本文完成了一種高速高性能數(shù)字脈沖壓縮處理器的設(shè)計(jì)和FPGA實(shí)現(xiàn)，包括系統(tǒng)架構(gòu)設(shè)計(jì)、方案論證及仿真、算法實(shí)現(xiàn)、結(jié)果的測試等。 緒論部分首先闡明了本課題研究的背景和意義，概述了雷達(dá)數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)的主要研究內(nèi)容，關(guān)鍵技術(shù)及其發(fā)展趨勢，然后介紹了數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)的要求，最后給出了本文的主要研究內(nèi)容。 第二章敘述了線性調(diào)頻信號(hào)脈沖壓縮的基本原理，對系統(tǒng)設(shè)計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法進(jìn)行了實(shí)時(shí)性方面的論證，并基于MATLAB做了仿真分析。 第三章從數(shù)字系統(tǒng)結(jié)構(gòu)化設(shè)計(jì)方面將本系統(tǒng)劃分為三個(gè)部分：輸入部分、脈壓計(jì)算部分、輸出部分，并在流程圖中對各部分所要實(shí)現(xiàn)的功能做了介紹。 第四章首先總結(jié)了數(shù)字脈沖壓縮的實(shí)現(xiàn)途徑；提出了基于自定制浮點(diǎn)數(shù)據(jù)格式和分時(shí)復(fù)用蝶型結(jié)構(gòu)的數(shù)字脈沖壓縮系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想，對其關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入的研究。 第五章對輸入輸出模塊的功能做了詳細(xì)的描述，設(shè)計(jì)了具體的結(jié)構(gòu)和電路。 第六章針對系統(tǒng)的測試驗(yàn)證，提出面向SOC的模塊驗(yàn)證和系統(tǒng)軟硬協(xié)同驗(yàn)證的驗(yàn)證策略。通過Link for Modelsim工具，實(shí)現(xiàn)MATAB與Modelsim之間對VHDL代碼的聯(lián)合仿真測試，通過在線邏輯分析工具ChipScope，完成系統(tǒng)的片上測試，并分析系統(tǒng)的性能，證明系統(tǒng)的可實(shí)用性。滿足設(shè)計(jì)的要求。 本文研制的數(shù)字脈沖壓縮處理器具有動(dòng)態(tài)范圍大、處理精度高、處理能力強(qiáng)、體積小、重量輕、實(shí)時(shí)性好的優(yōu)點(diǎn)，為設(shè)計(jì)高性能的現(xiàn)代雷達(dá)信號(hào)處理系統(tǒng)提供了可靠的保證。
標(biāo)簽： 線性調(diào)頻信號(hào) 脈沖壓縮
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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FPGA是一種可通過用戶編程來實(shí)現(xiàn)各種數(shù)字電路的集成電路器件。用FPGA設(shè)計(jì)數(shù)字系統(tǒng)有設(shè)計(jì)靈活、低成本，低風(fēng)險(xiǎn)、面市時(shí)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(chǔ)上，對FPGA器件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了深入的探討，重點(diǎn)對FPGA的互連結(jié)構(gòu)進(jìn)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(gòu)造成的，F(xiàn)PGA一般用大量的可編程傳輸管開關(guān)和通用互連線段實(shí)現(xiàn)門器件的連接，而全定制電路中僅用簡單的金屬線實(shí)現(xiàn)，傳輸管開關(guān)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(gòu)，可大大改善電路的性能。本文研究了基于SRAM編程技術(shù)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(gòu)架后，首先對開關(guān)矩陣進(jìn)行了研究，結(jié)合Wilton開關(guān)矩陣和Disioint開關(guān)矩陣的特點(diǎn)，得到一個(gè)連接更加靈活的開關(guān)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(jìn)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(gòu)，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(dá)到一個(gè)很好的折中。 接下來課題中對FPGA電路的可編程邏輯資源進(jìn)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(gòu)，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(gòu)中編程電路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，并簡單介紹了SRAM單元的晶體管級(jí)設(shè)計(jì)原理。最后，在對FPGA構(gòu)架研究基礎(chǔ)上，完成了一款FPGA電路的設(shè)計(jì)并設(shè)計(jì)了相應(yīng)的電路測試方案，該課題結(jié)合CETC58研究所的一個(gè)重要項(xiàng)目進(jìn)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(dá)到了預(yù)期的性能。
