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廣泛應(yīng)用費(fèi)率表/手持儀表/醫(yī)(yī)療儀器/工控設(shè)備等

基于FPGA的可編程控制器現(xiàn)場集成技術應用研究

傳統(tǒng)PLC使用時會出現(xiàn)一些問題，如程序死循環(huán)、程序跑飛、需要龐大的編譯系統(tǒng)作支持和不能實現(xiàn)精確位置控制等等；而發(fā)展到OPENPLC后，這些問題依然存在。為了更好地解決這些問題，本文提出一種全新的可編程控制器現(xiàn)場集成技術，用FPGA來實現(xiàn)PLC的功能，拋棄傳統(tǒng)PLC“程序”的概念，以“硬件線路”來實現(xiàn)控制功能，不論在經(jīng)濟上還是在性能上都具有更大的優(yōu)勢。本課題在對國內(nèi)外可編程控制器，重點是HardPLC的開發(fā)和應用的進展進行概述和分析的基礎上，系統(tǒng)開展了HardPLC組成模塊原理及其仿真模擬的研究。本研究的主要貢獻為： 1.對比分析了CPLD和FPGA的性能特點，闡明了Xilinx公司FPGA芯片結(jié)構的兩個創(chuàng)新概念，指出了其優(yōu)越性能的結(jié)構基礎； 2.系統(tǒng)分析了用HardPLC實現(xiàn)控制系統(tǒng)時的一些通用模塊，對每個模塊的工作原理進行了深入的探討，用VHDL語言建立了每個模塊的模型，在此基礎上進行了仿真、綜合，為進一步研究可編程控制器的現(xiàn)場集成奠定了基礎； 3.在仿真綜合的基礎上，用所建立的模型完成了特定邏輯控制系統(tǒng)的控制要求，充分展示了其實際應用的可行性； 4.在分析Xilinx公司SPARTANII系列FPGA芯片配置模式的基礎上，確定了應用于實際的基于CPLD控制的FPGA芯片SlaveParallel配置模式。本課題研究建立的模型對于開發(fā)具有我國自主知識產(chǎn)權的HardPLC組成IP庫具有一定的理論意義；對特定系統(tǒng)的控制實現(xiàn)，充分展示了基于FPGA的可編程控制器現(xiàn)場集成技術可以廣泛應用于工控領域，加大推廣力度和建立更多的IP庫，在許多應用場合可以取代傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)，為工控領域提供高可靠、低價格、簡單易操作的解決方案，這將帶來巨大的社會經(jīng)濟效益；所確定的FPGA芯片配置模式可廣泛應用于對FPGA芯片配置數(shù)據(jù)的加載，在實踐生產(chǎn)中具有重要的實用價值。

標簽： FPGA 可編程控制器集成技術應用研究

上傳時間： 2013-05-30

上傳用戶：dtvboyy
寬帶射頻數(shù)字接收機實驗平臺的FPGA實現(xiàn)

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(jié)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(jié)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(jīng)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(diào)試帶來了方便,可以每個模塊單獨調(diào)試而不用改變硬件結(jié)構,使調(diào)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(nèi)外相關文獻,提出了多項濾波下變頻結(jié)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(diào)諧信道,使用先抽取,后低通濾波,再混頻的數(shù)字下變頻結(jié)構,高效實現(xiàn)了變載頻帶通信號數(shù)字下變頻.結(jié)合多相濾波下變頻結(jié)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(nèi)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).

標簽： FPGA 寬帶實驗射頻

上傳時間： 2013-06-22

上傳用戶：haoxiyizhong
無線數(shù)據(jù)傳輸網(wǎng)絡遠程抄表系統(tǒng)

隨著計算機和網(wǎng)絡技術應用的擴展，電能的遠程自動監(jiān)測、計算與收費的方案逐步被采用，能源計量儀表的數(shù)據(jù)自動抄收及遠傳系統(tǒng)的建設成為智能化住宅的基本配置之一。本文針對校園的學生宿舍的電表收費進行了探討，到目前為止、按照收費方式電子式電能表可以分為：接觸式和非接觸式的IC卡預付費電表、復費率電表、和分時預付費的復費率電表。針對這幾種電表的抄表方式也各不相同，預付費電表主要是應用IC卡充值的方法付費、而復費率的電表主要是采用人工抄表和布線抄表的方法、而分時預付費復費率的電表主要是使用IC卡充值之后，利用實時時鐘在用電峰谷時對存儲在電表能的金額進行扣除。文中設計的自動抄表系統(tǒng)可以實現(xiàn)對上述三種電表的抄錄工作，尤其是針對校園學生宿舍等應用場所具用重要的意義。文章提出了整體的方案設計，三級網(wǎng)絡分別應用了無線傳輸和網(wǎng)絡傳輸?shù)姆桨福鉀Q了遠程電能計量計費系統(tǒng)的由集中器和采集器(采集終端)以及通信信道與抄表軟件組成的部分即：集中器到抄表中心的上行信道、集中器至采集器(采集終端)或水電氣表間的下行信道。在整體設計思路介紹之后，文章花主要篇幅分章節(jié)介紹了復費率電能計量儀表、基于arm和uclinux的無線收發(fā)集中控制器的軟硬件，上位機的主控界面的設計。其中電能表的開發(fā)分塊介紹了軟硬件的各個部分，集中控制器由于嵌入了實時操作系統(tǒng)uclinux，著重講述了基于操作系統(tǒng)的應用程序的開發(fā)，主站界面介紹了簡單的測試程序。然后通過測試的結(jié)果說明了課題設計的系統(tǒng)實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的基本采集和控制的情況，最后本文總結(jié)了研究的成果，并提出了改進的方向。

