目前，數(shù)字信號(hào)處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語音與圖像處理等領(lǐng)域，信號(hào)處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實(shí)現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點(diǎn)，大大推動(dòng)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動(dòng)化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性，在超高速信號(hào)處理和實(shí)時(shí)測控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號(hào)處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點(diǎn)，把FPGA作為整個(gè)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究內(nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理，對(duì)FPGA進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個(gè)控制系統(tǒng)分為三個(gè)部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設(shè)計(jì)。利用4片AD7506和一片AD7862對(duì)64路模擬量進(jìn)行周期采樣，分別設(shè)計(jì)了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進(jìn)行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)。FFT算法在數(shù)字信號(hào)處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的一種設(shè)計(jì)思想，給出了總體實(shí)現(xiàn)框圖。分別設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運(yùn)算單元，存儲(chǔ)器，控制器，并分別進(jìn)行了仿真。重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運(yùn)算速度，降低了運(yùn)算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機(jī)控制器成功地對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲(chǔ)控制模塊的設(shè)計(jì)。利用閃存芯片K9K1G08UOA對(duì)采集處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)控制模塊。 本文對(duì)FFT算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點(diǎn)，把整個(gè)系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。設(shè)計(jì)采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測試結(jié)果表明，此FPGA單片系統(tǒng)可完成對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)的高速采集與處理。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 處理技術(shù)
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H.264作為新一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，相比上一代視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)MPEG2，在相同畫質(zhì)下，平均節(jié)約64﹪的碼流。該標(biāo)準(zhǔn)僅設(shè)定了碼流的語法結(jié)構(gòu)和解碼器結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)靈活性極大，其規(guī)定了三個(gè)檔次，每個(gè)檔次支持一組特定的編碼功能，并支持一類特定的應(yīng)用，因此。H.264的編碼器的設(shè)計(jì)可以根據(jù)需求的不同而不同。 H.264雖然具有優(yōu)異的壓縮性能，但是其復(fù)雜度卻比一般編碼器高的多。本文對(duì)H.264進(jìn)行了編碼復(fù)雜度分析，并統(tǒng)計(jì)了整個(gè)軟件編碼中計(jì)算量的分布。H.264中采用了率失真優(yōu)化算法，提高了幀內(nèi)預(yù)測編碼的效率。在該算法下進(jìn)行幀內(nèi)預(yù)測時(shí)，為了得到一個(gè)宏塊的預(yù)測模式，需要進(jìn)行592次率失真代價(jià)計(jì)算。因此為了降低幀內(nèi)預(yù)測模式選擇的計(jì)算復(fù)雜度，本文改進(jìn)了幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法。實(shí)踐證明，在PSNR值的損失可以忽略不計(jì)的情況下，該算法相比原算法，幀內(nèi)編碼時(shí)間平均節(jié)約60﹪以上，對(duì)編碼的實(shí)時(shí)性有較大幫助。 為了實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)編碼，考慮到FPGA的高效運(yùn)算速度和使用靈活性，本文還研究了H.264編碼器基本檔次的FPGA實(shí)現(xiàn)。首先研究了H.264編碼器硬件實(shí)現(xiàn)架構(gòu)，并對(duì)影響編碼速度，且具有硬件實(shí)現(xiàn)優(yōu)越性的幾個(gè)重要部分進(jìn)行了算法研究和FPGA.實(shí)現(xiàn)。本文主要研究了H.264編碼器中整數(shù)DCT變換、量化、Zig-Zag掃描、CAVLC編碼以及反量化、逆整數(shù)DCT變換等部分。分別對(duì)這些模塊進(jìn)行了綜合和時(shí)序仿真，并將驗(yàn)證后通過的系統(tǒng)模塊下載到Xilinx virtex-Ⅱ Pro的FPGA中，進(jìn)行了在線測試，驗(yàn)證了該系統(tǒng)對(duì)輸入的殘差數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)壓縮編碼的功能。 本文對(duì)H.264編碼器幀內(nèi)預(yù)測模式選擇算法的改進(jìn)，算法實(shí)現(xiàn)簡單，對(duì)軟件編碼的實(shí)時(shí)性有很大幫助。本文對(duì)在單片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)H.264編碼器做出了探索性嘗試，這對(duì)H.264編碼器芯片的設(shè)計(jì)有著積極的借鑒性。
標(biāo)簽： FPGA 264 幀內(nèi)預(yù)測
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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基于RS-485的多點(diǎn)數(shù)據(jù)采集與顯示系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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在團(tuán)簇與激光相互作用的研究中和在團(tuán)簇與加速器離子束的碰撞研究中，需要對(duì)加速器束流或者激光束進(jìn)行脈沖化與時(shí)序同步，同時(shí)用于測量作用產(chǎn)物的探測系統(tǒng)如飛行時(shí)間譜儀(TOF)等要求各加速電場的控制具有一定的時(shí)序匹配。在整個(gè)實(shí)驗(yàn)中，需要用到符合要求的多路脈沖時(shí)序信號(hào)控制器，而且要求各脈沖序列的周期、占空比、重復(fù)頻率等方便可調(diào)。為此，本論文基于FPGA設(shè)計(jì)完成了一款多路脈沖時(shí)序控制電路。 本文基于Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片EPlC3T100C8，設(shè)計(jì)出了一款可以同時(shí)輸出8路脈沖序列、各脈沖序列之間具有可調(diào)高精度延遲、可調(diào)脈沖寬度及占空比等。論文討論了FPGA芯片結(jié)構(gòu)及開發(fā)流程，著重討論了較高頻率脈沖電路的可編程實(shí)現(xiàn)方法，以及如何利用VHDL語言實(shí)現(xiàn)硬件電路軟件化設(shè)計(jì)的技巧與方法，給出了整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理與實(shí)現(xiàn)。討論了高精密電源的PWM技術(shù)原理及實(shí)現(xiàn)，并由此設(shè)計(jì)了FPGA所需電源系統(tǒng)。給出了配置電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)通信及接口電路的實(shí)現(xiàn)。開發(fā)了上層控制軟件來控制各路脈沖時(shí)序及屬性。 該電路工作頻率200MHz，輸出脈沖最小寬度可達(dá)到10ns，最大寬度可達(dá)到us甚至ms量級(jí)。可以同時(shí)提供l路同步脈沖和7路脈沖，并且7路脈沖相對(duì)于同步脈沖的延遲時(shí)間可調(diào)，調(diào)節(jié)步長為5ns。
上傳時(shí)間： 2013-06-15
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多功能EDA仿真/教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)產(chǎn)品簡介北京普立華電子科技有限公司研發(fā)部提供核心模塊-單片機(jī)系統(tǒng)核心模塊－CPLD核心模塊－FP
標(biāo)簽： EDA 多功能 仿真 教學(xué)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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SmartSOPC 多功能教學(xué)實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)――產(chǎn)品特性及技術(shù)參數(shù)概述：SmartSOPC 多功能教學(xué)實(shí)驗(yàn)開發(fā)平臺(tái)集眾多種功能于一體，是SOPC
標(biāo)簽： SmartSOPC 多功能 教學(xué)實(shí)驗(yàn) 開發(fā)平臺(tái)
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數(shù)控系統(tǒng)在工礦領(lǐng)域已得到廣泛應(yīng)用，計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)通過對(duì)數(shù)字化信息的處理和運(yùn)算，并轉(zhuǎn)化成脈沖信號(hào)，實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的控制，進(jìn)而控制數(shù)控機(jī)床動(dòng)作和零件加工。隨著嵌入式技術(shù)的發(fā)展，我們可以設(shè)計(jì)規(guī)模更小，成本更低，功能更特定的嵌入式系統(tǒng)來完成傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)數(shù)控系統(tǒng)所完成的工作。 步進(jìn)電機(jī)以其精度高、控制靈活、定位準(zhǔn)確、起停迅速、工作可靠、能直接接受數(shù)字信號(hào)的特點(diǎn)，成為數(shù)控系統(tǒng)中的重要執(zhí)行部件。然而根據(jù)步進(jìn)電機(jī)的特性，必須要采取適當(dāng)而有效的升降速控制策略，特別是在多電機(jī)連動(dòng)的系統(tǒng)中，對(duì)多個(gè)電機(jī)連動(dòng)的速度控制和脈沖分配也很值得研究。在本文中作者將介紹一種三軸連動(dòng)的速度控制和脈沖分配的優(yōu)化算法，以及其在基于FPGA和ARM配合的高速數(shù)控雕刻機(jī)控制系統(tǒng)中的實(shí)現(xiàn)。 在本文中還可以看見，為了減小本系統(tǒng)中主控MCU的壓力，作者還將利用FPGA來設(shè)計(jì)一個(gè)針對(duì)多電機(jī)連動(dòng)的速度控制和脈沖分配優(yōu)化算法的外圍定制控制器。 最終實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，作者所提出的優(yōu)化算法及其在本系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案，完全達(dá)到客戶所提出的高速數(shù)控雕刻機(jī)控制系統(tǒng)的各項(xiàng)設(shè)計(jì)性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)控 步進(jìn)電機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-02
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現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)廣泛采用脈沖壓縮技術(shù)，用以解決作用距離與分辨能力之間的矛盾。脈沖壓縮是指雷達(dá)通過發(fā)射寬脈沖，保證足夠的最大作用距離，而接收時(shí)，采用相應(yīng)的脈沖壓縮法獲得窄脈沖以提高距離分辨率的過程。同時(shí)，數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)的迅猛發(fā)展和廣泛應(yīng)用，為雷達(dá)脈沖壓縮處理的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)提供了可能。 本文主要研究雷達(dá)多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)。在匹配濾波理論的指導(dǎo)下，成功研制了基于FPGAEP1K100QC208-1和4片高性能ADSP21160M的多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)。