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并行優化

  • 基于FPGA的PID控制器研究與實現.rar

    基于微處理器的數字PID控制器改變了傳統模擬PID控制器參數整定不靈活的問題。但是常規微處理器容易在環境惡劣的情況下出現程序跑飛的問題,如果實現PID軟算法的微處理器因為強干擾或其他原因而出現故障,會引起輸出值的大幅度變化或停止響應。而FPGA的應用可以從本質上解決這個問題。因此,利用FPGA開發技術,實現智能控制器算法的芯片化,使之能夠廣泛的用于各種場合,具有很大的應用意義。 首先分析FPGA的內部結構特點,總結FPGA設計技術及開發流程,指出實現結構優化設計,降低設計難度,是擴展設計功能、提高芯片性能和產品性價比的關鍵。控制系統由四個模塊組成,主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機接口。其中控制器部分為系統的關鍵部件。在分析FPGA設計結構類型和特點的基礎上,提出一種基于FPGA改進型并行結構的PID溫度控制器設計方法。在PID算法與FPGA的運算器邏輯映像過程中,采用將補碼的加法器代替減法器設計,增加整數運算結果的位擴展處理,進行不同數據類型的整數歸一化等不同角度的處理方法融合為一體,可以有效地減少邏輯運算部件。應用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結合設計實現了PID控制器,用Modelsim仿真驗證了設計結果的正確性,用Synplify Pro進行電路綜合,在Quaitus Ⅱ軟件中實現布局布線,最后生成FPGA的編程文件。根據控制系統的要求,論文設計完成了12位模數AD轉換器、數據顯示器、按鍵等相關外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對象,以EP1C3T144 FPGA為核心,構建PID控制系統。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0~400℃的條件下,實驗結果表明,達到無超調的穩定控制要求,為降低FPGA實現PID控制器的設計難度提供了有效的方法。

    標簽: FPGA PID 控制器

    上傳時間: 2013-06-13

    上傳用戶:15071087253

  • JPEG2000中小波變換的FPGA實現.rar

    JPEG 2000是為適應不斷發展的圖像壓縮應用而出現的新的靜止圖像壓縮標準,小波變換是JEPG 2000核心算法之一。小波變換是一種可達到時(空)域或頻率域局部化的時頻域或空頻域分析方法,其多尺度分解特性符合人類的視覺機制,更加適用于圖像信息的處理。提升小波變換是一類不采用傅立葉變換做為主要分析工具的小波變換新方法,提升小波變換的提出大大簡化了小波變換的計算,使其在實時信號處理領域得到廣泛的應用。通過提升的方法很容易構造一般的整數小波變換,由于圖像一般用位數較低的整數表示,整數小波變換可以將為整數序列的圖像矩陣映射成整數小波系數矩陣,這就大大簡化了小波變換的硬件電路設計。在當今數字化和信息化時代背景下,研究具有高速硬件處理功能的可變程邏輯器件在圖像壓縮算法領域的應用已經成為當今研究的熱點。 本文旨在探討和研制基于FPGA的小波變換模塊的可能性和方法。本文采用Xilinx公司的Spartan-Ⅲ系列芯片,根據JPEG 2000推薦無損提升小波算法和有損提升小波算法,設計圖像壓縮系統的小波變換模塊。主要工作如下: 第一部分介紹了傳統小波分析理論和提升小波分析理論。包括連續小波時頻局域性的特征,離散小波變換系數的意義,多分辨分析引出的構造小波基的系統方法和計算離散小波的快速算法等。重點放在介紹正交小波和雙正交小波的構造方法,并介紹了數字圖像在小波域的特點。討論了提升小波變換的基本思想,討論了用提升方法構造小波基以及傳統小波變換的提升實現,討論了整數小波變換。 第二部分介紹了FPGA結構及其設計流程。介紹了FPGA/CPLD器件的特征、發展趨勢及FPGA/CPLD基本結構,然后重點介紹了本文用到的Xilinx公司Spartan-Ⅲ系列芯片的結構特點,以及Xilinx的FPGA開發軟件ISE,最后介紹了硬件描述語言VHDL語言的特點。 最后一部分是本論文研究的主要內容,即JPEG 2000中最核心的算法-提升格式小波變換的一維變換模塊設計和二維變換模塊設計。一維提升小波變換模塊采用兩種不同的電路結構進行設計-低速低功耗的串行流水線結構和高速高功耗的并行陣列結構。同樣,二維小波變換模塊也采用了兩種不同的電路結構進行設計-低速低功耗的折疊結構和高速高功耗的串行結構。 文章對提升小波變換的FPGA實現中的大量細節問題進行了討論,給出了每種結構提升小波變換模塊的電路原理圖,并對原理圖進行了仿真測試,仿真測試結果不僅表明了模塊功能的正確性,而且表明不同小波模塊可以滿足相應領域的實際要求。

