本課題對DQPSK調制解調技術的FPGA實現進行了比較全面的研究,利用DQPSK調制技術實現了碼速200Kbps的調制器。調制載頻3.2MHz、帶寬180KHz、帶外抑制大于45dB,調制器設計達到預定要求。解調器硬件完成,軟件未全部實現,但完成了CIC濾波器、載波跟蹤環、位定時同步、并串轉換等幾個關鍵模塊的設計。對解調器做了實驗測試,驗證了相關模塊設計的正確性,解調器中重要的載波同步功能已能實現。 在本文中,主要介紹了DQPSK調制解調技術的FPGA實現。著重對差分編解碼、成形濾波器、Costas載波跟蹤環以及CIC濾波器進行了詳細敘述,對硬件設計則做了簡要的說明,給出了主要電路圖和實物圖。 在重要設計環節上,文中進行了比較細致的Matlab仿真及System View仿真,并給出了相關分析與說明。最后,采用VHDL 硬件描述語言對系統進行了設計與實現。文中對位定時同步以及CIC濾波器的可變速設計做了創新與改進。
上傳時間: 2013-05-22
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當代科學技術突飛猛進,極大促進了自動識別技術的發展——條形碼、光學字符識別、磁條(卡)、工C卡、語音識別、視覺識別、RFID等,其中,RFID無疑是最為前沿的自動識別技術,是一種非接觸式的識別技術;同時,隨著另外一項技術——嵌入式技術的飛速發展,機構小巧、性能優越、價格便宜、操作簡便的手持式數據自動讀寫設備發展尤為迅速。具體說來,一款好的手持式RFID讀寫器適用于工作現場,可以供工作人員對現場物品信息進行自動收集,而隨著嵌入式操作系統和網絡技術的應用,使讀寫器不僅有數據采集功能,而且可以對數據進行分析以供管理決策。在這其中,操作系統、芯片、總線、接口技術成為讀寫器的內核,嵌入式系統成為技術的代表。 隨著嵌入式操作系統(如linux、wirice.net)的出現,使得軟件開發人員在嵌入式系統和普通pc機上進行應用軟件開發不會感到太大的差別(借助于交叉開發環境,即在pc機上編譯連接,但生成的是目標機代碼)。但是,對于那些應用軟件開發者,往往對某一行業軟件開發比較熟悉卻對硬件有些陌生,熟悉硬件原理(嵌入式處理器架構、部件工作原理等)恰恰是構建一個嵌入式系統所必須的。因此,構建一個性能穩定、持續工作時間長、完善數據接口、方便讀寫器接口的手持式設備成為了當今一個比較熱門的技術領域。本項目就是根據以上事實,先分析了國內外研究現狀,再根據項目需求、生產成本以及RFID應用開發者的要求,決定采用以ARM920T為內核的$3C2410為嵌入式處理器、微軟公司力推的wiIice.net為嵌入式操作系統,設計開發了供RFID應用軟件開發者使用的手持式RFID讀寫器。針對手持式設備的特點和實際要求,對讀寫器軟硬件系統整體結構進行了規劃,完成了時鐘電路、nand flash存儲器接口電路、SDRAM電路、串行接口電路、RFID讀寫模塊接口電路、USB接口電路、無線通信模塊接口電路、LCD/觸摸屏接口電路的設計,并開發了讀寫器的二次發API;在wince.net平臺下,利用platform builder工具定制了適于讀寫器的操作系統,實現了嵌入式操作系統的設計,最后對整個系統進行了測試。
上傳時間: 2013-06-21
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按照公安部規定,我國從 2004 年開始換發第二代居民身份證,預計到 2008 年基本完成第二代居民身份證的換發工作。第二代身份證與第一代身份證最大的區別在于:它的內部嵌入了一枚指甲蓋大小的非接觸式 IC 芯片,該芯片內存儲有姓名、性別等9項信息。本課題設計出一款基于 ARM 和 GPRS 技術的第二代身份證無線手持閱讀器,該閱讀器能讀出第二代身份證內 IC 卡信息,并可通過 GPRS 網絡將信息進行無線傳輸。 本文以該閱讀器的設計為主線,論述的主要內容如下: 1.介紹了課題背景及意義。全國 9 億第二代身份證的換發,必然帶來各行業對閱讀器的大量需求,而現有閱讀器的弊端促使了對閱讀器做更深入的研究。 2.介紹了相關概念及技術,包括:無線射頻識別技術、ISO/IEC14443 協議、嵌入式系統、ARM、GPRS技術等。 3.詳細介紹了該閱讀器的硬件設計方法,并給出主要硬件模塊電路原理圖及其 PCB 板設計方法,同時也簡單介紹了硬件的焊接和調試過程。 4.詳細介紹了該閱讀器的軟件設計方法,包括:讀卡模塊驅動程序、GPRS 模塊驅動程序、人機對話模塊驅動程序、I/O 口驅動程序的流程圖和部分代碼。 5.為使該閱讀器安全可靠地運行,對閱讀器進行了各種功能測試,包括:讀卡功能、GPRS 數據傳輸功能、人機接口功能。 通過功能測試,該閱讀器能準確讀取第二代身份證內信息并通過GPRS 網絡成功將信息發送出去。該閱讀器與市面上現有的閱讀器相比,具有可脫機操作、無線傳輸、小巧靈便的優點。由于該閱讀器軟件采用模塊化的設計方法,可以方便移植到其他非接觸卡閱讀器中,因此本閱讀器具有非常廣泛的應用前景。
上傳時間: 2013-06-10
