軟件無線電(Software Radio)具有高度靈活性、開放性，很容易實現(xiàn)與現(xiàn)有和未來多種電臺的兼容，能最大限度的滿足了互聯(lián)互通的要求。而基于多相濾波器組的信道化軟件無線電接收技術以其固有的全概率接收、降采樣速率以及其大幅提高運算速率的能力越來越受到重視。本文主要研究了基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的軟件無線電信道化中頻接收技術設計與實現(xiàn)。 首先介紹了軟件無線電的基本概念以及其發(fā)展狀況，深入討論了軟件無線電的基本理論，主要介紹了設計中所用到的帶通采樣技術、信號的抽取技術與多相濾波技術。 然后簡要介紹了信道化中頻接收機的射頻(Radio Frequency，RF)前端接收技術，設置寬中頻超外差接收機射頻前端的設計指標，給出了改進的實信號濾波器組低通型實現(xiàn)結構，并依此推導和建立了實信號多相濾波器組信道化中頻接收機的數(shù)學模型。 最后基于EP1S80開發(fā)平臺實現(xiàn)了實信號多相濾波器組信道化的中頻接收機。給出了多相濾波器、抽取運算、FFT運算、信道劃分以及復乘運算的設計方案。仿真結果表明，該接收機能夠?qū)崿F(xiàn)對中頻信號的正確接收，驗證了系統(tǒng)設計的可行性。
上傳時間： 2013-05-24
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H.264/AVC是國際電信聯(lián)盟與國際標準化組織/國際電工委員會聯(lián)合推出的活動圖像編碼標準，簡稱H.264。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，性能有了很大的提高，并已在流媒體、數(shù)字電視、電話會議、視頻存儲等諸多領域得到廣泛的應用。 本論文的研究課題是基于H.264/AVC視頻編碼標準的CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Coding，基于上下文的自適應可變長編碼)編碼算法研究及FPGA實現(xiàn)。對于變換后的熵編碼，H.264/AVC支持兩種編碼模式：基于上下文的可變長編碼(CAVLC)和基于上下文的自適應算術編碼(CABAC，Context-based Adaptive BinaryArithmetic Coding)。在H.264/AVC中，盡管CAVLC算法也是采用了VLC編碼，但是同以往標準不同，它所有的編碼都是基于上下文進行。這種方法比傳統(tǒng)的查單一表的方法提高了編碼效率，但也增加了設計上的困難。 作者在全面學習H.264/AVC協(xié)議和深入研究CAVLC編碼算法的基礎上，確定了并行編碼的CAVLC編碼器結構框圖，并總結出了影響CAVLC編碼器實現(xiàn)的瓶頸。針對這些瓶頸，對CAVLC編碼器中的各個功能模塊進行了優(yōu)化設計，這些優(yōu)化設計包括多參考塊的表格預測法、快速查找表法、算術消除法等。最后，用Verilog硬件描述語言對所設計的CAVLC編碼器進行了描述，用EDA軟件對其主要功能模塊進行了仿真，并在Cyclone II系列EP2C20F484的FPGA上驗證了它們的功能。結果表明，該CAVLC編碼器各編碼單元的編碼速度得到了顯著提高且均能滿足實時通信要求，為整個CAVLC編碼器的實時通信提供了良好的基礎。
上傳時間： 2013-06-22
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串行數(shù)字接口SDI是目前使用最廣泛的數(shù)字視頻接口。它是遵循SMPTE-259M和EBtJ-Tech-3267標準制定的，己經(jīng)被世界上眾多數(shù)字視頻設備生產(chǎn)廠家普遍采納并作為標準視頻接口，主要用在非線性編輯系統(tǒng)、視頻服務器、虛擬演播室以及數(shù)字切換矩陣和數(shù)字光端機等場合。 以往的SDI接口在實現(xiàn)方法上有成本高、靈活性低等缺點，針對這些不足，本文在研究串行數(shù)字接口工作原理的基礎上，提出了一種基于FPGA的標清串行數(shù)字接口(SD-SDI)的設計方案，并使用SOPC Builder構成一個Nios II處理器系統(tǒng)，將SDI接口以IP核形式嵌入到FPGA內(nèi)部，從而提高系統(tǒng)的集成度，使之具有視頻數(shù)據(jù)處理速度快、實時性強、性價比高的特點。具體研究內(nèi)容包括： 1.在分析SDI接口的硬件結構和工作原理的基礎上，提出了串行數(shù)字接口的嵌入式系統(tǒng)設計方法，完成了SDI接口卡的FPGA芯片內(nèi)部配置以及驅(qū)動電路、均衡電路、電源電路等硬件電路設計。 2.采用軟邏輯方法實現(xiàn)SDI接口的傳輸功能，進行了具體的模塊化設計與仿真。 3.引入Nios II嵌入式軟核處理器對數(shù)據(jù)進行處理，設計了視頻圖像數(shù)據(jù)的采集程序。 該傳輸系統(tǒng)以Altera公司的Cyclone II EP2C35F672C8為核心芯片，通過發(fā)送和接收電路的共同作用，能夠完成標清數(shù)字視頻信號的傳輸，初步確立了以SDI接口為數(shù)據(jù)源的視頻信號傳輸系統(tǒng)的整體模式和框架。