    標簽: JPEG 2000 FPGA

    上傳時間: 2013-06-08

    上傳用戶:dwzjt

  • multisim10漢化包及注冊機.rar

    multisim10漢化與注冊機方便初學者進行電路仿真,希望大家喜歡

    標簽: multisim 10 漢化包

    上傳時間: 2013-06-05

    上傳用戶:plsee

  • 軟件無線電中FIR濾波器的Matlab設計及FPGA實現.rar

    軟件無線電作為一種新的無線通信概念和體制,近年來隨著3G標準的提出,日益受到國內外相關通信廠商的重視。尤其是基于軟件無線電和智能天線技術的TD-SCDMA作為通信史上第一個“中國標準”,有望扭轉多年來我國移動通信制造業的被動局面,是實現信息產業騰飛的一個絕好機會。軟件無線電使得通信體制具有很好的通用性、靈活性和可配置性,并使系統互聯和升級變得容易。本文以軟件無線電中的FIR濾波器為線索,貫穿了信號重構、多抽樣率信號處理、積分梳狀濾波器等理論分析,重點闡釋了FIR濾波器的設計方法及濾波器的FPGA實現等技術問題。 本文首先針對軟件無線電中的多抽樣率信號處理理論進行了討論和分析。討論了軟件無線電中如何實現整數倍抽取、整數倍內插、分數倍抽樣率變換,并分析了網絡結構的等效變換、多相濾波及積分梳狀濾波器的設計理論。 緊接著重點闡述了軟件無線電中FIR濾波器的設計理論,包括窗函數法、頻率抽樣法及等紋波法。分析了各種設計方法所能達到的性能指標及優缺點,并結合工程實例給出了相關的Matlab程序。并對FIR濾波器結構的選擇及系數字長的確定等問題進行了分析。此外,也介紹了在Matlab進行輔助設計時一些常用函數和命令的用法。 本文選用FPGA來實現中頻軟件無線電,FPGA與參數化ASIC、DSP比較有很多優勢,它不但在功耗、體積、成本方面優于參數化ASIC、DSP,而且處理效率高、現場可編程性能良好。不同于DSP的單流處理方式,FPGA是多流并行處理,這種處理方式使FPGA能完成DSP難以實現的許多功能。在簡單介紹了FPGA的一般原理,以及FPGA設計中的關鍵技術和在信號處理中的設計原則以后,重點介紹了FIR濾波器的FPGA實現方法。提出了分布式算法、加法器網絡法以及分段FIFO等實現方法。最后,提出了一種QuartusII與MATLAB聯合仿真的方法。此方法能夠直觀的檢驗濾波器的濾波效果,提高設計效率。并結合工程實例詳盡的介紹了FIR濾波器的設計開發流程。

    標簽: Matlab FPGA FIR

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:gengxiaochao

  • 基于FPGA的甚短距離高速并行光傳輸系統研究

    甚短距離傳輸(VSR)是一種用于短距離(約300 m~600m)內進行數據傳輸的光傳輸技術.它主要應用于網絡中的交換機、核心路由器(CR)、光交叉連接設備(OXC)、分插復用器(ADM)和波分復用(WDM)終端等不同層次設備之間的互連,具有構建方便、性能穩定和成本低等優點,是光通信技術發展的一個全新領域,逐漸成為國際通用的標準技術,成為全光網的一個重要組成部分. 本文深入研究了VSR并行光傳輸系統,完成了VSR技術的核心部分--轉換器子系統的設計與實現,使用現場可編程陣列FPGA(Field Programmable GateArray)來完成轉換器電路的設計和功能實現.深入研究現有VSR4-1.0和VSR4-3.0兩種并行傳輸標準,在其技術原理的基礎上,提出新的VSR并行方案,提高了多模光纖帶的信道利用率,充分利用系統總吞吐量大的優勢,為將來向更高速率升級提供了依據.根據萬兆以太網的技術特點和傳輸要求,提出并設計了用VSR技術實現局域和廣域萬兆以太網在較短距離上的高速互連的系統方案,成功地將VSR技術移植到萬兆以太網上,實現低成本、構建方便和性能穩定的高速短距離傳輸. 本文所有的設計均在Altera Stratix GX系列FPGA的EP1SGX25F1020C7上實現,采用Altera的Quartus Ⅱ開發工具和 Verilog HDL硬件描述語言完成了VSR4-1.0轉換器集成電路和萬兆以太網的SERDES的設計和仿真,并給出了各模塊的電路結構和仿真結果.仿真的結果表明,所有的設計均能正確的實現各自的功能,完全能夠滿足10Gb/s高速并行傳輸系統的要求.

