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偏振模色散(PMD)是限制光通信系統(tǒng)向高速率和大容量擴展的主要障礙，尤其是160Gb/s光傳輸系統(tǒng)中，由PMD引起的脈沖畸變現(xiàn)象更加嚴重。為了克服PMD帶來的危害，國內(nèi)外已經(jīng)開始了對PMD補償?shù)难芯俊５悄壳暗难a償系統(tǒng)復雜、成本高且補償效果不理想，因此采用前向糾錯(FEC)和偏振擾偏器配合抑制PMD的方法，可以實現(xiàn)低成本的PMD補償。 在實驗中將擾偏器連入光時分復用系統(tǒng)，通過觀察其工作前后的脈沖波形，發(fā)現(xiàn)擾偏器的應用改善了系統(tǒng)的性能。隨著系統(tǒng)速率的提高，對擾偏器速率的要求也隨之提高，目前市場上擾偏器的速率無法滿足160Gb/s光傳輸系統(tǒng)要求。通過對偏振擾偏器原理的分析，決定采用高速控制電路驅(qū)動偏振控制器的方法來實現(xiàn)高速擾偏器的設計。擾偏器采用鈮酸鋰偏振控制器，其響應時間小于100ns，是目前偏振控制器能夠達到的最高速率，但是將其用于160Gb/s高速光通信系統(tǒng)擾偏時，這個速率仍然偏低，因此，提出采用多段鈮酸鋰晶體并行擾偏的方法，彌補鈮酸鋰偏振控制器速率低的問題。通過對幾種處理器的分析和比較，選擇DSP+FPGA作為控制端，DSP芯片用于產(chǎn)生隨機數(shù)據(jù)，F(xiàn)PGA芯片具有豐富的I/O引腳，工作頻率高，可以實現(xiàn)大量數(shù)據(jù)的快速并行輸出。這樣的方案可以充分發(fā)揮DSP和FPGA各自的優(yōu)勢。另外對數(shù)模轉(zhuǎn)換芯片也要求響應速度快，本論文以FPGA為核心，完成了FPGA與其它芯片的接口電路設計。在QuartusⅡ集成環(huán)境中進行FPGA的開發(fā)，使用VHDL語言和原理圖輸入法進行電路設計。 本文設計的偏振擾偏器在高速控制電路的驅(qū)動下，可以實現(xiàn)大量的數(shù)據(jù)處理，采用多段鈮酸鋰晶體并行工作的方法，可以提高偏振擾偏器的速率。利用本方案制作的擾偏器具有高擾偏速率，適合應用于160Gb/s光通信系統(tǒng)中進行PMD補償。
標簽：
FPGA
160
Gbs
PMD
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2013-04-24
上傳用戶：suxuan110425
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二次雷達(Secondary Surveillance Radar)是民航空中管制(Air Traffic Control)和軍事敵我識別(Identification Friend or Foe)系統(tǒng)中的關鍵部分,由于這兩個應用領域都要求很高的可靠性和穩(wěn)定性,因此,二次雷達一直是國內(nèi)外雷達信號處理領域的研究熱點.傳統(tǒng)的機載二次雷達應答器普遍采用中小規(guī)模集成電路和分立元件設計,其穩(wěn)定性和可靠性差,實時處理能力也很有限,無法完成高密度、大容量的應答.針對這些缺陷,本論文提出一種全新的應答數(shù)字信號處理器硬件結(jié)構(gòu),即FPGA+DSP的混合結(jié)構(gòu).這種硬件體系結(jié)構(gòu)的特點是可靠性高,集成度高,通用性強,適于模塊化設計,處理速度快,能實時處理多個應答信號,以及進行置信度分析和生成報表.此項目中,本文作者主要負責FPGA部分硬件設計.FPGA主要完成雙通道數(shù)據(jù)采集、產(chǎn)生視頻信號和旁瓣抑制信號、計算當前飛機相對本地接收天線的方位和距離、與DSP實時交換數(shù)據(jù)、上傳報表等功能.論文詳細分析了接收機信號處理算法在FPGA中的硬件實現(xiàn)方案,在提高系統(tǒng)可靠性、堅固性以及FPGA資源的合理利用方面做了深入的探討.同時給出不同層次關鍵模塊的HDL實現(xiàn)及其時序仿真結(jié)果.