上傳時間： 2013-07-31
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軟件無線電是近年提出的新的通信體系，由于其具有靈活性和可重配置性并且符合通信的發(fā)展趨勢，已成為通信系統(tǒng)設計的研究熱點。因此對基于軟件無線電的調(diào)制解調(diào)技術進行深入細致的研究非常有意義。 本文首先從闡述軟件無線電的理論基礎入手，對多速率信號處理中的內(nèi)插和抽取、帶通采樣、數(shù)字變頻等技術進行了分析與探討，為設計和實現(xiàn)8PSK調(diào)制解調(diào)器提供了非常重要的理論依據(jù)。然后，研究了8PSK調(diào)制解調(diào)技術，詳細論述了它們的基本概念和原理，提出了系統(tǒng)實現(xiàn)方案，在DSP+FPGA平臺上實現(xiàn)了8PSK信號的正確調(diào)制解調(diào)。文中著重研究了突發(fā)通信的同步和頻偏糾正算法，針對同步算法選取了一種基于能量檢測法的快速位同步算法，采用相關器實現(xiàn)，同時實現(xiàn)位同步和幀同步。并且對于突發(fā)通信的多普勒頻偏糾正，設計了一個基于自動頻率控制(AFC)環(huán)的頻偏檢測器，通過修改數(shù)控振蕩器(NCO)的頻率控制字方法來校正本地載波頻率，整個算法結構簡單，運算量小，頻偏校正速度快，具有較好的實用性。其次，對相干解調(diào)的初始相位進行糾正時，提出了一種簡單易行的CORDIC方法，同時對FPGA編程當中的一些關鍵問題進行了介紹。最后，設計了自適應調(diào)制解調(diào)器，根據(jù)信噪比和誤碼率來自適應的改變調(diào)制方式，以達到最佳的傳輸性能。
標簽： FPGA 8PSK 調(diào)制解調(diào)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著圖像分辨率的越來越高，軟件實現(xiàn)的圖像處理無法滿足實時性的需求；同時FPGA等可編程器件的快速發(fā)展使得硬件實現(xiàn)圖像處理變得可行。如今基于FPGA的圖像處理研究成為了國內(nèi)外的一個熱門領域。 本文在FPGA平臺上，用Verilog HDL實現(xiàn)了一個研究圖像處理算法的可重復配置的硬件模塊架構，架構包括PC機預處理和通信軟件，控制模塊，計算單元，存儲器模塊和通信適配模塊五個部分。其中的計算模塊負責具體算法的實現(xiàn)，根據(jù)不同的圖像處理算法可以獨立實現(xiàn)。架構為計算模塊實現(xiàn)了一個可添加、移出接口，不同的算法設計只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構中來進行調(diào)試和運行。 在硬件架構的基礎上本文實現(xiàn)了排序濾波，中值濾波，卷積運算及高斯濾波，形態(tài)學算子運算等經(jīng)典的圖像處理算法。討論了FPGA的圖像處理算法的設計方法及優(yōu)化策略，通過性能分析，F(xiàn)PGA實現(xiàn)圖像處理在時間上比軟件處理有了很大的提高；通過結果的比較，發(fā)現(xiàn)FPGA的處理結果達到了軟件處理幾乎同等的效果水平。最后本文在實現(xiàn)較大圖片處理和圖像處理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的討論和改進，提高了算法的可用性，同時為進一步的研究提供了更加便利的平臺。 整個設計都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環(huán)境下開發(fā)的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺上實現(xiàn)。在軟件仿真過程中利用了ISE8.2自帶仿真工具和ModelSim結合使用。 本課題為制造FPGA的專用圖像處理芯片做了有益的探索性研究，為實現(xiàn)FPGA為核心處理芯片的實時圖像處理系統(tǒng)有著積極的作用。
上傳時間： 2013-07-29
