本文主要研究一種隔離器高速數(shù)據(jù)通信卡設(shè)計(jì)，并對基于PCI總線的內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊和交換的硬件編程實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的說明，最后在pc機(jī)windows平臺下對數(shù)據(jù)通信卡進(jìn)行吞吐量和穩(wěn)定性的測試。 首先介紹了網(wǎng)絡(luò)安全的現(xiàn)狀以及物理網(wǎng)絡(luò)隔離的原理和重要性，并敘述了網(wǎng)絡(luò)隔離產(chǎn)品的發(fā)展，接著介紹網(wǎng)絡(luò)隔離系統(tǒng)，并提出硬件平臺的總體設(shè)計(jì)方案：重點(diǎn)敘述了網(wǎng)閘內(nèi)外網(wǎng)通訊的硬件核心數(shù)據(jù)通信卡設(shè)計(jì)思路和數(shù)據(jù)的流程，以及基于FPGA的PCI接口外部邏輯設(shè)計(jì)，并對該數(shù)據(jù)通訊卡在windows平臺雙機(jī)之間通訊作了測試，并對測試結(jié)果作了分析。
標(biāo)簽： FPGA PCI 高速數(shù)據(jù) 通信卡
上傳時間： 2013-07-30
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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。針對于多普勒計(jì)程儀的核心問題——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)的測頻方案的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)展開的。 本文主要研究工作包括：設(shè)計(jì)和調(diào)試基于FPGA的多普勒測頻系統(tǒng)的硬件電路；通過對測頻算法的研究，采用VHDL語言設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的測頻算法和其它接口控制程序，并通過軟件仿真，測試設(shè)計(jì)的正確性。 測頻系統(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的多普勒測頻系統(tǒng)的核心部分。整個系統(tǒng)以FPGA作為主處理器，完成系統(tǒng)中所有的數(shù)字信號處理和外圍接口控制，同時，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。本文通過對測頻算法的研究，完成了基于VHDL實(shí)現(xiàn)的過零檢測法和FFT算法，同時也實(shí)現(xiàn)了對接收機(jī)信號的自動增益控制、信號采集和與計(jì)算機(jī)的通信功能等。
標(biāo)簽： FPGA 多普勒 測頻 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時間： 2013-04-24
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遙感圖像在人類生活和軍事領(lǐng)域的應(yīng)用日益廣泛，適合各種要求的遙感圖像編碼技術(shù)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。基于小波變換的內(nèi)嵌編碼技術(shù)已成為當(dāng)前靜止圖像編碼領(lǐng)域的主流，其中就包括基于分層樹集合分割排序(Set Partitioning inHierarchical Trees，SPIHT)的內(nèi)嵌編碼算法。這種算法具有碼流可隨機(jī)獲取以及良好的恢復(fù)圖像質(zhì)量等特性，因此成為實(shí)際應(yīng)用中首選算法。隨著對圖像編碼技術(shù)需求的不斷增長，尤其是在軍事應(yīng)用領(lǐng)域如衛(wèi)星偵察等方面，這種編碼算法亟待轉(zhuǎn)換為可應(yīng)用的硬件編碼器。 在靜止圖像編碼領(lǐng)域，高性能的圖像編碼器設(shè)計(jì)一直是相關(guān)研究人員不懈追求的目標(biāo)。本文針對靜止圖像編碼器的設(shè)計(jì)作了深入研究，并致力于高性能的圖像編碼算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的研究，提出了具有創(chuàng)新性的降低計(jì)算量、存儲量，提高壓縮性能的算法實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并成功應(yīng)用于圖像編碼硬件系統(tǒng)中。