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本文從AES的算法原理和基于ARM核嵌入式系統的開發著手,研究了AES算法的設計原則、數學知識、整體結構、算法描述以及AES存住的優點利局限性。 針對ARM核的體系結構及特點,對AES算法進行了優化設計,提出了從AES算法本身和其結構兩個方面進行優化的方法,在算法本身優化方面是把加密模塊中的字節替換運算、列混合運算和解密模塊中的逆列混合運算中原來的復雜的運算分別轉換為簡單的循環移位、乘和異或運算。在算法結構優化方面是在輸入輸山接口上采用了4個32位的寄存器對128bits數據進行了并行輸入并行輸出的優化設計;在密鑰擴展上的優化設計是采用內部擴展,即在進行每一輪的運算過程的同時算出下一輪的密鑰,并把下一輪的密鑰暫存在SRAM里,使得密鑰擴展與加/解密運算并行執行;加密和解密優化設計是將輪函數查表操作中的四個操作表查詢工作合并成一個操作表查詢工作,同時為了使加密代碼在解密代碼中可重用,節省硬件資源,在解密過程中采用了與加密相一致的過程順序。 根據上述的優化設計,基于ARM核嵌入式系統的ADS開發環境,提出了AES實現的軟硬件方案、AES加密模塊和解密模塊的實現方案以及測試方案,總結了基于ARM下的高效編程技巧及混合接口規則,在集成開發環境下對算法進行了實現,分別得出了初始密鑰為128bits、192bits和256bits下的加密與解密的結果,并得劍了正確驗證。在性能測試的過程中應用編譯器的優化選項和其它優化技巧優化了算法,使算法具有較高的加密速度。
上傳時間: 2013-04-24
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軟開關技術是電力電子裝置向高頻化、高功率密度化發展的關鍵技術,已成為現代電力電子技術研究的熱點之一。微處理器的出現促進了電力電子變換器的控制技術從傳統的模擬控制轉向數字控制,數字控制技術可使控制電路大為簡化,并能提高系統的抗干擾能力、控制靈活性、通用性以及智能化程度。本文提出了一種利用耦合輸出電感的新型次級箝位ZVZCS PWM DC/DC變換器,其反饋控制采用數字化方式。 論文分析了該新型變換器的工作原理,推導了變換器各種狀態時的參數計算方程;設計了以ARW芯片LPC2210為核心的數字化反饋控制系統,通過軟件設計實現了PWM移相控制信號的輸出;運用Pspice9.2軟件成功地對變換器進行了仿真,分析了各參數對變換器性能的影響,并得出了變換器的優化設計參數;最后研制出基于該新型拓撲和數字化控制策略的1千瓦移相控制零電壓零電流軟開關電源,給出了其主電路、控制電路、驅動電路、保護電路及高頻變壓器等的設計過程,并在實驗樣機上測量出了實際運行時的波形。 理論分析與實驗結果表明:該變換器拓撲能實現超前橋臂的零電壓開關,滯后橋臂的零電流開關;采用ARM微控制器進行數字控制,較傳統的純模擬控制實時反應速度更快、電源穩壓性能更好、外圍電路更簡單、設計更靈活等,為實現智能化數字電源創造了基礎,具有廣泛的應用前景和巨大的經濟價值。
上傳時間: 2013-08-03
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LDPC碼以其接近Shannon極限的優異性能在編碼界引起了轟動,成為研究的熱點。隨著研究的不斷深入和技術的發展,目前,LDPC碼已經被多個通信系統定為信道編碼方案,并被應用到第二代數字視頻廣播衛星(DVB—S2)通信系統中。由于LDPC碼譯碼過程中所涉及的數據量龐大,譯碼時序控制復雜,如何實現LDPC碼譯碼器成為了人們研究的重點。 論文以基于FPGA實現LDPC碼譯碼器為研究目標,主要對譯碼算法選擇、譯碼數據量化、定點數據表示方式、譯碼算法關鍵運算單元的FPGA設計和譯碼的時序控制進行了深入研究。首先分析了LDPC碼的基本譯碼原理和常用譯碼算法。然后重點分析了BP算法、Log-BP算法、最小和算法和歸一化最小和算法,并對四種譯碼算法的糾錯性能和譯碼復雜度進行比較論證,選出適合硬件實現的譯碼方案。結合通信系統,對譯碼算法進行仿真分析,確定了譯碼算法的各個參數值和譯碼量化方案。 在系統仿真分析論證的基礎之上,以歸一化最小和譯碼算法為理論方案,利用硬件描述語言編寫譯碼功能模塊,并基于FPGA實現了固定譯碼長度的LDPC碼譯碼器,利用MATLAB和Modelsim分別對譯碼器進行了功能驗證和時序驗證,最后模擬通信系統完成了譯碼器的硬件測試。
上傳時間: 2013-04-24