標(biāo)簽： SRAM FPGA 器件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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自適應(yīng)濾波器是智能天線技術(shù)中核心部分-自適應(yīng)波束成形器的關(guān)鍵技術(shù)，算法的高效穩(wěn)定性及硬件時(shí)鐘速率的快慢是判斷波束成形器性能優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)。 首先選取工程領(lǐng)域最常用的自適應(yīng)橫向LMS濾波算法作為研究對象，提出了利用最小均方誤差意義下自適應(yīng)濾波器的輸出信號(hào)與主通道噪聲信號(hào)的等效關(guān)系，得到濾波器最佳自適應(yīng)參數(shù)的方法。并分析了在平穩(wěn)和非平穩(wěn)環(huán)境噪聲下，濾波器的收斂速度、權(quán)系數(shù)穩(wěn)定性、跟蹤輸入信號(hào)的能力和信噪比的改善等特性。 在分析梯度自適應(yīng)格型算法的基礎(chǔ)上，提出利用最佳反射系數(shù)的收斂性和穩(wěn)定性，得到了梯度自適應(yīng)格型濾波器的定步長改進(jìn)方法；并以改進(jìn)的梯度自適應(yīng)格型和線性組合器組成梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理算法，在同樣環(huán)境噪聲下，相比自適應(yīng)橫向LMS算法，其各項(xiàng)性能指標(biāo)都得到了極大地改善，而且有利于節(jié)省硬件資源。 設(shè)計(jì)了自適應(yīng)橫向LMS濾波器和梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理濾波器的電路模型，并用馳豫超前技術(shù)對兩類濾波器進(jìn)行了流水線優(yōu)化。利用Altera公司的CycloneⅡ系列EP2C5T144C6芯片和多種EDA工具，完成了濾波器的FPGA硬件設(shè)計(jì)與仿真實(shí)現(xiàn)。并以FPGA實(shí)現(xiàn)的3節(jié)梯度自適應(yīng)格型聯(lián)合處理器為核心，設(shè)計(jì)了一種TD-SCDMA系統(tǒng)的自適應(yīng)波束成形器，分析表明可以很好地利用系統(tǒng)提供的參考信號(hào)對下行波束進(jìn)行自適應(yīng)成形。
標(biāo)簽： FPGA 自適應(yīng)濾波器 算法設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-16
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GPS全球定位系統(tǒng)是美國國防部為軍事目的而建立的衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，其主要目的是解決海上、陸地和空中運(yùn)載工具的導(dǎo)航定位問題。GPS作為新一代衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)，不僅具有全球、全天候、連續(xù)、高精度導(dǎo)航與定位能力，而且具有優(yōu)良的抗干擾性和保密性。因此，發(fā)展全球定位系統(tǒng)是當(dāng)今導(dǎo)航技術(shù)現(xiàn)代化的一個(gè)重要標(biāo)志。在GPS接收機(jī)中，為了得到導(dǎo)航電文并對其進(jìn)行解算，要完成復(fù)雜的信號(hào)處理過程。其中，怎樣捕獲到衛(wèi)星信號(hào)，并對C/A碼進(jìn)行跟蹤是研制GPS接收機(jī)的重要問題之一。本文在對GPS信號(hào)的結(jié)構(gòu)進(jìn)行深入的分析后，結(jié)合FPGA的特點(diǎn)，對算法進(jìn)行設(shè)計(jì)及優(yōu)化后，給出了相應(yīng)的仿真。內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1.對GPS信號(hào)結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生原理進(jìn)行了深入地分析，并對GPS信號(hào)的調(diào)制機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)地闡述。 