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本文研究了基于Nios Ⅱ的FPGA-CPU調(diào)試技術。論文研究了NiosⅡ嵌入式軟核處理器的特性；實現(xiàn)了以Nios Ⅱ嵌入式處理器為核心的FPGA-CPU調(diào)試系統(tǒng)的軟、硬件設計；對兩種不同類型的FPGA-CPU進行了實際調(diào)試，對實驗數(shù)據(jù)進行了分析。 在硬件方面，為了控制和檢測FPGA-CPU，設計并實現(xiàn)了FPGA-CPU的控制電路、FPGA-CPU的內(nèi)部通用寄存器組掃描電路、存儲器電路等；完成了各種外圍設備接口的設計；實現(xiàn)了調(diào)試系統(tǒng)的整體設計。 在軟件方面，設計了調(diào)試監(jiān)控軟件，完成了對FPGA-CPU運行的控制和信號狀態(tài)的監(jiān)測。這些信號包括地址和數(shù)據(jù)總線以及各種寄存器的數(shù)據(jù)等；實現(xiàn)了多種模式下的FPGA-CPU調(diào)試支持單時鐘調(diào)試、單步調(diào)試和軟件斷點多種調(diào)試模式。此外，設計了專用的編譯軟件，實現(xiàn)了基于不同指令系統(tǒng)的偽匯編程序編譯，提高了調(diào)試效率。 本文作者在實現(xiàn)了FPGA-CPU調(diào)試系統(tǒng)基礎上，對兩種指令系統(tǒng)不同、結構迥異的FPGA-CPU進行實際調(diào)試。調(diào)試結果表明，這種基于IP核的可復用設計技術，能夠在一個FPGA芯片內(nèi)實現(xiàn)調(diào)試系統(tǒng)和FPGA-CPU的無縫連接，能夠有效地調(diào)試FPGA-CPU。
上傳時間： 2013-08-04
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轉(zhuǎn)矩的測量對各種機械產(chǎn)品的研究開發(fā)、測試分析、質(zhì)量檢驗、安全和優(yōu)化控制等工作有重要的意義。現(xiàn)有的轉(zhuǎn)矩傳感器一般結構復雜，制造安裝困難。本文介紹了一種結構簡單，測量精度高的新型轉(zhuǎn)矩傳感器——基于FPGA和單片機的光柵轉(zhuǎn)矩傳感器。 本文主要工作包括： 1、介紹了當前轉(zhuǎn)矩傳感器的發(fā)展現(xiàn)狀，分析了各種類型轉(zhuǎn)矩傳感器的特點和存在的不足。 2、介紹了光柵轉(zhuǎn)矩傳感器的工作原理，將光柵輸出的光電信號轉(zhuǎn)換成矩形波信號，通過分析旋轉(zhuǎn)軸的各種運動對光電輸出信號的影響，得知兩路矩形波信號的相位與扭轉(zhuǎn)角的關系，從而得到系統(tǒng)測量方案，并推導出具體的測量計算公式。 3、構建了系統(tǒng)實驗平臺，主要由被測量主軸、光柵對機構、光電裝置座三個部分構成。 4、基于現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)和單片機，完成系統(tǒng)硬件電路及軟件設計。 5、根據(jù)動態(tài)測量數(shù)據(jù)的時變性、隨機性、相關性和動態(tài)性等，研究了動態(tài)測量數(shù)據(jù)的處理方法。 6、對系統(tǒng)調(diào)試和實驗。采取先對各個單元模塊獨立調(diào)試與實驗的方法，對每個單元電路的性能進行分析處理，然后進行聯(lián)合調(diào)試與實驗，并對傳感器進行標定。 7、對系統(tǒng)誤差進行分析，并提出了改進措施。
上傳時間： 2013-06-19
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互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、星基導航是21世紀信息社會的三大支柱產(chǎn)業(yè)，而GPS系統(tǒng)的技術水平和發(fā)展歷程代表著全世界衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展狀況。目前，我國已經(jīng)成為GPS的使用大國，衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成。然而，我們對GPS核心技術的研究還不夠深入，我國GPS產(chǎn)品的核心部分多數(shù)還是靠進口。 GPS接收機工作時，為了將本地信號和接收到的信號同步，要完成復雜的信號處理過程。其中，如何捕獲衛(wèi)星信號并保持對信號的跟蹤是最重要的核心技術。很多研究者提出了多種解決方法，但這些方法多數(shù)都只停留在理論階段，無法應用于GPS接收機系統(tǒng)進行實時處理。 本課題在分析了多種現(xiàn)有算法的基礎上，研究設計了基于FPGA的GPS信號捕獲與跟蹤系統(tǒng)。在研究過程中，首先利用Nemerix公司的GPS芯片組設計制作了GPS接收機模塊，它能正常穩(wěn)定地工作，并可用作GPS基帶信號處理的研究平臺；該平臺可實時地輸出GPS數(shù)字中頻信號；本課題在中頻信號的基礎上深入研究了GPS信號的捕獲與跟蹤技術。