標簽： 無線數(shù)據(jù)傳輸抄表系統(tǒng) 網(wǎng)絡遠程

上傳時間： 2013-07-04

上傳用戶：咔樂塢
基于FPGA的DDS的研究設計與實現(xiàn)

頻率合成技術廣泛應用于通信、航空航天、儀器儀表等領域。目前，常用的頻率合成技術有直接式頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)。DDS系統(tǒng)可以很方便地獲得頻率分辨率很精細且相位連續(xù)的信號，也可以通過改變相位字改變信號的相位，因此也廣泛用于數(shù)字通信領域。本論文是利用FPGA完成一個DDS系統(tǒng)。DDS是把一系列數(shù)字量形式的信號通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號的合成技術。主要是利用高速存儲器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其他任意波形)。一個典型的DDS系統(tǒng)應包括：相位累加器，可在時鐘的控制下完成相位的累加(一般由ROM實現(xiàn))；DA轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號。本文根據(jù)設計指標，進行了DDS系統(tǒng)分析和設計，包括DDS系統(tǒng)框圖的設計，相位控制字和頻率控字的設計，以及軟件和硬件設計，重點在于利用FPGA改進設計，包括控制系統(tǒng)(頻率控制器和初始相位控制器)，尋址系統(tǒng)(相位累加器和數(shù)據(jù)存儲器)，以及轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(D/A轉(zhuǎn)換器和濾波器)的設計。介紹了利用現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)實現(xiàn)數(shù)控振蕩器(DNO，即DDS)的原理、電路結(jié)構，重點介紹了DDS技術在FPGA中的實現(xiàn)方法，給出了采用ALTERA公司的FIEX1OK系列FPGA芯片EPF10K20TC144-4芯片進行直接數(shù)字頻率合成的VHDL源程序。

標簽： FPGA DDS

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：huangzchytems
基于FPGA的擴頻通信系統(tǒng)的實現(xiàn)

擴頻通信技術是信息時代的三大高技術通信傳輸方式之一，與常規(guī)的通信技術相比。具有低截獲率、強抗噪聲、抗干擾性，具有信息隱蔽和多址通信等特點，目前已從軍事領域向民用領域迅速發(fā)展。在民用化之后，它被迅速推廣到各種公用和專用通信網(wǎng)絡之中，如衛(wèi)星通信、數(shù)據(jù)傳輸、定位、測距等系統(tǒng)中。擴頻通信技術中，最常見的是直接序列擴頻通信(DSSS)系統(tǒng)，然而目前專用擴頻芯片大部分功能都已固化。缺少產(chǎn)品開發(fā)的靈活性。其次，目前用FPGA與DSP相結(jié)合實現(xiàn)的直接序列擴頻的收發(fā)系統(tǒng)比較多，系統(tǒng)復雜且成本高。另外，現(xiàn)代擴頻通信系統(tǒng)在接收和發(fā)送端需要完成許多快速復雜的信號處理，這對電路的可靠性和處理速度提出了更高的要求。因此，設計一個全部用FPGA技術實現(xiàn)的擴頻通信收、發(fā)系統(tǒng)具有較強的實際應用價值。根據(jù)FPGA的高速并行處理能力和全硬件實現(xiàn)的特點，采用直接序列擴頻技術，借助QuartusⅡ6.0及Protel99se工具，完成了系統(tǒng)的軟件仿真和硬件電路設計。實驗結(jié)果表明，比用傳統(tǒng)的FPGA與DSP相結(jié)合實現(xiàn)方式，提高了處理速度，減少了硬件延時。同時采用了流水線技術，提高了系統(tǒng)并行處理的能力。并且系統(tǒng)功能可以通過程序來修改和升級，與專用擴頻芯片相比，具有很大的靈活性。所有模塊都集成在一個芯片中，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

標簽： FPGA 擴頻通信

上傳時間： 2013-05-18

上傳用戶：天天天天
基于FPGA的Turbo碼編譯碼器研究與實現(xiàn)

本文以Turbo碼編譯碼器的FPGA實現(xiàn)為目標，對Turbo碼的編譯碼算法和用硬件語言將其實現(xiàn)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(jié)合CCSDS標準，在實現(xiàn)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(xiàn)復雜度與處理時延等因素，優(yōu)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(xiàn)Turbo碼的Max-log-MAP算法譯碼。把整個系統(tǒng)分割成不同的功能模塊，分別闡述了實現(xiàn)過程。然后，基于Verilog HDL 設計出12位固點數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(jié)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(fā)環(huán)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。

標簽： Turbo FPGA 編譯碼器

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：haohaoxuexi
一款基于SRAM的FPGA器件設計