這個方案還支持壓縮比在線可調(diào)，即在不改變硬件框架的條件下可按用戶要求實(shí)現(xiàn)16倍到2倍的壓縮，以適應(yīng)不同的應(yīng)用需求。本文所做的工作包括了兩個部分。 1．一種基于行的實(shí)時提升小波變換實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)：該結(jié)構(gòu)同時處理行變換和列變換，并且在圖像邊界采用對稱擴(kuò)展輸出邊界數(shù)據(jù)，使得圖像小波變換時間與傳統(tǒng)的小波變換相比提高了將近2.6倍，提高了硬件系統(tǒng)的實(shí)時性。該結(jié)構(gòu)還合理地利用和調(diào)度內(nèi)部緩沖器，不需要外部緩沖器，大大降低了硬件系統(tǒng)對存儲器的要求。 2．一種采用左遍歷的比特平面并行SPIHT編碼結(jié)構(gòu)：在該編碼結(jié)構(gòu)中，空間定位生成樹采用深度優(yōu)先遍歷方式，比特平面同時處理極大地提高了編碼速度。
上傳時間： 2013-06-17
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通過對UART技術(shù)的研究，提出了一種利用軟件實(shí)現(xiàn)UART的單片機(jī)擴(kuò)展方法，沒有使用任何外圍器件，僅僅利用單片機(jī)的一個I/O端口、一個T/C技術(shù)定時器和一個INT外部中斷并通過軟件編程實(shí)現(xiàn)，節(jié)約了
標(biāo)簽： UART 51系列 單片機(jī) 軟件
上傳時間： 2013-08-02
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隨著現(xiàn)代互聯(lián)網(wǎng)規(guī)模的不斷擴(kuò)大，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)流量迅速增長，傳統(tǒng)的路由器已經(jīng)無法滿足網(wǎng)絡(luò)的交換和路由需求。當(dāng)前，新一代路由器普遍利用了交換式路由技術(shù)，通過使用交換背板以充分利用公共通信鏈路，有效的提高了鏈路的利用率，并使各通信節(jié)點(diǎn)的并行通信成為可能。硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)中結(jié)合了專用網(wǎng)絡(luò)處理器，可編程器件各自的特點(diǎn)，采用了基于ASIC，F(xiàn)PGA，CPLD硬件結(jié)構(gòu)模塊化的設(shè)計(jì)方法。基于ASIC技術(shù)體系的GSR的出現(xiàn)，使得路由器的性能大大提高。但是，這種路由器主要滿足數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)(文字，圖象)的傳送要求，不能解決全業(yè)務(wù)(語音，數(shù)據(jù)，視頻)數(shù)據(jù)傳送的需要。隨著網(wǎng)絡(luò)規(guī)模的擴(kuò)大，矛盾越來越突出，而基于網(wǎng)絡(luò)處理器技術(shù)的新一代路由器，從理論上提出了解決GSR所存在問題的解決方案。 基于網(wǎng)絡(luò)路由器技術(shù)實(shí)現(xiàn)的路由器，采用交換FPGA芯片硬件實(shí)現(xiàn)的方式，對路由器內(nèi)部各種單播、多播數(shù)據(jù)包進(jìn)行路由轉(zhuǎn)發(fā)，實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)路由器與外部數(shù)據(jù)收發(fā)芯片的數(shù)據(jù)通信。本文主要針對路由器內(nèi)部交換FPGA芯片數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)流程的特點(diǎn)，分析研究了傳統(tǒng)交換FPGA所采用的交換算法，針對簡單FIFO算法所產(chǎn)生的線頭阻塞現(xiàn)象，結(jié)合虛擬輸出隊(duì)列(VOQ)機(jī)制及隊(duì)列仲裁算法(RRM)的特點(diǎn)，并根據(jù)實(shí)際設(shè)計(jì)中各外圍接口芯片，給出了一種消除數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)過程中出現(xiàn)的線頭阻塞的iSLIP改進(jìn)算法。針對實(shí)際網(wǎng)絡(luò)單播、多播數(shù)據(jù)包在數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)處理過程的不同，給出了實(shí)際的解決方案。