應(yīng)用EDA 技術(shù)仿真電子線路分析 摘 要 介紹了電子電路仿真軟件Elect ronicsWo rkbench 在EDA 中的應(yīng)用, 給出了仿真實(shí)
上傳時間： 2013-07-27
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現(xiàn)代通信系統(tǒng)對帶寬和數(shù)據(jù)速率的要求越來越高，超寬帶(ultra-wideband，UWB)通信以其傳輸速率高、空間容量大、成本低、功耗低的優(yōu)點(diǎn)，成為解決企業(yè)、家庭、公共場所等高速因特網(wǎng)接入的需求與越來越擁擠的頻率資源分配之間的矛盾的技術(shù)手段。 論文主要圍繞兩方面展開分析：一是介紹用于UWB無載波脈沖調(diào)制及直接序列碼分多址調(diào)制(DS-CDMA)的新型脈沖，即Hermite正交脈沖，并且分析了這種構(gòu)建UWB多元通信和多用戶通信的系統(tǒng)性能。二是分析了UWB的多帶頻分復(fù)用物理層提案(MBOA)的調(diào)制技術(shù)，并在FPGA上實(shí)現(xiàn)了調(diào)制模塊。正交Hermite脈沖集被提出用于UWB的M元雙正交調(diào)制系統(tǒng)，獲得高數(shù)據(jù)速率。調(diào)整脈沖的脈寬因子和中心頻率能使脈沖滿足FCC的頻譜要求。M元雙正交調(diào)制的接收機(jī)需要M/2個相關(guān)器，遠(yuǎn)比M元正交調(diào)制所需的相關(guān)器數(shù)量少。誤碼率一定時，維數(shù)M的增加可獲得高的比特率和低的信噪比。雖然高階的Hermite脈沖易受抖動時延的影響，但當(dāng)抖動時延范圍小于0.02ns時，其影響較為不明顯。本文認(rèn)為1～8階的Hermite脈沖皆可用，可構(gòu)成16元雙正交系統(tǒng)。 正交Hermite脈沖集也可以構(gòu)造UWB多用戶系統(tǒng)。各用戶的信息用不同的Hermite脈沖同時傳輸，其多用戶的誤比特率上限低于高斯單脈沖構(gòu)成的PPM多用戶系統(tǒng)的誤比特率，所以其系統(tǒng)性能更優(yōu)。正交Hermite脈沖還可以用于UWB的DS-CDMA調(diào)制，在8個脈沖可用的情況下，最多可容64個用戶同時通信。 基于MBOA提出的UWB物理層協(xié)議，本文用Verilog硬件語言實(shí)現(xiàn)了調(diào)制與解調(diào)結(jié)構(gòu)，并用Modelsim做了時序驗(yàn)證。用Verilog編程實(shí)現(xiàn)的輸出數(shù)據(jù)與Matlab生成的UWB建模的輸出結(jié)果一致。為了達(dá)到UWBMB-OFDM系統(tǒng)的FFT處理器的要求，一個混和基多通道流水線的FFT算法結(jié)構(gòu)被提出。其有效的實(shí)現(xiàn)方法也被提出。這種結(jié)構(gòu)采用多通道以獲得高的數(shù)據(jù)吞吐量。此外，它用于存儲和復(fù)數(shù)乘法器的硬件損耗相比其他的FFT處理器是最少的。高基的FFT蝶算減少了復(fù)數(shù)乘法器的數(shù)量。在132MHz的工作頻率下，整個128點(diǎn)FFT變換在此結(jié)構(gòu)模式下只需要242.4ns,滿足了MBOA的要求。
上傳時間： 2013-07-29
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伴隨高速DSP技術(shù)的廣泛應(yīng)用，實(shí)時快速可靠地進(jìn)行數(shù)字信號處理成為用戶追求的目標(biāo)。同時，由于可編程器件在速度和集成度方面的飛速提高，使得利用硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號實(shí)時快速可靠處理有了新的途徑。 FIR濾波器是數(shù)字信號處理中常用部件，它的最大優(yōu)點(diǎn)在于：設(shè)計任何幅頻特性時，可以具有嚴(yán)格的線性相位，這一點(diǎn)對數(shù)字信號的實(shí)時處理非常關(guān)鍵。 FPGA是常用的可編程器件，它所具有的查找表結(jié)構(gòu)非常適用于實(shí)現(xiàn)實(shí)時快速可靠的FIR濾波器，在加上VHDL語言靈活的描述方法以及與硬件無關(guān)的特點(diǎn)，使得使用VHDL語言基于FPGA芯片實(shí)現(xiàn)FIR濾波器成為研究的方向。 本文對基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，并設(shè)計了一個16階的FIR低通濾波器。所做的主要工作為： 1.