    標簽: FPGA 短距離 光傳輸 高速并行

    上傳時間: 2013-07-14

    上傳用戶:han0097

  • 全并行Viterbi譯碼器的FPGA實現

      本文對于全并行Viterbi譯碼器的設計及其FPGA實現方案進行了研究,并最終將用FPGA實現的譯碼器嵌入到某數字通信系統之中。  首先介紹了卷積碼及Viterbi譯碼算法的基本原理,并對卷積碼的糾錯性能進行了理論分析。接著介紹了Viterbi譯碼器各個模塊實現的一些經典算法,對這些算法的硬件結構設計進行優化并利用FPGA實現,而后在QuartusⅡ平臺上對各模塊的實現進行仿真以及在Matlab平臺上對結果進行驗證。最后給出Viterbi譯碼模塊應用在實際系統上的誤碼率測試性能結果。  測試結果表明,系統的誤碼率達到了工程標準的要求,從而驗證了譯碼器設計的可靠性,同時所設計的基于FPGA實現的全并行Viterbi譯碼器適用于高速數據傳輸的應用場合。

    標簽: Viterbi FPGA 并行 譯碼器

    上傳時間: 2013-07-30

    上傳用戶:13913148949

  • 圖象壓縮系統中熵編解碼器的FPGA設計及實現

    隨著移動終端、多媒體、Internet網絡、通信,圖像掃描技術的發展,以及人們對圖象分辨率,質量要求的不斷提高,用軟件壓縮難以達到實時性要求,而且會帶來因傳輸大量原始圖象數據帶來的帶寬要求,因此采用硬件實現圖象壓縮已成為一種必然趨勢。而熵編碼單元作為圖像變換,量化后的處理環節,是圖像壓縮中必不可少的部分。研究熵編解碼器的硬件實現,具有廣闊的應用背景。本文以星載視頻圖像壓縮的硬件實現項目為背景,對熵編碼器和解碼器的硬件實現進行探討,給出了并行熵編碼和解碼器的實現方案。熵編解碼器中的難點是huffman編解碼器的實現。在設計并行huffman編碼方案時通過改善Huffman編碼器中變長碼流向定長碼流轉換時的控制邏輯,避免了因數據處理不及時造成數據丟失的可能性,從而保證了編碼的正確性。而在實現并行的huffman解碼器時,解碼算法充分利用了規則化碼書帶來的碼字的單調性,及在特定長度碼字集內碼字變化的連續性,將并行解碼由模式匹配轉換為算術運算,提高了存儲器的利用率、系統的解碼效率和速度。在實現并行huffman編碼的基礎上,結合針對DC子帶的預測編碼,針對直流子帶的游程編碼,能夠對圖像壓縮系統中經過DWT變換,量化,掃描后的數據進行正確的編碼。同時,在并行huffman解碼基礎上的熵解碼器也可以解碼出正確的數據提供給解碼系統的后續反量化模塊,進一步處理。在本文介紹的設計方案中,按照自頂向下的設計方法,對星載圖像壓縮系統中的熵編解碼器進行分析,進而進行邏輯功能分割及模塊劃分,然后分別實現各子模塊,并最終完成整個系統。在設計過程中,用高級硬件描述語言verilogHDL進行RTL級描述。利用了Altera公司的QuartusII開發平臺進行設計輸入、編譯、仿真,同時還采用modelsim仿真工具和symplicity的綜合工具,驗證了設計的正確性。通過系統波形仿真和下板驗證熵編碼器最高頻率可以達到127M,在62.5M的情況下工作正常。而熵解碼器也可正常工作在62.5M,吞吐量可達到2500Mbps,也能滿足性能要求。仿真驗證的結果表明:設計能夠滿足性能要求,并具有一定的使用價值。