并對FPGA外部SSRAM包緩存帶寬的利用，數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)的包亂序現(xiàn)象及FPGA內(nèi)部環(huán)回?cái)?shù)據(jù)包的處理流程作了分析并提出了解決方案，有效的提高了路由器數(shù)據(jù)交換性能。 根據(jù)設(shè)計(jì)方案所采用的算法的實(shí)現(xiàn)方式，結(jié)合FPGA內(nèi)部部分關(guān)鍵模塊的功能特點(diǎn)及性能要求，給出了交換FPGA內(nèi)部可用BlockRam資源合理的分配方案及部分模塊的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，滿足了實(shí)際的設(shè)計(jì)要求。所有處理模塊均在xilinx公司的FPGA芯片中實(shí)現(xiàn)。
標(biāo)簽： 網(wǎng)絡(luò) 報(bào)文交換 算法 路由器
上傳時間： 2013-04-24
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軟件無線電技術(shù)自20世紀(jì)90年代提出以后，在許多通信系統(tǒng)中得到了廣泛應(yīng)用。本文研究了一種軟件無線電數(shù)字通信系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)，并著重研究了其中中頻處理單元的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。針對實(shí)際應(yīng)用，本文提出了一個基于FPGA和DSP的軟件無線電中頻/基帶數(shù)字化處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案。該系統(tǒng)的特點(diǎn)是所有的中頻信號處理算法全部由軟件實(shí)現(xiàn)，它主要包括高速A/D、超大規(guī)模FPGA芯片、高速DSP芯片和外部存儲器等，其中超大規(guī)模FPGA芯片和高速的DSP芯片是系統(tǒng)的核心。DSP芯片采用的是TI公司的C6416，F(xiàn)PGA芯片采用的是Xilinx公司的XC2V2000FG676，既兼顧速度和靈活性，又具有較強(qiáng)的通用性。 本文根據(jù)“基于FPGA的中頻數(shù)字化處理平臺的建立及若干關(guān)鍵算法的實(shí)現(xiàn)”研究課題，主要完成了軟件無線電通信系統(tǒng)中頻數(shù)字化若干關(guān)鍵算法實(shí)現(xiàn)的任務(wù)，具體包括通用數(shù)字中頻板的設(shè)計(jì)、中頻板上FPGA和DSP、D/A的接口設(shè)計(jì)、各種數(shù)字通信關(guān)鍵技術(shù)（數(shù)字上/下變頻、調(diào)制解調(diào)、信道編譯碼、交織解交織等）的FPGA實(shí)現(xiàn)。本文研究的系統(tǒng)分別在Matlab、ISE、Modelsim、Visual DSP++、ChipScope Pro等軟件中進(jìn)行了仿真和驗(yàn)證，并已交付使用。結(jié)果表明，本文提出的方案正確可行，達(dá)到了預(yù)定要求。本文的工作對其它軟件無線電系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)也具有較大的參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 中頻數(shù)字化 關(guān)鍵算法
上傳時間： 2013-04-24
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隨著集成電路的設(shè)計(jì)規(guī)模越來越大，F(xiàn)PGA為了滿足這種設(shè)計(jì)需求，其規(guī)模也越做越大，傳統(tǒng)平面結(jié)構(gòu)的FPGA無法滿足實(shí)際設(shè)計(jì)需求。首先是硬件設(shè)計(jì)上的很難控制，其次就是計(jì)算機(jī)軟件面臨很大挑戰(zhàn)，所有復(fù)雜問題全部集中到布局布線(P&R)這一步，而實(shí)際軟件處理過程中，P&R所占的時間比例是相當(dāng)大的。為了緩解這種軟件和硬件的設(shè)計(jì)壓力，多層次化結(jié)構(gòu)的FPGA得以采用。所謂層次化就是可配置邏輯單元內(nèi)部包含多個邏輯單元(相對于傳統(tǒng)的單一邏輯單元)，并且內(nèi)部的邏輯單元之間共享連線資源，這種結(jié)構(gòu)有利于減少芯片面積和提高布通率。與此同時，F(xiàn)PGA的EDA設(shè)計(jì)流程也多了一步，那就是在工藝映射和布局之間增加了基本邏輯單元的裝箱步驟，該步驟既可以認(rèn)為是工藝映射的后處理，也可認(rèn)為是布局和布線模塊的預(yù)處理，這一步不僅需要考慮打包，還要考慮布線資源的問題。