以FIR數(shù)字濾波器的基本理論為依據(jù)，使用分布式算法作為濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)算法，并對其進(jìn)行了詳細(xì)的討論。針對分布式算法中查找表規(guī)模過大的缺點(diǎn)，采用多塊查找表的方式減小硬件規(guī)模。 2.在設(shè)計中采用了自頂向下的層次化、模塊化的設(shè)計思想，將整個濾波器劃分為多個模塊，利用VHDL語言的描述方法進(jìn)行了各個功能模塊的設(shè)計，最終完成了FIR數(shù)字濾波器的系統(tǒng)設(shè)計。 3.采用FLEX10K系列器件實(shí)現(xiàn)一個16階的FIR低通濾波器的設(shè)計實(shí)例，用MAX+PLUSII軟件進(jìn)行了仿真，并用MATLAB對仿真結(jié)果進(jìn)行了分析，證明所設(shè)計的FIR數(shù)字濾波器功能正確。 仿真結(jié)果表明，本論文所設(shè)計的FIR濾波器硬件規(guī)模較小，采樣率達(dá)到了17.73MHz。同時只要將查找表進(jìn)行相應(yīng)的改動，就能分別實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器，體現(xiàn)了設(shè)計的靈活性。
上傳時間： 2013-04-24
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本文的主要研究內(nèi)容是利用FPGA平臺實(shí)現(xiàn)以太網(wǎng)絡(luò)接口。 首先，對論文的大致內(nèi)容和組織結(jié)構(gòu)做了簡要介紹，并且比較分析了目前比較流行的網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)的三種方法，并以此為基礎(chǔ)提出了本文中重點(diǎn)介紹的基于FPGA 的網(wǎng)絡(luò)接口實(shí)現(xiàn)方法。 其次，介紹采用以FPGA 做為主控芯片控制8019AS 網(wǎng)絡(luò)控制芯片來實(shí)現(xiàn)從網(wǎng)絡(luò)上接收數(shù)據(jù)幀的功能。FPGA 需要在上電時完成對于8019AS的初始化設(shè)置。在接收和發(fā)送數(shù)據(jù)報文時，對相應(yīng)的寄存器進(jìn)行控制和操作以完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀的接收。對FPGA 與8019AS 之間的接口實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的描述。 最后，介紹了在FPGA 內(nèi)部對于接收到的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)幀進(jìn)行TCP/IP協(xié)議分析的具體過程和實(shí)現(xiàn)方法。分別詳細(xì)介紹了接收模塊、發(fā)送模塊以及其中子模塊具體功能和實(shí)現(xiàn)方法。說明了模塊之間相互觸發(fā)的具體關(guān)系。現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)接口一般是采用MCU 或者ARM 等專用控制芯片來實(shí)現(xiàn)的，而此次課題以FPGA 作為主控芯片來實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接口以及部分TCP/IP 協(xié)議分析是一個創(chuàng)意。而且由于FPGA 多管腳可以靈活配置，也使得系統(tǒng)的可擴(kuò)展性有了很大的提高。
標(biāo)簽： FPGA 以太網(wǎng)絡(luò) 接口的設(shè)計
上傳時間： 2013-06-09
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離散余弦變換(DCT)及其反變換(IDCT)在圖像編解碼方面應(yīng)用十分廣泛，至今已被JPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4和H.26x等國際標(biāo)準(zhǔn)所采用。由于其計算量較大，軟件實(shí)現(xiàn)往往難以滿足實(shí)時處理的要求，因而在很多實(shí)際應(yīng)用中需要采用硬件設(shè)計的DCT/IDCT處理電路來滿足我們對處理速度的要求。本文所研究的內(nèi)容就是針對圖像處理應(yīng)用的8×8二維DCT/IDCT處理核的硬件實(shí)現(xiàn)。 本文首先介紹了DCT和IDCT在圖像處理中的作用和原理，詳細(xì)說明了DCT變換實(shí)現(xiàn)圖像壓縮的過程，并與其它變換比較說明了用DCT變換實(shí)現(xiàn)圖像壓縮的優(yōu)勢。接著，分析研究了DCT的各種快速算法，總結(jié)了前人對DCT快速算法及其實(shí)現(xiàn)所做的研究。本文給出了兩種性能、資源上有一定差異的二維DCT/IDCT的FPGA設(shè)計方案。兩種方案均利用DCT的行列分離特性，采用流水線設(shè)計技術(shù)，將二維DCT/IDCT實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)化為兩個一維DCT/IDCT實(shí)現(xiàn)。在一維DCT/IDCT設(shè)計中，根據(jù)圖像處理的特點(diǎn)對Loeffler算法的數(shù)據(jù)流進(jìn)行了優(yōu)化，通過合理安排時鐘周期數(shù)和簡化各周期內(nèi)的操作，大大縮短了關(guān)鍵路徑的執(zhí)行時間，從而提高了流水線的執(zhí)行速度。最后，對所設(shè)計的DCT/IDCT處理核進(jìn)行了綜合和時序仿真。 結(jié)果表明，當(dāng)使用Altera公司的MERCURY系列FPGA器件時，本文設(shè)計的方案一能夠在116M時鐘頻率下正確完成8×8的二維DCT或IDCT的邏輯運(yùn)算，消耗2827個邏輯單元；方案二能夠在74M時鐘頻率下正常工作，消耗1629個邏輯單元。
上傳時間： 2013-07-14
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本課題設(shè)計和完成了一套基于DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的小波變換實(shí)時圖像處理系統(tǒng)。采用小波算法對圖像進(jìn)行邊緣提取、圖像增強(qiáng)、圖像融合等處理，并在ADSP-BF535上實(shí)現(xiàn)了小波算法，分析了其運(yùn)行小波算法的性能。圖像處理的數(shù)據(jù)量比較大，而且運(yùn)算比較復(fù)雜，DSP的特殊結(jié)構(gòu)和性能很好地滿足了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的需要，而FPGA的高速性和靈活性也滿足了系統(tǒng)實(shí)時性和穩(wěn)定性的需要，所以采用DSP+FPGA來實(shí)現(xiàn)圖像處理系統(tǒng)是可靠的，也是可行的。系統(tǒng)的硬件設(shè)計以DSP和FPGA為平臺，DSP實(shí)現(xiàn)算法、管理系統(tǒng)運(yùn)行、并實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的自啟動；FPGA實(shí)現(xiàn)一些接口、時序控制等，簡化了外圍電路，提高了系統(tǒng)的可靠性。結(jié)果表明，在ADSP-BF535上實(shí)現(xiàn)小波算法，效果良好，而且滿足系統(tǒng)實(shí)時性的要求。最后，總結(jié)了系統(tǒng)的設(shè)計和調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，對調(diào)試時遇到的一些問題進(jìn)行了分析。
標(biāo)簽： FPGA DSP 小波變換 實(shí)時圖像
上傳時間： 2013-04-24
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碼分多址(CDMA)通信方式以其特有的抗干擾性、多址能力和多徑分集能力，而成為第三代移動通信系統(tǒng)的主要技術(shù)。其中Rake接收技術(shù)是CDMA系統(tǒng)中的一項關(guān)鍵技術(shù)。隨著通信技術(shù)的迅猛發(fā)展，Rake接收技術(shù)以其有效的抗衰落的能力一直是人們研究的熱點(diǎn)。人們不斷的對傳統(tǒng)的Rake接收機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，獲得性能更佳的Rake接收機(jī)。FPGA技術(shù)的快速發(fā)展，也很大的改變了傳統(tǒng)的數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的方法。FPGA以其龐大的規(guī)模、開發(fā)過程投資小、開發(fā)周期短、保密性好等優(yōu)點(diǎn)，為人們對Rake接收機(jī)的研究提供了方便。 本文旨在設(shè)計一種功耗低、硬件實(shí)現(xiàn)相對簡單的Rake接收機(jī)結(jié)構(gòu)。首先，本文介紹了Rake接收的相關(guān)理論，對Rake技術(shù)的抗衰落性能進(jìn)行了分析，然后，對各種Rake接收機(jī)進(jìn)行了比較，最終提出了一種靈活配置的Rake接收機(jī)的改進(jìn)方案，該方案采用了不同的緩沖器結(jié)構(gòu)，能夠更多的節(jié)約硬件資源，整個接收機(jī)的功耗更低。最后利用VerilogHDL語言對其中的主要模塊進(jìn)行編程設(shè)計，并在Xilinx公司的集成開發(fā)工具ISE6.1中進(jìn)行仿真，仿真平臺為Spartan-3系列中的XC3S1000芯片。仿真結(jié)果表明了所設(shè)計模塊的正確性。所設(shè)計模塊具有良好的可移植性，能夠被相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用，本文所做工作有一定的實(shí)際意義。
上傳時間： 2013-06-21
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本文將電路接口技術(shù)與硬件可編程技術(shù)相結(jié)合，提出了用可編程芯片來控制IDE硬盤進(jìn)行高速數(shù)據(jù)記錄，能夠滿足機(jī)載數(shù)據(jù)記錄設(shè)備重量輕、容量大、速度快的要求。 論文對硬盤ATA接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，對VHDL語言、現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)實(shí)現(xiàn)硬件電路的原理和方法進(jìn)行了深入分析，在此基礎(chǔ)上完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)記錄控制器的設(shè)計。文中選擇了具有低功耗、低成本、高性能的FPGA芯片(型號為CycloneEP1C3T144C8)，將各功能模塊級聯(lián)成系統(tǒng)在該芯片上完成了控制器系統(tǒng)級的設(shè)計與仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明了用FPGA實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)記錄控制器的可行性。所設(shè)計的VHDL代碼經(jīng)QuartusⅡ綜合、布局布線、管腳分配后，在FPGA內(nèi)部可以達(dá)到104.46Mhz的電路工作速度，F(xiàn)PGA與硬盤之間采用ATA接口的UltraDMA模式2傳輸方式，可以達(dá)到33.3MByte/s的突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率。文中對所用到的FPGA設(shè)計技術(shù)給予了詳細(xì)說明，對各功能模塊的設(shè)計給予了詳細(xì)闡述，對關(guān)鍵設(shè)計給出了VHDL源代碼，還討論了FPGA設(shè)計中時序約束的作用，給出了本文所做時序約束的方法。 本文中所論述的工作對以后機(jī)載數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的設(shè)計具有重要的鋪墊作用。文中在總結(jié)所做工作的同時，還對下一步工作提出了有益的建議。
標(biāo)簽： FPGA 機(jī)載 高速數(shù)據(jù) 記錄系統(tǒng)
上傳時間： 2013-08-05
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本文分析了數(shù)字音頻處理技術(shù)中數(shù)字濾波器的各種傳統(tǒng)實(shí)現(xiàn)算法,尤其是研究了FIR數(shù)字濾波器的實(shí)現(xiàn)算法,在分析了數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上,針對家用和便攜式音頻處理系統(tǒng),提供一種基于FPGA的音頻處理器的實(shí)現(xiàn)方案,以適應(yīng)便攜式和家用設(shè)備對處理器體積和功耗小的發(fā)展要求.該方案對實(shí)現(xiàn)N階FIR數(shù)字濾波器的傳統(tǒng)算法進(jìn)行了改良,將濾波器的系數(shù)用浮點(diǎn)數(shù)表示法來表示,使得原本至少需要一個乘法器和一個加法器來實(shí)現(xiàn)濾波功能,現(xiàn)在僅需要若干次加法和移位運(yùn)算就可以實(shí)現(xiàn),很大程度降低了設(shè)計的復(fù)雜度和系統(tǒng)功耗,也減少了芯片的面積.同時采用硬件描述語言VHDL實(shí)現(xiàn)了音頻處理器各個模塊的設(shè)計.