2.在GPS信號(hào)的捕獲方面，采用了基于FFT頻域的快速捕獲的方法，即將接收到的GPS信號(hào)先利用快速傅立葉變換(FFT)變換到頻域，在頻域完成相應(yīng)的運(yùn)算后，再利用傅立葉反變換(IFFT)變換到時(shí)域。從而大大減少了計(jì)算量，加快了信號(hào)捕獲的速度，提高了捕獲性能。 3.在C/A碼跟蹤部分，本文采用了非相干延遲鎖定環(huán)對C/A碼進(jìn)行跟蹤。來自載波跟蹤環(huán)路的本地載波將輸入的信號(hào)變成基帶信號(hào)，然后分別和本地碼的三個(gè)不同相位序列進(jìn)行相乘，將相乘結(jié)果進(jìn)行累加，經(jīng)過處理將得到碼相位和當(dāng)前的載波頻率送到載波跟蹤環(huán)路。 4.載波跟蹤環(huán)，本文采用的是科斯塔斯環(huán)。載波跟蹤環(huán)和碼跟蹤環(huán)在結(jié)構(gòu)上相似，故本文只對關(guān)鍵的載波NCO進(jìn)行了仿真。 本文的創(chuàng)新點(diǎn)主要是使用FPGA對整個(gè)GPS信號(hào)的捕獲及C/A碼的跟蹤進(jìn)行設(shè)計(jì)。此外，根據(jù)FPGA的特點(diǎn)，在不改變外部硬件設(shè)計(jì)的前提下，改變相應(yīng)的IP核或相關(guān)的VHDL程序就可對系統(tǒng)進(jìn)行各種優(yōu)化設(shè)計(jì)，以適應(yīng)不同類型的GPS接收機(jī)的不同功能。
上傳時(shí)間： 2013-06-27
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近年來，隨著多媒體技術(shù)的迅猛發(fā)展，電子、計(jì)算機(jī)、通訊和娛樂之間的相互融合、滲透越來越多，而數(shù)字音頻技術(shù)則是應(yīng)用最為廣泛的技術(shù)之一。MP3(MPEG-1 Audio LayerⅢ)編解碼算法作為數(shù)字音頻的解決方案，在便攜式多媒體產(chǎn)品中得到了廣泛流行。 在已有的便攜式MP3系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案中，低速處理器與專用硬件結(jié)合的SOC設(shè)計(jì)方案結(jié)合了硬件實(shí)現(xiàn)方式和軟件實(shí)現(xiàn)方式的優(yōu)點(diǎn)，具有成本低、升級(jí)容易、功能豐富等特點(diǎn)。IMDCT(反向改進(jìn)離散余弦變換)是編解碼算法中一個(gè)運(yùn)算量大調(diào)用頻率高的運(yùn)算步驟，因此適于硬件實(shí)現(xiàn)，以降低處理器的開銷和功耗，來提高整個(gè)系統(tǒng)的性能。 本文首先闡述了MP3音頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)和流程，以及IMDCT常用的各種實(shí)現(xiàn)算法。在此基礎(chǔ)上選擇了適于硬件實(shí)現(xiàn)的遞歸循環(huán)實(shí)現(xiàn)方法，并在已有算法的基礎(chǔ)上進(jìn)行了改進(jìn)，減小了所需硬件資源需求并保持了運(yùn)算速度。接著提出了模塊總體設(shè)計(jì)方案，結(jié)合算法進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的優(yōu)化，并在EDA環(huán)境下具體實(shí)現(xiàn)，用硬件描述語言設(shè)計(jì)、綜合、仿真，且下載到Xilinx公司的VirtexⅡ系列xc2v1000FPGA器件中，在減小硬件資源的同時(shí)快速地實(shí)現(xiàn)了IMDCT，經(jīng)驗(yàn)證功能正確。
上傳時(shí)間： 2013-06-11
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近年來，人們對無線數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的需求迅猛增加，促進(jìn)了寬帶無線通信新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiolexing，OFDM)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種高速寬帶無線通信系統(tǒng)中。然而 OFDM 系統(tǒng)相比單載波系統(tǒng)更容易受到頻偏和時(shí)偏的影響，因此如何有效地消除頻偏和時(shí)偏，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)頻同步是 OFDM 系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的技術(shù)。 本文討論了非同步對 OFDM 系統(tǒng)的影響，分析了當(dāng)前用于 OFDM 系統(tǒng)中基于數(shù)據(jù)符號(hào)的同步算法，并簡單介紹非基于數(shù)據(jù)符號(hào)同步技術(shù)。基于數(shù)據(jù)符號(hào)的同步技術(shù)通過加入訓(xùn)練符號(hào)或?qū)ьl等附加信息，并利用導(dǎo)頻或訓(xùn)練符號(hào)的相關(guān)性實(shí)現(xiàn)時(shí)頻同步。