裝箱作為連接軟件前端和后端之間的橋梁，該步驟對FPGA的性能影響是相當(dāng)大的。 本文通過研究和分析影響芯片步通率的各種因素，提出新的FPGA裝箱算法，可以同時減少裝箱后可配置邏輯單元(CLB)外部的線網(wǎng)數(shù)和外部使用的引腳數(shù)，從而達(dá)到減少布線所需的通道數(shù)。該算法和以前的算法相比較，無論從面積，還是通道數(shù)方面都有一定的改進(jìn)。算法的時間復(fù)雜度仍然是線性的。與此同時本文還對FPGA的可配置邏輯單元內(nèi)部連線資源做了分析，如何設(shè)計(jì)可配置邏輯單元內(nèi)部的連線資源來達(dá)到即減少面積又保證芯片的步通率，同時還可以提高運(yùn)行速度。 另外，本文還提出將電路分解成為多塊，分別下載到各個芯片的解決方案。以解決FPGA由于容量限制，而無法實(shí)現(xiàn)某些特定電路原型驗(yàn)證。該算法綜合考慮影響多塊芯片性能的各個因數(shù)，采用較好的目標(biāo)函數(shù)來達(dá)到較優(yōu)結(jié)果。
上傳時間： 2013-04-24
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GPS全球定位系統(tǒng)是美國國防部為軍事目的而建立的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其主要目的是解決海上、陸地和空中運(yùn)載工具的導(dǎo)航定位問題。GPS作為新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，不僅具有全球、全天候、連續(xù)、高精度導(dǎo)航與定位能力，而且具有優(yōu)良的抗干擾性和保密性。因此，發(fā)展全球定位系統(tǒng)是當(dāng)今導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)代化的一個重要標(biāo)志。在GPS接收機(jī)中，為了得到導(dǎo)航電文并對其進(jìn)行解算，要完成復(fù)雜的信號處理過程。其中，怎樣捕獲到衛(wèi)星信號，并對C/A碼進(jìn)行跟蹤是研制GPS接收機(jī)的重要問題之一。本文在對GPS信號的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的分析后，結(jié)合FPGA的特點(diǎn)，對算法進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化后，給出了相應(yīng)的仿真。內(nèi)容主要包括以下幾個方面： 1.對GPS信號結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生原理進(jìn)行了深入地分析，并對GPS信號的調(diào)制機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)地闡述。 2.在GPS信號的捕獲方面，采用了基于FFT頻域的快速捕獲的方法，即將接收到的GPS信號先利用快速傅立葉變換(FFT)變換到頻域，在頻域完成相應(yīng)的運(yùn)算后，再利用傅立葉反變換(IFFT)變換到時域。從而大大減少了計(jì)算量，加快了信號捕獲的速度，提高了捕獲性能。 3.在C/A碼跟蹤部分，本文采用了非相干延遲鎖定環(huán)對C/A碼進(jìn)行跟蹤。來自載波跟蹤環(huán)路的本地載波將輸入的信號變成基帶信號，然后分別和本地碼的三個不同相位序列進(jìn)行相乘，將相乘結(jié)果進(jìn)行累加，經(jīng)過處理將得到碼相位和當(dāng)前的載波頻率送到載波跟蹤環(huán)路。 4.載波跟蹤環(huán)，本文采用的是科斯塔斯環(huán)。載波跟蹤環(huán)和碼跟蹤環(huán)在結(jié)構(gòu)上相似，故本文只對關(guān)鍵的載波NCO進(jìn)行了仿真。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要是使用FPGA對整個GPS信號的捕獲及C/A碼的跟蹤進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，根據(jù)FPGA的特點(diǎn)，在不改變外部硬件設(shè)計(jì)的前提下，改變相應(yīng)的IP核或相關(guān)的VHDL程序就可對系統(tǒng)進(jìn)行各種優(yōu)化設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同類型的GPS接收機(jī)的不同功能。
上傳時間： 2013-06-27