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H.264/AVC是ITU與ISO/IEC(International Standard Organization/Intemational Electrotechnical Commission國際標準化組織/國際電工委員會)聯合推出的活動圖像編碼標準。作為最新的國際視頻編碼標準,H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標準相比,性能有了很大提高,并已在流媒體、數字電視、電話會議、視頻存儲等諸多領域得到廣泛的應用。基于上下文的自適應二進制算術編碼(Conrext-based Adaptive Binary Arithmetic Coding,CABAC)是H.264/AVC的兩個熵編碼方案之一,相對于另一熵編碼方案-CAVLC(基于上下文的自適應可變長編碼),CABAC具有更高的數據壓縮率:在同等編碼質量下要比CAVLC提高10%~15%的壓縮率。CABAC能實現很高的數據壓縮率,但這是以增加實現的復雜性為代價的。在已有的硬件實現方法上,CABAC的解碼效率并不高。 論文在深入研究CABAC解碼算法及其實現流程,并在仔細分析了H.264/AVC碼流結構的基礎上,總結出了影響CABAC解碼效率的各個環節,并以此為出發點,對CABAC解碼所需中的各個功能模塊進行了優化設計,設計出一種新的CABAC解碼器結構,相對于一般的CABAC解碼器,它的解碼效率得到了顯著提高。論文針對影響CABAC解碼過程的"瓶頸"問題一多次訪問存儲部件影響解碼速率,提出了新的存儲組織方式,并根據CABAC的碼流結構特性,采用4個子解碼器級聯的方式來進一步提高解碼速率。 最后,用Verilog語言對所設計的CABAC解碼器進行了描述,用EDA軟件對其進行了仿真,并在FPGA上驗證了其功能,結果顯示,該CABAC解碼器結構顯著提高了解碼效率,能夠滿足高檔次實時通訊的要求。
上傳時間: 2013-07-03
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糾錯碼技術是一種通過增加一定冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法。RS碼是一種典型的糾錯碼,在線性分組碼中,它具有最強的糾錯能力,既能糾正隨機錯誤,也能糾正突發錯誤,在深空通信、移動通信、磁盤陣列、光存儲及數字視頻廣播(DVB)等系統中具有廣泛的應用。 DVD是一種高容量的存儲媒質。DVD技術的應用很廣泛,在數字技術中占有重要地位。DVD系統中采用里德-所羅門乘積碼(RS-PC:Reed-Solomon ProductCode)進行糾錯,RS碼譯碼器在伺服芯片中具有重要作用。 FPGA在開發階段具有安全、方便、可隨時修改設計等不可替代的優點,在電子系統中采用FPGA可以極大的提升硬件系統設計的靈活性,可靠性,同時提高硬件開發的速度和降低系統的成本。FPGA的固有優點使其得到越來越廣泛的應用,FPGA設計技術也被越來越多的設計人員所掌握。 本文首先介紹了編碼理論和常用的RS編譯碼算法,提出RS編碼器實現方案,詳細分析了譯碼器的ME算法和改進BM算法的實現,針對ME算法提出了一種流水線結構的糾刪糾錯RS譯碼器實現方案,在譯碼器復雜度和延時上作了折衷,降低了譯碼器的復雜度并提高了最高工作頻率,利用有限域乘法器的特性對編譯碼電路進行優化。這些技術的采用大大的提高了RS編譯碼器的效率,節省了RS編譯碼器占用的資源。在Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA上設計并成功實現了RS(208,192)編譯碼器。
上傳時間: 2013-07-20
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文章開篇提出了開發背景。認為現在所廣泛應用的開關電源都是基于傳統的分立元件組成的。它的特點是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低,對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產品,同時幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術飛速發展的今天,這種傳統的模擬開關電源已經很難跟上時代的發展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化,開關電源的控制部分正在向數字化方向發展。由于數字化,使開關電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態的遠距離監測成為了可能,同時由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應對不同客戶的需求,這就降低了開發周期和成本。依靠現代數字化控制和數字信號處理新技術,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。 在數字化領域的今天,最后一個沒有數字化的堡壘就是電源領域。近年來,數字電源的研究勢頭與日俱增,成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關電源占了世界市場的80%以上,但都是傳統的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內容是在傳統開關電源模擬調節器的基礎上,提出了一種新的數字化調節器方案,即基于DSP和FPGA的數字化PID調節器。