此算法由于加入了附加信息，降低了帶寬利用率，但同步精度相對較高，同步捕獲時(shí)間較短。 隨著電子芯片技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (Electronic DesignAutomation，EDA) 技術(shù)和可編程邏輯芯片 (FPGA/CPLD) 的應(yīng)用越來越受到大家的重視，為此文中對 EDA 技術(shù)和 Altera 公司制造的 FPGA 芯片的原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，還介紹了在相關(guān)軟件平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)的系統(tǒng)流程。 論文在對基于數(shù)據(jù)符號(hào)三種算法進(jìn)行較詳細(xì)的分析和研究的基礎(chǔ)上，尤其改進(jìn)了基于導(dǎo)頻符號(hào)的同步算法之后，利用 Altera 公司的 FPGA 芯片EP1S25F102015 在 OuartusⅡ5.0 工具平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了 OFDM 同步的硬件設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行了軟件仿真。其中對基于導(dǎo)頻符號(hào)同步的改進(jìn)算法硬件設(shè)計(jì)過程了進(jìn)行了詳細(xì)闡述。不僅如此，對于基于 PN 序列幀的同步算法和基于循環(huán)前綴 (Cycle Prefix，CP) 的極大似然 (Maximam Likelihood,ML)估計(jì)同步算法也有具體的仿真實(shí)現(xiàn)。 最后，文章還對它們進(jìn)行了比較，基于導(dǎo)頻符號(hào)同步設(shè)計(jì)的同步精度比較高，但是耗費(fèi)芯片的資源多，另一個(gè)缺點(diǎn)是沒有頻偏估計(jì)，因此運(yùn)用受到一定限制。基于 PN 序列幀的同步設(shè)計(jì)使用了最少的芯片資源，但要提取 PN 序列中的信號(hào)數(shù)據(jù)有一定困難。基于循環(huán)前綴的同步設(shè)計(jì)占用了芯片 I/O 腳稍顯多。這幾種同步算法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但可以根據(jù)不同的信道環(huán)境選用它們。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù) 同步的 仿真實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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本文進(jìn)行了基于FPGA的GPS直序偽碼擴(kuò)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)和數(shù)字化硬件實(shí)現(xiàn)。論文首先對GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并對與數(shù)字化接收機(jī)直接相關(guān)聯(lián)的GPS信號(hào)中頻部分結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)要求進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，由此確定了數(shù)字化偽碼捕獲跟蹤接收機(jī)研制的具體要求，之后完成了接收機(jī)中頻數(shù)字化方案設(shè)計(jì)。同時(shí)對偽碼捕獲跟蹤后端的載波捕獲跟蹤的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了描述和分析。最后利用EDA工具在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了GPS數(shù)字化接收機(jī)的偽碼捕獲跟蹤。 受工作環(huán)境的制約，GPS衛(wèi)星接收機(jī)系統(tǒng)首先表現(xiàn)為功率受限系統(tǒng)，接收機(jī)必須滿足在低信噪比條件下工作。同時(shí)接收機(jī)與衛(wèi)星間高動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的多普勒頻率，給接收機(jī)實(shí)現(xiàn)快速捕獲帶來了難度。通過仿真分析，綜合了實(shí)現(xiàn)難度和性能兩方面因素，針對小信噪比工作條件提出了改進(jìn)型的序貫偽碼捕獲實(shí)施方案。同時(shí)按照捕獲概率和時(shí)間的要求，對接收機(jī)偏壓、上、下門限、NCO增益等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真分析，確定了捕獲的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方案，偽碼跟蹤采用超前滯后環(huán)方案。