上傳時間： 2013-06-02
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頻率特性測試儀(簡稱掃頻儀)是一種測試電路頻率特性的儀器，它廣泛應(yīng)用于無線電、電視、雷達(dá)及通信等領(lǐng)域，為分析和改善電路的性能提供了便利的手段。而傳統(tǒng)的掃頻儀由多個模塊構(gòu)成，電路復(fù)雜，體積龐大，而且在高頻測量中，大量的分立元件易受溫度變化和電磁干擾的影響。為此，本文提出了集成化設(shè)計的方法，針對可編程邏輯器件的特點(diǎn)，對硬件實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了探索。 本文對三大關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究： 第一，由掃頻信號發(fā)生器的設(shè)計出發(fā)，對直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究，并改進(jìn)了ROM壓縮方法，在提高壓縮比的同時，改進(jìn)了DDS系統(tǒng)的雜散度，并且利用該方法實(shí)現(xiàn)了幅度和相位可調(diào)制的DDS系統(tǒng)-掃頻信號發(fā)生器。 第二，為了提高系統(tǒng)時鐘的工作頻率，對流水線算法進(jìn)行了深入的研究，并針對累加器的特點(diǎn)，進(jìn)行了一系列的改進(jìn)，使系統(tǒng)能在100MHz的頻率下正常工作。 第三，從系統(tǒng)頻率特性測試的理論出發(fā)，研究如何在FPGA中提高多位數(shù)學(xué)運(yùn)算的速度，從而提出了一種實(shí)現(xiàn)多位BCD碼除法運(yùn)算的方法—高速串行BCD碼除法；隨后，又將流水線技術(shù)應(yīng)用于該算法，對該方法進(jìn)行改進(jìn)，完成了基于流水線技術(shù)的BCD碼除法運(yùn)算的設(shè)計，并用此方法實(shí)現(xiàn)了頻率特性的測試。 在研究以上理論方法的基礎(chǔ)上，以大規(guī)模可編程邏輯器件EP1K100QC208和微處理器89C52為實(shí)現(xiàn)載體，提出了基于單片機(jī)和FPGA體系結(jié)構(gòu)的集成化設(shè)計方案；以VerilogHDL為設(shè)計語言，實(shí)現(xiàn)了頻率特性測試儀主要部分的設(shè)計。該頻率特性測試儀完成掃頻信號的輸出和頻率特性的測試兩大主要任務(wù)，而掃頻信號源和頻率特性測試這兩大主要模塊可集成在一片可編程邏輯器件中，充分體現(xiàn)了可編程邏輯器件的優(yōu)勢。 本文首先對相關(guān)的概念理論進(jìn)行了介紹，包括DDS原理、流水線技術(shù)等，進(jìn)而提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，包括設(shè)計工具、語言和實(shí)現(xiàn)載體的選擇，而后，簡要介紹了微處理器電路和外圍電路，最后，較為詳細(xì)地闡述了兩個主要模塊的設(shè)計，并給出了實(shí)現(xiàn)方式。
上傳時間： 2013-06-08
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