先詳細分析比較了幾種GPS信號捕獲方法，給出了步進相關的捕獲方案；接著分析了跟蹤環(huán)路的特點，給出了鎖頻環(huán)和鎖相環(huán)交替工作跟蹤載波以及載波輔助偽碼的跟蹤方案，并最終實現(xiàn)了這些方案。 本課題設計的GPS信號捕獲與跟蹤處理系統(tǒng)是通過硬件和軟件協(xié)同工作的方式實現(xiàn)的。硬件電路主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)速率高、邏輯簡單的相關器功能；而基于MicroBlaze軟處理器的軟件主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)速率低、邏輯復雜的功能。本文給出了硬件電路的詳細設計、仿真結果以及軟件設計的詳細流程。 本課題最終在FPGA上實現(xiàn)了GPS信號的捕獲與跟蹤功能，而且系統(tǒng)的性能良好。由此可以得出結論：本設計能夠滿足系統(tǒng)功能和性能的要求，可以直接用于實時GPS接收機系統(tǒng)的設計中，為自主設計GPS接收機奠定了基礎。 本課題的研究得到了大連市信息產(chǎn)業(yè)局集成電路設計專項的資助，項目名稱是“定位與通信集成功能的SOC設計”，研究成果將在2008年上半年投入試用。
上傳時間： 2013-04-24
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近年來，基于DSP和FPGA的運動控制系統(tǒng)己成為新一代運動控制系統(tǒng)的主流。基于DSP和FPGA的運動控制系統(tǒng)不僅具有信息處理能力強，而且具有開放性、實時性、可靠性的特點，因此在機器人運動控制領域具有重要的應用價值。 論文從步行康復訓練器的設計與制作出發(fā)，主要進行機器人的運動控制系統(tǒng)設計和研究。文章首先提出了多種運動控制系統(tǒng)的實現(xiàn)方案。根據(jù)它們的優(yōu)缺點，選定以DSP和FPGA為核心進行運動控制系統(tǒng)平臺的設計。 論文詳細研究了以DSP和FPGA為核心實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)的軟、硬件設計，利用DSP實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)總體結構與相關功能模塊，利用FPGA實現(xiàn)運動控制系統(tǒng)地址譯碼電路、脈沖分配電路以及光電編碼器信號處理電路，并對以上電路系統(tǒng)進行了功能仿真和時序仿真。 結果表明，基于DSP和FPGA為核心的運動控制系統(tǒng)不僅實現(xiàn)了設計功能要求，同時提高了機器人運動控制系統(tǒng)的開放性、實時性和可靠性，并大大減小了系統(tǒng)的體積與功耗。
上傳時間： 2013-05-29
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現(xiàn)代通信系統(tǒng)要求通信距離遠、通信容量大、傳輸質(zhì)量好。作為其關鍵技術之一的調(diào)制解調(diào)技術一直是人們研究的一個重要方向。用FPGA實現(xiàn)調(diào)制解調(diào)器具有體積小、功耗低、集成度高、可軟件升級、抗干擾能力強的特點，符合未來通信技術發(fā)展的方向。論文從以下幾個方面討論和實現(xiàn)了基于FPGA的調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)。 論文首先介紹了調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀及FPGA的相關知識。然后介紹了幾種常見的相位調(diào)制解調(diào)方式，重點是QDPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的理論算法。 論文重點介紹了QDPSK解調(diào)調(diào)制系統(tǒng)的具體實現(xiàn)。首先，在在MATLAB環(huán)境下對系統(tǒng)里的每個子模塊完成了功能仿真，并取得滿意的仿真結果；其次，在QDPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)功能仿真正確的基礎上，對每個模塊的功能編寫C++算法，并且驗證了算法的正確性和可實現(xiàn)性；最后，在altera公司的FPGA開發(fā)平臺Quartus Ⅱ 6.0上，采用Verilog硬件描述語言對QDPSK調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)實現(xiàn)了時序仿真和綜合仿真。
上傳時間： 2013-04-24
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