捕獲完成后可使本地偽碼與接收偽碼的相對誤差保持在±1/4碼元范圍內(nèi)，而跟蹤環(huán)路的跟蹤范圍為±4/3碼元，保證了捕獲到跟蹤的可靠銜接，同時(shí)采用可變環(huán)路帶寬措施解決了跟蹤速度和精度的矛盾。 在數(shù)字化實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中，給出了詳細(xì)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方案和分析，這樣在保證工作精度的同時(shí)盡量減少硬件資源的開銷，利用EDA工具，采用Veilog設(shè)計(jì)語言在Xilinx的VirtexII系列的XC2V500fg256的FPGA上完成數(shù)字化接收機(jī)偽碼捕獲跟蹤的實(shí)現(xiàn)，并在其開發(fā)平臺(tái)上對數(shù)字化接收機(jī)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，在給定的工作條件下達(dá)到了設(shè)計(jì)性能和指標(biāo)要求。
標(biāo)簽： FPGA GPS 中頻 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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正交頻分復(fù)用技術(shù)(OFDM)是未來寬帶無線通信中的關(guān)鍵技術(shù)。隨著用戶對實(shí)時(shí)多媒體業(yè)務(wù)，高速移動(dòng)業(yè)務(wù)需求的迅速增加，OFDM由于其頻譜效率高，抗多徑效應(yīng)能力強(qiáng)，抗干擾性能好等特點(diǎn)，該技術(shù)正得到了廣泛的應(yīng)用。 OFDM系統(tǒng)的子載波之間必須保持嚴(yán)格的正交性，因此對符號(hào)定時(shí)和載波頻偏非常敏感。本課題的主要任務(wù)是分析各種算法的性能的優(yōu)劣，選取合適的算法進(jìn)行FPGA的實(shí)現(xiàn)。 本文首先簡要介紹了無線信道的傳輸特性和OFDM系統(tǒng)的基本原理，進(jìn)而對符號(hào)同步和載波同步對接收信號(hào)的影響做了分析。然后對比了非數(shù)據(jù)輔助式同步算法和數(shù)據(jù)輔助式同步算法的不同特點(diǎn)，決定采用數(shù)據(jù)輔助式同步算法來解決基于IEEE 802.16-2004協(xié)議的突發(fā)傳輸系統(tǒng)的同步問題。最后部分進(jìn)行了算法的實(shí)現(xiàn)和仿真，所有實(shí)現(xiàn)的仿真均在QuartusⅡ下按照IEEE 802.16-2004協(xié)議的符號(hào)和前導(dǎo)字的結(jié)構(gòu)進(jìn)行。 本文的主要工作：(1)采用自相關(guān)和互相關(guān)聯(lián)合檢測算法同時(shí)完成幀到達(dá)檢測和符號(hào)同步估計(jì)，只用接收數(shù)據(jù)的符號(hào)位做相關(guān)運(yùn)算，有效地解決了判決門限需要變化的問題，同時(shí)也減少了資源的消耗；(2)在時(shí)域分?jǐn)?shù)倍頻偏估計(jì)時(shí)，利用基于流水線結(jié)構(gòu)的Cordic模塊計(jì)算長前導(dǎo)字共軛相乘后的相角，求出分?jǐn)?shù)倍頻偏的估計(jì)值；(3)采用滑動(dòng)窗口相關(guān)求和的方法估計(jì)整數(shù)倍頻偏值，在此只用頻域數(shù)據(jù)的符號(hào)位做相關(guān)運(yùn)算，有效地解決了傳統(tǒng)算法估計(jì)速度慢的缺點(diǎn)，同時(shí)也減少了資源的消耗。
上傳時(shí)間： 2013-05-23
上傳用戶：宋桃子
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)的采集與處理在科學(xué)研究、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等部門得到越來越廣泛的應(yīng)用，這些應(yīng)用中對數(shù)字信號(hào)的傳輸速度提出了比較高的要求。傳統(tǒng)的基于ISA總線的信號(hào)傳輸效率低，嚴(yán)重制約著系統(tǒng)性能的提高。 PCI總線以其高性能、低成本、開放性、軟件兼容性等眾多優(yōu)點(diǎn)成為當(dāng)今最流行的計(jì)算機(jī)局部總線。但是，由于PCI總線硬件接口復(fù)雜、不易于接入、協(xié)議規(guī)范比較繁瑣等缺點(diǎn)，常常需要專用的接口芯片作為橋接，為了解決這一系列問題，本文提出了一種基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯的實(shí)現(xiàn)方案，支持PCI突發(fā)訪問方式，突發(fā)長度為8至128個(gè)雙字長度，核心FPGA芯片采用ALTERA公司的CYCLONE FPGA系列的EP1C6Q240C8，容量為6000個(gè)邏輯宏單元，速度為-8，編譯后系統(tǒng)速度可以達(dá)到80MHz，取得了良好的效果。 基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯的核心是PCI接口模塊。