya