大規(guī)模可編程邏輯器件CPLD和FPGA是當今應用最廣泛的兩類可編程專用集成電路(ASIC),電子設計工程師用它可以在辦公室或實驗室里設計出所需的專用集成電路,從而大大縮短了產品上市時間,降低了開發(fā)成本.此外,可編程邏輯器件還具有靜態(tài)可重復編程和動態(tài)系統(tǒng)重構的特性,使得硬件的功能可以象軟件一樣通過編程來修改,這樣就極大地提高了電子系統(tǒng)設計的靈活性和通用性.該設計完成了在一片可編程邏輯器件上開發(fā)簡易計算機的設計任務,將單片機與單片機外圍電路集成化,能夠輸入指令、執(zhí)行指令、輸出結果,具有在電子系統(tǒng)中應用的普遍意義,另外,也可以用于計算機組成原理的教學試驗.該文第一章簡要介紹了可編程ASIC和EDA技術的歷史、現(xiàn)狀、未來并對本課題作了簡要陳述.第二章在芯片設計的兩種輸入法即原理圖輸入法和HDL輸入法之間做出比較,決定選用HDL輸入法.第三章描述了具體的設計過程和設計手段,首先將簡易計算機劃分為運算器、CPU控制器、存儲器、鍵盤接口和顯示接口以及系統(tǒng)控制器,然后再往下分為下層子模塊.輸入法的語言使用的是Verilog HDL,鑒于篇幅所限,源代碼部分不在論文之中.第四章對設計的綜合與實現(xiàn)做了總結,給出了時序仿真波形圖.該文針對FPGA和RISC這兩大課題,對RISC在FPGA上的實現(xiàn)進行了初淺的探索與嘗試.從計算機體系結構入手,剖析了精簡指令集計算機的原理,通過該設計的實踐對ASIC和EDA的設計潛力有了更進一步的領悟.
上傳時間： 2013-05-21
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本文將EDA技術與傳統(tǒng)的控制理論相結合,研制了一種全新的基于FPGA技術之上的PID和模糊控制器,并加以優(yōu)化后應用于FESTO液位控制系統(tǒng)上.該控制器基于PLD組成的系統(tǒng),很自然地避開CPU的程序跑飛、死循環(huán)、復位不可靠等缺點,最大程度的提高設計效率和系統(tǒng)的可靠性;同時相對于傳統(tǒng)的硬件控制器而言,它的高集成度所需較少外圍電路,降低設計成本,為控制器地實現(xiàn)提供了一種新方案.此外,本文的模糊控制器對傳統(tǒng)規(guī)則表進行改進,在被控量接近穩(wěn)態(tài)值時規(guī)則表部分自適應于具體的期望值,消除了穩(wěn)態(tài)值附近的震蕩,大大提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性.
上傳時間： 2013-06-21
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IEEE802旗下的無線網(wǎng)絡協(xié)議引領了無線網(wǎng)絡領域的新革命，其不斷提升的速度優(yōu)勢滿足了人們對于高速無線接入的迫切要求，在這其中，OFDM技術所起的作用不可小覷。隨著FPGA、信號處理和通信技術的發(fā)展，OFDM的應用得到了長足的進步。在此情況下，以OFDM技術為核心實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸?shù)脑蜋C系統(tǒng)顯得應情應景而且必要。 本課題在深入理解OFDM技術的同時，結合相應的EDA工具對系統(tǒng)進行建模并基于IEEE802.11a物理層標準給出了一種OFDM基帶傳輸?shù)南到y(tǒng)實現(xiàn)方案。整個設計采用目前主流的自頂向下的設計方法，由總體設計至詳細設計逐步細化。 在系統(tǒng)功能模塊的FPGA實現(xiàn)過程中，針對XilinxVirtex-Ⅱ芯片對各個模塊進行了詳細設計，通過采用雙端口RAM、流水、乒乓結構等處理實現(xiàn)高速的同步的信道編碼的功能模塊；通過比較符號定時的不同算法，給出了基于MultiplierlessCorrelator的實現(xiàn)結構并給出了仿真波形圖，驗證了采用該算法后符號定時模塊的資源耗費大大降低而功能卻依然和基于乘法器的符號定時模塊相當；通過對Viterbi算法進行簡化，給出了(2，1，6)卷積碼的4比特軟判決Viterbi解碼器的設計和實現(xiàn)。最后根據(jù)系統(tǒng)所選芯片XC2V3000給出了具有較高配置靈活性的基于SystemACE配置方案的FPGA的硬件原理圖設計和PCB設計。 本文首先以無線局域網(wǎng)和IEEE802無線網(wǎng)絡家族引出OFDM技術發(fā)展、研究價值及OFDM的優(yōu)缺點，接下來從OFDM原理入手，簡要說明了OFDM的基本要素以及目前的研究熱點，之后在介紹完IEEE802.11a物理層標準的同時給出了本原型機系統(tǒng)的總體設計方案，并從硬件語言設計和FPGA硬件原理設計兩方面給出了該系統(tǒng)的詳細設計。 隨著OFDM技術的普及以及未來通信技術對OFDM的青睞，相信本論文的工作對OFDM基帶傳輸系統(tǒng)的原型設計和實現(xiàn)具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-07-13