標簽：
FPGA
機載
二次雷達
硬件系統(tǒng)
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2013-04-24
上傳用戶：西伯利亞狼
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隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯器件取得了迅速的發(fā)展，其功能日益強大，F(xiàn)PGA內(nèi)部可用邏輯資源飛速增長，近來推出的FPGA都針對數(shù)字信號處理的特點做了特定設計，集成了存儲器、鎖相環(huán)（PLL）、硬件乘法器、DSP模塊等，通過使用各個公司提供的FPGA開發(fā)軟件使用硬件描述語言，可以實現(xiàn)特定的信號處理算法，如FFT、FIR等算法，為電子設計工程師提供了新的選擇。實時圖像處理系統(tǒng)采用FPGA+DSP的結(jié)構(gòu)來完成整個復雜的圖像處理算法。將圖像處理算法進行分類，F(xiàn)PGA和DSP份協(xié)作發(fā)揮各自的長處，對于算法實現(xiàn)簡單、運算量大、實時性高的這類處理過程由大容量高性能的FPGA實現(xiàn)，DSP則用來處理經(jīng)過預處理后的圖像數(shù)據(jù)，來運行算法結(jié)構(gòu)復雜，乘加運算多的算法。整個系統(tǒng)主要包括FPGA處理單元、DSP處理單元以及PCI接口通訊三個部分。主要取得的了以下的研究成果：（1）研究了FPGA的工作原理及應用，完成了Stratix芯片的選型。設計了數(shù)字圖像處理板的電路原理圖和PCB設計圖。并對電路板進行調(diào)試，工作正常。（2）完成了FPGA程序下載電纜的PCB電路設計，并調(diào)試成功，應用到FPGA的調(diào)試下載配置中，取得了良好的實驗與經(jīng)濟效果。（3）充分利用FPGA的設計開發(fā)軟件與工具，完成了中值濾波、形態(tài)學濾波和自適應閾值的FPGA實現(xiàn)，并給出了詳細的實現(xiàn)過程。將算法下載到FPGA芯片，經(jīng)過試驗調(diào)試，達到要求。（4）研究了PCI接口通訊的實現(xiàn)方式，選用PCI9054芯片實現(xiàn)通訊，完成PCI接口電路設計，經(jīng)過調(diào)試，實現(xiàn)了中斷、DMA等方式，滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆＃?）學習了C6701DSP芯片的工作特性以及內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)，完成了DSP外圍存儲器的擴展、時鐘信號發(fā)生以及電源模塊等外圍電路的設計。
標簽：
FPGA
DSP
紅外
圖像預處理
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2013-07-22
上傳用戶：Divine
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機械手是自動裝配生產(chǎn)線上必不可少的設備，它可以模擬人手臂的部分動作，按預定的程序、軌跡和要求，實現(xiàn)抓取、搬運和裝配等工作。在減輕人的勞動強度、提高裝配質(zhì)量和提高裝配效率等方面，起到了積極的作用。本文基于ARM和FPGA嵌入式系統(tǒng)，開展了機械手控制系統(tǒng)的研發(fā)工作，實現(xiàn)了機械手的自動控制。 嵌入式ARM處理器，具有運行速度快、功耗低、程序設計靈活、外圍硬件資源豐富等優(yōu)點，但其普通輸入輸出口的高低電平變化周期最快只能到1微妙左右，不適合高速輸入輸出；FPGA芯片高速輸入輸出數(shù)據(jù)，時間可縮短至幾十納秒。通過ARM處理器和FPGA技術(shù)的有機結(jié)合，發(fā)揮各自的優(yōu)勢，使系統(tǒng)具有程序設計靈活、以太網(wǎng)通信、大容量存儲、高速數(shù)據(jù)輸山、低成本等特點，滿足高速機械手自動控制的要求。 本文分析了ARM和FPGA系統(tǒng)，以及機械手控制系統(tǒng)的功能要求；設計硬件模塊、接口電路；闡述了系統(tǒng)軟件的設計過程，包括啟動代碼U—BOOT、操作系統(tǒng)μCLinux的移植；并介紹了如何利用便件描述語言VHDL來實現(xiàn)機械手邏輯控制。
標簽：
FPGA
ARM
機械手
自動控制系統(tǒng)
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：luyanping
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目前,以互聯(lián)網(wǎng)業(yè)務為代表的網(wǎng)絡應用,正快速地向包括數(shù)據(jù)、語音、圖像的綜合寬帶多媒體方向發(fā)展,構(gòu)建寬帶化、大容量、全業(yè)務、智能化的現(xiàn)代通信網(wǎng)絡已成為大勢所趨.寬帶無線接入(BWA)憑借其組網(wǎng)快速靈活、運營維護方便及成本較低等競爭優(yōu)勢,迅速成為市場熱點,各種微波、無線通信領域的先進手段和方法不斷引入,各種寬帶無線接入技術(shù)迅速涌現(xiàn).由于BWA要用于非視距傳輸,所以必須考慮無線信道的多經(jīng)效應.而OFDM技術(shù)憑借著魯棒的對抗頻率選擇性衰落能力和極高頻譜效率引起了學術(shù)界和工業(yè)界的高度重視.其基本思想是把調(diào)制在單載波上的高速串行數(shù)據(jù)流,分成多路低速的數(shù)據(jù)流,調(diào)制到多個正交載波上并行傳輸,這樣在傳輸時,雖然整個信道是頻率選擇性衰落,但是各個子信道卻是平坦衰落,有效對抗了多經(jīng)效應,同時由于各個子載波是正交的,極大提高了頻譜效率.可以預料的是,隨著通信系統(tǒng)將向基于IPv6核心網(wǎng)的全IP包的傳輸方向發(fā)展,越來越多的通信系統(tǒng)將具有"突發(fā)模式"的特征.本文關注的正是突發(fā)OFDM系統(tǒng)接收機設計和實現(xiàn).由于IEEE 802.11a無線局域網(wǎng)是OFDM技術(shù)第一次真正的應用于突發(fā)系統(tǒng),實現(xiàn)了面向IP的無線寬帶傳輸,所以基于IEEE 802.11a的突發(fā)OFDM系統(tǒng)有著重要的借鑒和研究價值,本文也正是圍繞著這個中心而展開.本文的各章節(jié)安排如下:在第一章中主要介紹OFDM的技術(shù)原理和在寬帶無線接入中的應用,同時引出本文所關注的突發(fā)OFDM接收機設計.在第二章中先介紹了相干接收和信道估計的概念,重點分析了本文所采用的WLAN信道模型和信道估計算法,然后在得到同步誤差表達式的基礎上,先用星座圖直觀的表現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中各種同步誤差的影響,再從信噪比損失的角度對符種同步誤差進行分析.第三章是本文的重點之一,在本章中對基于IEEE 802.11a的各種同步算法包括幀檢測和符號定時、載波同步和采樣時鐘同步進行仿真和比較,并針對適合FPGA實現(xiàn)的同步算法進行了重點的分析.第四章也是本文的重點之一,提出了整個OFDM系統(tǒng)平臺的硬件結(jié)構(gòu)和基于IEEE 802.11a的接收機FPGA設計方案,然后從整體上介紹了接收機的實現(xiàn)結(jié)構(gòu),并給出了接收機各個模塊的具體設計,最后對整個系統(tǒng)調(diào)試過程和測試結(jié)果進行了分析.
標簽：
OFDM
FPGA
接收機
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：zhoujunzhen
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本文以一個PDA項目為依托,在項目中,主要是開發(fā)該設備的軟件。其工作包括：上層應用程序的開發(fā)、引導程序的編寫、Linux操作系統(tǒng)的移植和各種外設驅(qū)動程序的編寫以及文件系統(tǒng)的改進。 本文首先分析了Linux操作系統(tǒng)的虛擬文件系統(tǒng)、高速緩沖區(qū)、MTD以及驅(qū)動程序模塊。接著,本文分析了JFFS2文件系統(tǒng)的不足,以及在大容量閃存設備中掛載速度過慢的原因。然后,本文結(jié)合JFFS2文件系統(tǒng)在開發(fā)過程中所出現(xiàn)的各種問題,以及在大容量閃存芯片上進行掛載時的性能要求,對JFFS2文件系統(tǒng)作了一些實際的改進。文中的創(chuàng)新性貢獻包括以下幾個方面： (1)在掃描一個擦除塊之前,首先把擦除塊中的所有內(nèi)容讀進內(nèi)存。然后,在內(nèi)存中進行所有的判斷操作以及拷貝,這樣就可以減少I/O操作。另外,由于所有的拷貝操作都在內(nèi)存中進行,所以掛載速度就可以有所提升。 (2)通過加入“空閑區(qū)域管理節(jié)點”對閃存中的空閑區(qū)域進行管理。這樣,在掃描的過程中,一旦發(fā)現(xiàn)該節(jié)點就可以跳過它所描述的空閑區(qū)域,從而加快掛載的速度。 (3)在掃描的階段中對有效數(shù)據(jù)實體進行硬鏈接數(shù)的計算,因此,臨時目錄節(jié)點就不需要創(chuàng)建了,這樣也免除了臨時目錄的刪除步驟,所以對掛載速度也有明顯的提高。 最后,基于以上的研究與改進,結(jié)合本項目的實際要求,對大容量閃存設備的JFFS2文件系統(tǒng)的掛載過程進行了改進的實踐。
標簽：
FLASH
ARM
嵌入式閃存
實踐
上傳時間：
2013-07-26
上傳用戶：damozhi
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數(shù)字語音通信是當前信息產(chǎn)業(yè)中發(fā)展最快、普及面最廣的業(yè)務。語音信號壓縮編碼是數(shù)字語音信號處理的一個方面，它和通信領域聯(lián)系最為密切。在現(xiàn)有的語音編碼中，美國聯(lián)邦標準混合激勵線性預測（MELP—Mixed Excited Linear Prediction）算法在2．4kb/s的碼率下取得了較好的語音質(zhì)量，具有廣闊的應用前景。 FPGA作為一種快速、高效的硬件平臺在數(shù)字信號處理和通信領域具有著獨特的優(yōu)勢。現(xiàn)代大容量、高速度的FPGA一般都內(nèi)嵌有可配置的高速RAM、PLL、LVDS、LVTTL以及硬件乘法累加器等DSP模塊。用FPGA來實現(xiàn)數(shù)字信號處理可以很好地解決并行性和速度問題，而且其靈活的可配置特性，使得FPGA構(gòu)成的DSP系統(tǒng)非常易于修改、測試及硬件升級。 本論文闡述了一種基于FPGA的混合激勵線性預測聲碼器的研究與設計。首先介紹了語音編碼研究的發(fā)展狀況以及低速率語音編碼研究的意義，接著在對MELP算法進行深入分析的基礎上，提出了利用DSP Builder在Matlab中建模的思路及實現(xiàn)過程，最后本文把重點放在MELP聲碼器的編解碼器設計上，利用DSP Builder、QuartusⅡ分別設計了其中的濾波器、分幀加窗處理、線性預測分析等關鍵模塊。 在Simulink環(huán)境下運用SignalCompiler對編解碼系統(tǒng)進行功能仿真，為了便于仿真，系統(tǒng)中沒有設計的模塊在Simulink中用數(shù)學模型代替，仿真結(jié)果表明，合成語音信號與原始信號很好的擬合，系統(tǒng)編解碼后語音質(zhì)量基本良好。
標簽：
低速
語音
聲碼器
上傳時間：
2013-06-02
上傳用戶：lili1990
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隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理廣泛應用于聲納、雷達、通訊語音處理和圖像處理等領域。快速傅立葉變換(Fast Fourier Transform，F(xiàn)FT)在數(shù)字信號處理系統(tǒng)中起著很重要的作用，F(xiàn)FT 有效地提高了離散傅立葉變換(Discret Fourier Transform，DFT)的運算效率。 處理器一般要求具有高速度、高精度、大容量和實時處理的性能，而現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)是近年來迅速發(fā)展起來的新型可編程器件，在處理大規(guī)模數(shù)據(jù)方面，有極大的優(yōu)勢。論文采用了在FPGA中實現(xiàn)FFT算法的方案。 數(shù)字信號處理板的硬件電路設計是本論文的重要部分之一。在介紹了FFT以及波束形成的基本原理和基本方法的基礎上，根據(jù)實時處理的要求，給出了數(shù)字信號處理板的硬件設計方案并對硬件電路的實現(xiàn)進行了分析和說明。 依據(jù)數(shù)字系統(tǒng)的設計方法，分別采用基二按時間抽取FFT算法、基四按時間抽取FFT算法以及FFT兆核函數(shù)三種方法利用硬件描述語言(VHSICHardware Description Language，VHDL)實現(xiàn)了1024點的FFT，接著對三種方法進行了評估，得出了FPGA完全能滿足處理器的實時處理的要求的結(jié)論。然后根據(jù)通用串行總線(Universial Serial Bus，USB)協(xié)議，利用VHDL語言編寫了USB接口芯片ISP1581的固件程序，實現(xiàn)了設備的枚舉過程。
標簽：
FPGA
傅立葉變換
上傳時間：
2013-08-01
上傳用戶：Aidane
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在衛(wèi)星通信、移動通信技術(shù)快速發(fā)展的今天，短波這一最古老和傳統(tǒng)的通信方式不僅沒有被淘汰，還在快速發(fā)展。其通信距離遠、設備簡單以及移動方便等優(yōu)點被廣泛應用于無線通信領域。 數(shù)字調(diào)制技術(shù)作為通信領域中極為重要的一個方面，也得到了迅速發(fā)展。全數(shù)字調(diào)制解調(diào)技術(shù)的使用使各類現(xiàn)代調(diào)制解調(diào)技術(shù)融合一體，目前國內(nèi)多速率/多制式調(diào)制解調(diào)大多基于通用．DSP實現(xiàn)，支持的速率比較低。由于運算量大和硬件參數(shù)的限制，采用通用DSP無法勝任高速率調(diào)制解調(diào)的任務。現(xiàn)代FPGA可以提供支持以低系統(tǒng)丌銷、低成本實現(xiàn)高速乘．累加超前進位鏈的DSP算法。本文采用理論與實踐相結(jié)合的方式研究基于FPGA技術(shù)來實現(xiàn)短波數(shù)字信號的調(diào)制解調(diào)。通過對具體的FPGA系統(tǒng)設計與調(diào)試，將理論應用到實際中。 本文通過具體的EPlC60240C8芯片作為處理器的FPGA實驗板，研究了短波數(shù)字信號調(diào)制解調(diào)的設計與丌發(fā)過程。分析了現(xiàn)代通信的各種調(diào)制方式．誤碼率。得出了不同的調(diào)制方式的優(yōu)劣性。最后重點提出了QPSK的調(diào)制解調(diào)方法。給出了Qf'SK的調(diào)制解調(diào)框圖、QPSK的SystemView系統(tǒng)仿真、VHDL程序進行調(diào)制解調(diào)，在OUARTUS上進行仿真。然后設計AD/DA輸入輸出電路，對短波數(shù)字信號進行調(diào)制解調(diào)。通過設計的AD/DA電路輸入短波數(shù)字信號進行調(diào)制解調(diào)，然后輸出原始的模擬信號。文中還對比了其他的調(diào)制解調(diào)方式，通過對比，發(fā)現(xiàn)不同的調(diào)制解調(diào)方式對短波信號的影響。最后，通過比較FPGA與DSP在處理高速率、大容量的數(shù)字信號，得出不同的結(jié)論。展示了FPGA在這方面的優(yōu)越性。
標簽：
FPGA
短波
數(shù)字信號
調(diào)制解調(diào)
上傳時間：
2013-06-05
上傳用戶：362279997
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本文在深入分析紅外焦平面陣列熱成像系統(tǒng)工作原理的基礎上，根據(jù)紅外圖像處理系統(tǒng)的實際應用，研究了相應的圖像處理算法，為使其實時實現(xiàn)，本文對算法基于FPGA的高效硬件實現(xiàn)進行了深入研究。首先對IRFRA器件的工作原理和讀出電路結(jié)構(gòu)進行了分析，敘述了相應的驅(qū)動電路設計原理和相關模擬電路的處理技術(shù)。然后，以本文設計的基于FPGA高速紅外圖像處理硬件系統(tǒng)為運行平臺，針對紅外溫差成像圖像高背景、低對比度的特點和系統(tǒng)中主要存在的非均勻性圖案噪聲，研究了非均勻性校正和直方圖投影增強算法的實時實現(xiàn)技術(shù)。還將基于FPGA的紅外圖像處理的實現(xiàn)技術(shù)，拓展到一些空域、頻域及基于直方圖的圖像處理基本算法。其中以紅外增強算法作為重點，引入了一種易于FPGA實現(xiàn)、基于雙閾值調(diào)節(jié)、可有效改善系統(tǒng)成像質(zhì)量的增強算法。并在FPGA硬件平臺上成功地實現(xiàn)了該算法。最后，本系統(tǒng)還將處理后的圖像數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成了全電視信號，實時地顯示在監(jiān)視器上。實驗結(jié)果表明，本文設計的系統(tǒng)，能夠很好地完成大容量數(shù)據(jù)流的實時處理，有效地改善了圖像質(zhì)量，顯著提高了圖像顯示效果。
標簽：
FPGA
紅外圖像
處理技術(shù)
上傳時間：
2013-07-02
上傳用戶：AbuGe