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號的采集與處理在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等部門得到越來越廣泛的應(yīng)用，這些應(yīng)用中對數(shù)字信號的傳輸速度提出了比較高的要求。傳統(tǒng)的基于ISA總線的信號傳輸效率低，嚴(yán)重制約著系統(tǒng)性能的提高。 PCI總線以其高性能、低成本、開放性、軟件兼容性等眾多優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)今最流行的計(jì)算機(jī)局部總線。但是，由于PCI總線硬件接口復(fù)雜、不易于接入、協(xié)議規(guī)范比較繁瑣等缺點(diǎn)，常常需要專用的接口芯片作為橋接，為了解決這一系列問題，本文提出了一種基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯的實(shí)現(xiàn)方案，支持PCI突發(fā)訪問方式，突發(fā)長度為8至128個雙字長度，核心FPGA芯片采用ALTERA公司的CYCLONE FPGA系列的EP1C6Q240C8，容量為6000個邏輯宏單元，速度為-8，編譯后系統(tǒng)速度可以達(dá)到80MHz，取得了良好的效果。 基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯的核心是PCI接口模塊。在硬件方面，特別討論了PCI接口模塊、地址轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊、外部接口模塊和SRAM DMA控制模塊等五個功能模塊的設(shè)計(jì)方案和硬件電路實(shí)現(xiàn)方法，著重分析了PCI接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸方式，采用模塊化的方法設(shè)計(jì)了內(nèi)部控制邏輯，并進(jìn)行了相關(guān)的時序仿真和邏輯驗(yàn)證，硬件需要軟件的配合才能實(shí)現(xiàn)其功能，因此設(shè)備驅(qū)動程序的設(shè)計(jì)是一個重要部分，論文研究了Windows XP體系結(jié)構(gòu)下的WDM驅(qū)動模式的組成、開發(fā)設(shè)備驅(qū)動程序的工具以及開發(fā)系統(tǒng)實(shí)際硬件的設(shè)備驅(qū)動程序時的一些關(guān)鍵技術(shù)。 本文最后利用基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯中的關(guān)鍵技術(shù)，對PCI數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行了整體方案的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用Altera公司的cyclone Ⅱ系列FPGA實(shí)現(xiàn)。
上傳時間： 2013-05-22
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本論文介紹了幾種編碼和調(diào)制技術(shù)的基本原理和課題的總體實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)分析和討論了滾降系數(shù)可調(diào)的成形濾波、內(nèi)插技術(shù)以及濾波器中乘法器、加法器的實(shí)現(xiàn)方法。通過外部控制器可對FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)的多項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，可支持32.000kbps～4.096Mbps范圍內(nèi)的多速率數(shù)據(jù)傳輸，適用于各種信道限帶性能要求的傳輸系統(tǒng)。本論文使用一片F(xiàn)PGA芯片實(shí)現(xiàn)了信道編碼(包括數(shù)據(jù)加擾、差分編碼、卷積碼、RS碼、交織等)、多種調(diào)制方式(BPSK、QPSK、π/4-QPSK、TC8PSK、16QAM)、成形濾波器、多級內(nèi)插、上變頻器、具有連續(xù)/突發(fā)信號模式的數(shù)據(jù)源。將本論文的成果移植到某單位的信號源研制平臺，基本上可以滿足現(xiàn)階段研制和維修解調(diào)設(shè)備對信號源的需求，因此具有較高的使用價(jià)值。
標(biāo)簽： 編碼 調(diào)制技術(shù)
上傳時間： 2013-07-27
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