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隨著現(xiàn)代雷達技術的不斷發(fā)展,電子偵察設備面臨電磁環(huán)境日益復雜多變,發(fā)展寬帶化、數(shù)字化、多功能、軟件化的電子偵察設備已是一項重要的任務.然而,目前的寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的工作速率總有一到兩個數(shù)量級的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統(tǒng)數(shù)字化的最大障礙.通信領域軟件無線電的成功應用為電子偵察系統(tǒng)的發(fā)展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術的快速發(fā)展,以及FPGA的廣泛應用,在很大程度上影響了數(shù)字電路的設計與開發(fā).這也為解決高速A/D與DSP處理能力之間的矛盾提供了一種有效的解決方法.為了解決寬帶A/D與后續(xù)DSP之間的瓶頸問題,本文給出了一種基于多相濾波的寬帶數(shù)字下變頻結構,并從軟件無線電原理出發(fā),從理論推導和計算機仿真兩方面對該結構進行了驗證,并進一步給出該結構改進方案以及改進的多相濾波數(shù)字下變頻結構的硬件實現(xiàn)方法.本文將多相濾波下變頻的并行結構應用到數(shù)字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來實現(xiàn),不僅在一定程度上解決了二者之間的瓶頸問題,同時也大大提高了實時處理速度.經過多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)據(jù)量上都有大幅減少,達到了現(xiàn)有通用DSP器件處理能力的要求.另外,本人還用FPGA設計了實驗電路,利用微機串口,與實驗目標板進行控制和數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對各種實現(xiàn)方法加以驗證和比較.
上傳時間： 2013-04-24
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卷積碼是無線通信系統(tǒng)中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法，它具有譯碼效率高、速度快等特點，被認為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內容是在FPGA上實現(xiàn)約束長度為9，碼率為1/2，采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念，闡述了Viterbi算法的原理，重點討論了決定Viterbi算法復雜度和譯碼性能的關鍵因素，在此基礎上設計了采用“串-并”結合運算方式的Viterbi譯碼器，并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測試通過。本文的主要工作如下： 1.對輸入數(shù)據(jù)采用了二比特四電平量化的軟判決方式，對歐氏距離的計算方法進行了簡化，以便于用硬件電路方式實現(xiàn)。 2.對ACS運算單元采用了“串-并”結合的運算方式，和全并行的設計相比，在滿足譯碼速度的同時，節(jié)約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲器的組織方式，簡化了控制模塊的邏輯電路，優(yōu)化了系統(tǒng)的時序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法，與傳統(tǒng)的寄存器交換法相比，減少了寄存器的使用，大大降低了功耗和設計的復雜度。 4.本文中設計了一個仿真平臺，采用Modelsim仿真器對設計進行了功能仿真，結果完全正確。同時提出了一種在被測設計內部插入監(jiān)視器的調試方法，巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結果，提高了追蹤錯誤的效率。 5.該設計在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過測試，最大運行時鐘頻率110MHz，最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對譯碼器的綜合結果和Altera設計的Viterbi譯碼器IP核進行了性能比較，比較結果證明本文中設計的Viterbi譯碼器具有很高的工程實用價值。
上傳時間： 2013-07-23