論文對系統方案和電路進行了較為具體的設計,并通過測試取得了預期結果。測試證明該方案能夠適合本行業時代發展的步伐,使系統電路更簡單,精度更高,通用性更強。同時該方案也可用于相關領域。 本文首先分析了國內外開關電源發展的現狀,以及研究數字化開關電源的意義。然后提出了數字化開關電源的總體設計框圖和實現方案,并與傳統的開關電源做了較為詳細的比較。本論文的設計方案是采用DSP技術和FPGA技術來做數字化PID調節,通過數字化PID算法產生PWM波來控制斬波器,控制主回路。從而取代傳統的模擬PID調節器,使電路更簡單,精度更高,通用性更強。傳統的模擬開關電源是將電流電壓反饋信號做PID調節后--分立元器件構成,采用專用脈寬調制芯片實現PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣,電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個信號分別送至電流調節器和電壓調節器的反相輸入端,用來實現閉環控制。同時用來保證系統的穩定性及實現系統的過流過壓保護、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機或電位器提供。再次,文章對各個模塊從理論和實際的上都做了仔細的分析和設計,并給出了具體的電路圖,同時寫出了軟件流程圖以及設計中應該注意的地方。整個系統由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運算、環境開關量檢測、環境開關量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負載電壓信號采集、負載電流信號采集、以及對信號的一階數字低通濾波。由于整個系統是閉環控制系統,要求采樣速率相當高。本系統采用FPGA來控制ADC,這樣就避免了高速采樣占用系統資源的問題,減輕了DSP的負擔。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調節,從而產生PWM波來控制逆變橋的開關速率,從而達到閉環控制的目的。 最后,對數字化開關電源和模擬開關電源做了對比測試,得出了預期結論。同時也提出了一些需要改進的地方,認為該方案在其他相關行業中可以廣泛地應用。模擬控制電路因為使用許多零件而需要很大空間,這些零件的參數值還會隨著使用時間、溫度和其它環境條件的改變而變動并對系統穩定性和響應能力造成負面影響。數字電源則剛好相反,同時數字控制還能讓硬件頻繁重復使用、加快上市時間以及減少開發成本與風險。在當前對產品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩定度好等前提條件下,數字化開關電源有著廣闊的發展空間。本系統來基本上達到了設計要求。能夠滿足較高精度的設計要求。但對于高精度數字化電源,系統還有值得改進的地方,比如改進主控器,提高參考電壓的精度,提高采樣器件的精度等,都可以提高系統的精度。 本系統涉及電子、通信和測控等技術領域,將數字PID算法與電力電子技術、通信技術等有機地結合了起來。本系統的設計方案不僅可以用在電源控制器上,只要是相關的領域都可以采用。
上傳時間: 2013-06-21
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本文以Turbo碼編譯碼器的FPGA實現為目標,對Turbo碼的編譯碼算法和用硬件語言將其實現進行了深入的研究。 首先,在理論上對Turbo碼的編譯碼原理進行了介紹,確定了Max-log-MAF算法的譯碼算法,結合CCSDS標準,在實現編碼器時,針對標準中給定的幀長、碼率與交織算法,以及偽隨機序列模塊與幀同步模塊,提出了相應解決方案;而在相應的譯碼器設計中,采用了FPGA設計中“自上而下”的設計方法,權衡硬件實現復雜度與處理時延等因素,優先考慮面積因素,提高元件的重復利用率和降低電路復雜度,來實現Turbo碼的Max-log-MAP算法譯碼。把整個系統分割成不同的功能模塊,分別闡述了實現過程。 然后,基于Verilog HDL 設計出12位固點數據的Turbo編譯碼器以及仿真驗證平臺,與用Matlab語言設計的相同指標的浮點數據譯碼器進行性能比較,得到該設計的功能驗證。 最后,研究了Tuxbo碼譯碼器幾項最新技術,如滑動窗譯碼,歸一化處理,停止迭代技術結合流水線電路設計,將改進后的譯碼器與先前設計的譯碼器分別在ISE開發環境中針對目標器件xilinx Virtex-Ⅱ500進行電路綜合,證實了這些改進技術能有效地提高譯碼器的吞吐量,減少譯碼時延和存儲器面積從而降低功耗。
上傳時間: 2013-04-24
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