FPGA是一種可通過用戶編程來實現(xiàn)各種數(shù)字電路的集成電路器件。用FPGA設計數(shù)字系統(tǒng)有設計靈活、低成本，低風險、面市時間短等好處。本課題在結(jié)合國際上FPGA器件方面的各種研究成果基礎上，對FPGA器件結(jié)構進行了深入的探討，重點對FPGA的互連結(jié)構進行了分析與優(yōu)化。FPGA器件速度和面積上相對于ASIC電路的不足很大程度上是由可編程布線結(jié)構造成的，F(xiàn)PGA一般用大量的可編程傳輸管開關和通用互連線段實現(xiàn)門器件的連接，而全定制電路中僅用簡單的金屬線實現(xiàn)，傳輸管開關帶來很大的電阻和電容參數(shù)，因而速度要慢于后者。這也說明，通過優(yōu)化可編程連接方式和布線結(jié)構，可大大改善電路的性能。本文研究了基于SRAM編程技術的FPGA器件中邏輯模塊、互連資源等對FPGA性能和面積的影響。論文中在介紹FPGA器件的體系構架后，首先對開關矩陣進行了研究，結(jié)合Wilton開關矩陣和Disioint開關矩陣的特點，得到一個連接更加靈活的開關矩陣，提高了FPGA器件的可布線性，接著本課題中又對通用互連線長度、通用互連線間的連接方式和布線通道的寬度等進行了探討，并針對本課題中的FPGA器件，得出了一套適合于中小規(guī)模邏輯器件的通用互連資源結(jié)構，仿真顯示新的互連方案有較好的速度和面積性能，在互連資源的面積和性能上達到一個很好的折中。接下來課題中對FPGA電路的可編程邏輯資源進行了研究，得到了一種邏輯規(guī)模適中的粗粒度邏輯塊簇，該邏輯塊簇采用類似Xilinx 公司的FPGA產(chǎn)品的LUT加觸發(fā)器結(jié)構，使邏輯塊簇內(nèi)部基本邏輯單元的聯(lián)系更加緊密，提高了邏輯資源的功能和利用率。隨后我們還研究了IO模塊數(shù)目的確定和分布式SRAM結(jié)構中編程電路結(jié)構的設計，并簡單介紹了SRAM單元的晶體管級設計原理。最后，在對FPGA構架研究基礎上，完成了一款FPGA電路的設計并設計了相應的電路測試方案，該課題結(jié)合CETC58研究所的一個重要項目進行，目前已成功通過CSMC0.6μm 2P2M工藝成功流片，測試結(jié)果顯示其完全達到了預期的性能。

標簽： SRAM FPGA 器件設計

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：6546544
基于FPGA的PID控制器研究與實現(xiàn)

基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題，如果實現(xiàn)PID軟算法的微處理器因為強干擾或其他原因而出現(xiàn)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(zhì)上解決這個問題。因此，利用FPGA開發(fā)技術，實現(xiàn)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(nèi)部結(jié)構特點，總結(jié)FPGA設計技術及開發(fā)流程，指出實現(xiàn)結(jié)構優(yōu)化設計，降低設計難度，是擴展設計功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價比的關鍵。控制系統(tǒng)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(tǒng)的關鍵部件。在分析FPGA設計結(jié)構類型和特點的基礎上，提出一種基于FPGA改進型并行結(jié)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(shù)運算結(jié)果的位擴展處理，進行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)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(jié)合設計實現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗證了設計結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設計完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)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(tǒng)。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(jié)果表明，達到無超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實現(xiàn)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： 2013-05-24

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字模提取軟件.rar

此軟件用來幫助寫單片機程序的朋友提取英文及漢字字模。對于英文及數(shù)字等用的是計算取點的方式,而漢字取模則是用的取漢字庫這個通用方法。程序加上了左旋右旋,ASM與C51字模選擇等控制功能,以及圓點方點,各種顏色的選擇等附加功能。需要VB運行庫支持（MSVBVM60.DLL)

標簽： 字模提取軟件

上傳時間： 2013-05-24

上傳用戶：13081287919
不同功能觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換方法

觸發(fā)器是時序邏輯電路的基本構成單元，按功能不同可分為 RS 觸發(fā)器、 JK 觸發(fā)器、 D 觸發(fā)器及 T 觸發(fā)器四種，其功能的描述可以使用功能真值表、激勵表、狀態(tài)圖及特性方程。只要增加門電路便可以實現(xiàn)不同功能觸發(fā)器的相互轉(zhuǎn)換，例如要將 D 觸發(fā)器轉(zhuǎn)換為 JK 觸發(fā)器，轉(zhuǎn)換的關鍵是推導出 D 觸發(fā)器的輸入端 D 與 JK 觸發(fā)器的輸入端J 、 K 及狀態(tài)輸出端 Qn 的邏輯表達式，然后用門電路去實現(xiàn)該邏輯表達式。具體的設計方法有公式法和圖表法兩種。

標簽： 觸發(fā)器轉(zhuǎn)換

上傳時間： 2014-12-23

上傳用戶：lbbyxmoran

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