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該文利用FPGA技術,設計了全概率寬帶數(shù)字接收機的實驗平臺,并在其上提出了數(shù)字接收機實現(xiàn)的可行性方法,以及對這些方法的驗證.該文的主要貢獻和創(chuàng)新有以下幾個方面.提出了并行結構算法的工程實現(xiàn),討論了解決前端采樣的高速數(shù)據(jù)流遠遠超過后端DSP處理能力問題的可行性方法.利用多相濾波下變頻的并行結構特點,使濾波器能夠以高效的形式實現(xiàn),也使得后端的混頻能夠工作在一個較低的速率上.經過多相濾波下變頻處理后的數(shù)據(jù),在速率和數(shù)量上都有大幅減少,達到了現(xiàn)有通用DSP器件的處理能力的要求.針對多相濾波下變頻與短數(shù)據(jù)快速測頻算法的特點,用FPGA搭建了其實驗模型,并利用微機EPP接口,對實驗目標板進行控制并與其進行數(shù)據(jù)交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活對各種實現(xiàn)方法加以驗證、比較.同時也給調試帶來了方便,可以每個模塊單獨調試而不用改變硬件結構,使調試效率大大提高.該平臺也可用來對其他數(shù)字處理算法進行實現(xiàn)性分析與實驗.參考軟件無線電設計的概念和國內外相關文獻,提出了多項濾波下變頻結構的FPGA實現(xiàn).傳統(tǒng)的DDC通過數(shù)字混頻、濾波、抽取實現(xiàn)數(shù)字下變頻,在高速A/D和電子偵察環(huán)境條件下商用DDC不能使用.該文采用濾波器多相分解方法,按數(shù)字混頻序列劃分調諧信道,使用先抽取,后低通濾波,再混頻的數(shù)字下變頻結構,高效實現(xiàn)了變載頻帶通信號數(shù)字下變頻.結合多相濾波下變頻結構、算法對測頻精度及速度的要求,提出了短數(shù)據(jù)快速測頻算法的具體實現(xiàn),使用流水線的設計方法,提高了系統(tǒng)的數(shù)據(jù)吞吐率,在盡可能短的時間內提供多相濾波下變頻所需的載頻位置信息.以上兩部分的FPGA實現(xiàn)除了純粹的算法模塊外,還包括測試用的外圍模塊,以及運行于實驗平臺上的控制模塊、緩存、數(shù)據(jù)控制等.這些模塊也用FPGA來實現(xiàn).
上傳時間： 2013-06-22
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本文研究基于ARM與FPGA的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術。論文完成了ARM+FPGA結構的共享存儲器結構設計，實現(xiàn)了ARMLinux系統(tǒng)的軟件設計，包括觸摸屏控制、LCD顯示、正弦插值算法設計以及各種顯示算法設計等。同時進行了信號的高速采集和處理的實際測試，對實驗測試數(shù)據(jù)進行了分析。 論文分別從軟件和硬件兩方面入手，闡述了基于ARM處理器和FPGA芯片的高速數(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)設計方法，以及基于ARMLinux操作系統(tǒng)的設備驅動程序設計和應用程序設計。 硬件方面，在FPGA平臺上，我們首先利用乒乓操作的方式將一路高速數(shù)據(jù)信號轉換成頻率為原來頻率1/4的4路低速數(shù)據(jù)信號，再將這四路數(shù)據(jù)分別存儲到4個FIFO中，然后再對這4個FIFO中的數(shù)據(jù)拼接并存儲在FPGA片上的雙端口雙時鐘RAM中，最后將FPGA的雙端口雙時鐘RAM掛載到ARM系統(tǒng)的總線上，實現(xiàn)了ARM和FPGA共享存儲器的系統(tǒng)結構，使ARM處理器可以直接讀取這個雙端口雙時鐘的RAM中的數(shù)據(jù)，從而大大提高了數(shù)據(jù)采集與處理的效率。在采樣頻率控制電路設計方面，我們通過使FIFO的數(shù)據(jù)存儲時鐘降低為標準狀態(tài)下的1/n實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集頻率降為標準狀態(tài)的1/n，從而實現(xiàn)了由FPGA控制的可變頻率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 軟件方面，為了更有效地管理和拓展系統(tǒng)功能，我們移植了ARMLinux操作系統(tǒng)，并在S3C2410平臺上設計實現(xiàn)了基于Linux操作系統(tǒng)的觸摸屏驅動程序設計、LCD驅動程序移植、自定義的FPGA模塊驅動程序設計、LCD顯示程序設計、多線程的應用程序設計。應用程序能夠控制FPGA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作。 在前端采樣頻率為125MHz情況下，系統(tǒng)可以正常工作。能夠實現(xiàn)對頻率在5MHz以下的信號波形的直接顯示；對5MHz至40MHz的信號，使用正弦插值算法進行處理，顯示效果良好。同時這種硬件結構可擴展性強，可以在此基礎上實現(xiàn)8路甚至16路緩沖的系統(tǒng)結構，可以使系統(tǒng)支持更高的采樣頻率。