在硬件方面，特別討論了PCI接口模塊、地址轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊、外部接口模塊和SRAM DMA控制模塊等五個(gè)功能模塊的設(shè)計(jì)方案和硬件電路實(shí)現(xiàn)方法，著重分析了PCI接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸方式，采用模塊化的方法設(shè)計(jì)了內(nèi)部控制邏輯，并進(jìn)行了相關(guān)的時(shí)序仿真和邏輯驗(yàn)證，硬件需要軟件的配合才能實(shí)現(xiàn)其功能，因此設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的設(shè)計(jì)是一個(gè)重要部分，論文研究了Windows XP體系結(jié)構(gòu)下的WDM驅(qū)動(dòng)模式的組成、開發(fā)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的工具以及開發(fā)系統(tǒng)實(shí)際硬件的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序時(shí)的一些關(guān)鍵技術(shù)。 本文最后利用基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯中的關(guān)鍵技術(shù)，對PCI數(shù)據(jù)采集卡進(jìn)行了整體方案的設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)采用Altera公司的cyclone Ⅱ系列FPGA實(shí)現(xiàn)。
上傳時(shí)間： 2013-05-22
上傳用戶：彭玖華
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(shí)現(xiàn)PID軟算法的微處理器因?yàn)閺?qiáng)干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會(huì)引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個(gè)問題。因此，利用FPGA開發(fā)技術(shù)，實(shí)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(yīng)用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)及開發(fā)流程，指出實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)難度，是擴(kuò)展設(shè)計(jì)功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價(jià)比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個(gè)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(jī)接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進(jìn)型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計(jì)方法。在PID算法與FPGA的運(yùn)算器邏輯映像過程中，采用將補(bǔ)碼的加法器代替減法器設(shè)計(jì)，增加整數(shù)運(yùn)算結(jié)果的位擴(kuò)展處理，進(jìn)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(yùn)算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進(jìn)行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實(shí)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(shè)計(jì)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(guān)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(gòu)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(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，達(dá)到無超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實(shí)現(xiàn)PID控制器的設(shè)計(jì)難度提供了有效的方法。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
上傳用戶：gyq
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