    標簽: FPGA 圖象壓縮

    上傳時間: 2013-05-19

    上傳用戶:吳之波123

  • 基于FPGA的逆變器控制芯片研究

    逆變控制器的發展經歷從分立元件的模擬電路到以專用微處理芯片(DSP/MCU)為核心的電路系統,并從數模混合電路過渡到純數字控制的歷程。但是,通用微處理芯片是為一般目的而設計,存在一定局限。為此,近幾年來逆變器專用控制芯片(ASIC)實現技術的研究越來越受到關注,已成為逆變控制器發展的新方向之一。本文利用一個成熟的單相電壓型PWM逆變器控制模型,圍繞逆變器專用控制芯片ASIC的實現技術,依次對專用芯片的系統功能劃分,硬件算法,全系統的硬件設計及優化,流水線操作和并行化,芯片運行穩定性等問題進行了初步研究。首先引述了單相電壓型PWM逆變器連續時間和離散時間的數學模型,以及基于極點配置的單相電壓型PWM逆變器電流內環電壓外環雙閉環控制系統的設計過程,同時給出了仿真結果,仿真表明此系統具有很好的動、靜態性能,并且具有自動限流功能,提高了系統的可靠性。緊接著分析了FPGA器件的特征和結構。在給出本芯片應用目標的基礎上,制定了FPGA目標器件的選擇原則和芯片的技術規格,完成了器件選型及相關的開發環境和工具的選取。然后系統闡述了復雜FPGA設計的設計方法學,詳細介紹了基于FPGA的ASIC設計流程,概要介紹了僅使用QuartusII的開發流程,以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結合使用的開發流程。在此基礎上,進行了芯片系統功能劃分,針對:DDS標準正弦波發生器,電壓電流雙環控制算法單元,硬件PI算法單元,SPWM產生器,三角波發生器,死區控制器,數據流/控制流模塊等逆變器控制硬件算法/控制單元,研究了它們的硬件算法,完成了模塊化設計。分析了全數字鎖相環的結構和模型,以此為基礎,設計了一種應用于逆變器的,用比例積分方法替代傳統鎖相系統中的環路濾波,用相位累加器實現數控振蕩器(DCO)功能的高精度二階全數字鎖相環(DPLL)。分析了“流水線操作”等設計優化問題,并針對逆變器控制系統中,控制系統算法呈多層結構,且層與層之間還有數據流聯系,其執行順序和數據流的走向較為復雜,不利于直接采用流水線技術進行設計的特點,提出一種全新的“分層多級流水線”設計技術,有效地解決了復雜控制系統的流水線優化設計問題。本文最后對芯片運行穩定性等問題進行了初步研究。指出了設計中的“競爭冒險”和飽受困擾之苦的“亞穩態”問題,分析了產生機理,并給出了常用的解決措施。

    標簽: FPGA 逆變器 控制芯片

    上傳時間: 2013-05-28

    上傳用戶:ice_qi

  • IEEE 802.16a RS-CC編譯碼VLSI算法研究及FPGA實現

      本論文依據IEEE802.16a物理層對RS-CC碼的參數要求,研究了RS-CC碼的高速編、譯碼的VLSI硬件算法,同時對FPGA開發技術進行了研究,以VerilogHDL為描述語言,在Xilinx公司的FPGA上實現了高速的RS-CC編、譯碼器。RS譯碼器中,錯誤位置多項式和錯誤值多項式的求解采用無求逆單元,并具有規則數據流、易于VLSI實現的改進的歐幾里德算法(MEA);CC譯碼器由采用模歸一化路徑度量的全并行的“加比選(ACS)”模塊和具有脈動陣列結構的幸存路徑回溯模塊組成。  在實現RS-CC譯碼器的過程中,分別從算法上和根據FPGA的結構特點上,對譯碼器做了一些優化工作,降低了硬件資源占有率和提高了譯碼速度。  此外,還搭建了以Xilinx公司40萬等效門的FPGASpartan-Ⅲ400-4PQ208為主體,以Cypress公司的USB2.0芯片CY7C68013為高速數據接口的硬件試驗平臺,并在此試驗平臺上實現了文中的高速RS-CC編譯碼系統。

    標簽: 802.16 RS-CC IEEE FPGA

    上傳時間: 2013-06-03

    上傳用戶:lx9076

  • 基于多相濾波的寬帶DDC及其FPGA實現

    隨著現代雷達技術的不斷發展,電子偵察設備面臨電磁環境日益復雜多變,發展寬帶化、數字化、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DSP之間的工作速率總有一到兩個數量級的差別,二者之間的瓶頸成為電子偵察系統數字化的最大障礙.通信領域軟件無線電的成功應用為電子偵察系統的發展提供了一種理想模式.另一方面,微電子技術的快速發展,以及FPGA的廣泛應用,在很大程度上影響了數字電路的設計與開發.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字下變頻結構,并從軟件無線電原理出發,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字下變頻結構的硬件實現方法.本文將多相濾波下變頻的并行結構應用到數字下變頻電路中,并在后繼的混頻模塊中也采用并行混頻的方式來實現,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據,在速率和數據量上都有大幅減少,達到了現有通用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據交換.利用FPGA的在線編程特性,可以方便靈活的對各種實現方法加以驗證和比較.

    標簽: FPGA DDC 多相濾波 寬帶

    上傳時間: 2013-07-13

    上傳用戶:華華123

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