標簽： FPGA ARM 高速數(shù)據(jù) 采集
上傳時間： 2013-07-04
上傳用戶：林魚2016
近年來，基于DSP和FPGA的運動控制系統(tǒng)己成為新一代運動控制系統(tǒng)的主流。基于DSP和FPGA的運動控制系統(tǒng)不僅具有信息處理能力強，而且具有開放性、實時性、可靠性的特點，因此在機器人運動控制領域具有重要的應用價值。 論文從步行康復訓練器的設計與制作出發(fā)，主要進行機器人的運動控制系統(tǒng)設計和研究。文章首先提出了多種運動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。根據(jù)它們的優(yōu)缺點，選定以DSP和FPGA為核心進行運動控制系統(tǒng)平臺的設計。 論文詳細研究了以DSP和FPGA為核心實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)的軟、硬件設計，利用DSP實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)總體結構與相關功能模塊，利用FPGA實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)地址譯碼電路、脈沖分配電路以及光電編碼器信號處理電路，并對以上電路系統(tǒng)進行了功能仿真和時序仿真。 結果表明，基于DSP和FPGA為核心的運動控制系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了設計功能要求，同時提高了機器人運動控制系統(tǒng)的開放性、實時性和可靠性，并大大減小了系統(tǒng)的體積與功耗。
標簽： FPGA DSP 機器人 運動控制系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-22
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本文主要介紹了基于FPGA的無線信道盲均衡器的設計與實現(xiàn),在算法上選擇了比較成熟的DDLMS和CMA相結合的算法,結構上采用四路正交FIR濾波器模型.在設計的過程中我們采取了用MATLAB進行算法仿真,VerilogHDL語言進行FPGA設計的策略.在硬件描述語言的設計流程中,信道盲均衡器運用了Top-Down的模塊化設計方法,大大縮短了設計周期,提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可擴展性.測試結果表明均衡器所有的性能指標均達到預定目標,且工作性能良好,均衡效果較為理想,能夠滿足指標要求.本課題所設計和實現(xiàn)的信道盲均衡器,為FPGA芯片設計技術做了有益的探索性嘗試,對今后無線通信系統(tǒng)中的單芯片可編程系統(tǒng)(SOPC)的設計運用有著積極的借鑒意義.
上傳時間： 2013-05-28
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現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)具有開發(fā)周期短、成本小、風險低和現(xiàn)場可靈活配置等優(yōu)點,可以在更短的時間實現(xiàn)更復雜的功能,使得基于FPGA的開發(fā)平臺的研究成為工業(yè)界和學術界日益關注的問題.基于FPGA的高集成度、高可靠性,可將整個設計系統(tǒng)下載于同一芯片中,實現(xiàn)片上系統(tǒng),從而大大縮小其體積,因此以FPGA為代表的可編程邏輯器件應用日益廣泛.在國外,FPGA技術發(fā)展與應用已達到相當高的程度;而在國內,FPGA技術發(fā)展仍處在起步階段,與國外相比還存在較大的差距.本文提出了一種FPGA通用接口開發(fā)平臺的設計思路,研制了一種FPGA快速實驗開發(fā)裝置,對研制過程中遇到的軟、硬件問題加以歸納總結,提高了系統(tǒng)運行效率.分別研究了基于FPGA器件Altera公司的FLEX6000的字符型LCD、PC機ISA總線,基于FLEX10K的圖像點陣型LCD、PC機PCI總線接口中.最后通過一個通用實驗裝置系統(tǒng)的設計和實現(xiàn),綜合上述應用,介紹了FPGA實驗系統(tǒng)的軟件開發(fā)環(huán)境,實現(xiàn)了基于FGPA的交通信號燈邏輯控制和電子鐘,研究了FPGA技術在通用接口控制器設計中的應用.
標簽： FPGA 現(xiàn)場可編程 應用研究 邏輯門
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：龍飛艇