該系統(tǒng)可處理時(shí)寬在42μs以內(nèi)、帶寬在5MHz以下的線性調(diào)頻信號(hào)(LFM)，非線性調(diào)頻信號(hào)(NLFM)和Taylor四相碼信號(hào)，且技術(shù)指標(biāo)完全滿足實(shí)用系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求。 本文完成的主要工作和創(chuàng)新之處有：(1)基于雙通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器AD10242設(shè)計(jì)高精度數(shù)據(jù)采集電路，為整個(gè)脈壓系統(tǒng)的工作提供必要的條件。完成了前端模擬信號(hào)輸入電路的優(yōu)化和差分輸入時(shí)鐘的產(chǎn)生，以實(shí)現(xiàn)高精度采樣。 (2)根據(jù)協(xié)議和脈壓系統(tǒng)的工作要求，以基于FPGAEP1K100QC208完成系統(tǒng)控制，使整個(gè)脈壓系統(tǒng)正確穩(wěn)定地工作。同時(shí)以該FPGA生成雙口RAM，實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)暫存，以匹配采樣速率和脈壓系統(tǒng)頻率。 (3)設(shè)計(jì)基于4片高性能ADSP21160M的緊耦合并行處理系統(tǒng)，以完成多波形頻域數(shù)字脈沖壓縮的全部運(yùn)算工作。4片DSP共享外部總線，且各DSP以鏈路口互連，進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。各DSP還使用一個(gè)鏈路口連接到接口板DSP，將脈壓結(jié)果送出。 (4)以一片ADSP21160M和一片EP1K100QC208為核心，設(shè)計(jì)輸出板電路，完成數(shù)據(jù)對(duì)齊、求模和數(shù)據(jù)向下一級(jí)的輸出，并產(chǎn)生模擬輸出。 (5)調(diào)試并改進(jìn)處理板和輸出板。
標(biāo)簽： FPGA DSP 多波形 壓縮系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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本課題完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集器以及IIC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分、通訊部分的電路設(shè)計(jì)。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位軟處理器MicroBlaze;ⅡC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換采用Microchip公司的MCP3221芯片，通訊部分則在FPGA片內(nèi)用VHDL語言實(shí)現(xiàn)。通過上述設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了“準(zhǔn)單片化”的模擬量和數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和處理。 所設(shè)計(jì)的數(shù)據(jù)采集器可以和結(jié)構(gòu)類似的上位機(jī)通訊，本課題完成了在上位機(jī)中用VHDL語言實(shí)現(xiàn)的通信電路模塊。通過上述兩部分工作，將微處理器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、程序存儲(chǔ)器等數(shù)字邏輯電路均集成在同一個(gè)FPGA內(nèi)部，形成一個(gè)可編程的片上系統(tǒng)。FPGA片外僅為模擬器件和開關(guān)量驅(qū)動(dòng)芯片。FPGA內(nèi)部的硬件電路采用VHDL語言編寫；MCU軟核工作所需要的程序采用C語言編寫。多臺(tái)數(shù)據(jù)采集器與服務(wù)器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。服務(wù)器端軟件用VB開發(fā)，既可以將實(shí)時(shí)采集的數(shù)據(jù)以數(shù)字方式顯示，也可以用更加直觀的曲線方式顯示。 由于數(shù)據(jù)采集器是所有自控類系統(tǒng)所必需的電路模塊，所以一個(gè)通用的片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)可以解決各類系統(tǒng)的應(yīng)用問題，達(dá)到“設(shè)計(jì)復(fù)用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)的更加突出的優(yōu)點(diǎn)是不必更換芯片就可以實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)的改進(jìn)和升級(jí)，同時(shí)也可以降低成本和提高可靠性。
標(biāo)簽： FPGA SOPC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-12
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本文首先研究了常規(guī)的數(shù)據(jù)采集的方法，針對(duì)由單片機(jī)構(gòu)成的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理能力弱的問題提出了基于現(xiàn)場可編程門陣列(FieldProgrammableGateArray,FPGA)為邏輯控制芯片對(duì)三片A/D芯片進(jìn)行控制的遠(yuǎn)程多路數(shù)據(jù)采集的解決方案。 本文利用VisualBasic編寫串口通信程序，通過串行端口向FPGA數(shù)據(jù)采集板發(fā)送數(shù)據(jù)采集的參數(shù)指令,FPGA數(shù)據(jù)采集板接受指令后進(jìn)行現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集，并通過串行通信將數(shù)據(jù)發(fā)送到PC機(jī)，在通信過程中完全遵守RS-232協(xié)議，具有較強(qiáng)的通用性和推廣價(jià)值。然后本文重點(diǎn)介紹了該采集系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)原理和軟件設(shè)計(jì)框架，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)嵌入式微機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的軟件和硬件設(shè)計(jì)方法，將部分軟件的功能改由硬件實(shí)現(xiàn)，從邏輯上大大簡化了嵌入式軟件的設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： FPGA WEB 遠(yuǎn)程 多路數(shù)據(jù)采集
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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