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目前，數字技術已滲透到科研、生產和人們日常生活的各個領域。從計算機到家用電器，從手機到數字電話，以及絕大部分新研制的醫用設備、軍用設備等，無不盡可能地采用了數字技術。
數字系統是對數字信息進行存儲、傳輸、處理的電子系統。
通常把門電路、觸發器等稱為邏輯器件，將由邏輯器件構成，能執行某單一功能的電路，如計數器、譯碼器、加法器等，稱為邏輯功能部件，把由邏輯功能部件組成的能實現復雜功能的數字電路稱數字系統。復雜的數字系統可以分割成若干個子系統，例如計算機就是一個內部結構相當復雜的數字系統。
不論數字系統的復雜程度如何，規模大小怎樣，就其實質而言皆為邏輯問題，從組成上說是由許多能夠進行各種邏輯操作的功能部件組成的，這類功能部件，可以是SSI邏輯部件，也可以是各種MSI、LSI邏輯部件，甚至可以是CPU芯片。由于各功能部件之間的有機配合，協調工作，使數字電路成為統一的數字信息存儲、傳輸、處理的電子電路。
與數字系統相對應的是模擬系統，和模擬系統相比，數字系統具有工作穩定可靠，抗干擾能力強，便于大規模集成，易于實現小型化、模塊化等優點。
標簽：
數字系統
概念設計
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2013-07-06
上傳用戶：yepeng139
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經濟的快速發展使得人們越來越注重生活質量，對于有害氣體的檢測成為人們的迫切要求，我國氣敏傳感器發展迅速，但由于氣敏傳感器的高阻值特性及接口電路復雜等原因，氣敏傳感器測量裝置發展緩慢。在了解氣敏傳感器的氣敏機理及氣敏傳感器的工作原理的前提下，設計了一種新型的氣體濃度測量裝置，并將采集到的信號處理后通過無線傳輸設備傳送。該裝置以ARM7為內核的LPC2131 作為微處理器，利用其強大的數據計算處理能力及控制能力,設計出了顯示氣體濃度值的測量電路。此外由于因LPC2131 內部集成了多種硬件電路接口，有效地降低了成本，減小了裝置體積。 在無線傳輸部分，采用挪威Nordic公司的單片射頻收發器nRF403，nRF403工作在433或315MHz國際上通用的ISM頻段,雙工作頻段可以自由切換,FSK 調制解調,采用直接數字合成DSS和鎖相環穩頻PLL 進行頻率合成,頻率穩定性好,發射數據時無方向性要求,在高速移動和振動等情況有抗干擾能力。本測量裝置的設計主要包括硬件和軟件兩大部分。硬件部分由四部分組成：數據采集電路、ARM系統模塊電路設計、無線收發電路模塊、顯示模塊組成。軟件部分的設計包括：通道選擇程序設計、A/D轉換程序設計、信號處理程序（算法）、無線收發程序、液晶模塊程序設計、以及PC端應用程序設計。經過實際的測量，本裝置可對外界氣體濃度進行準確的測量，精度保持誤差在1.5％以內。本裝置具有高靈敏度、小型、簡單、低耗等優點。
標簽：
ARM
氣敏傳感器
無線傳輸系統
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2013-04-24
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隨著對高處理能力、網絡通信、實時多任務,超低功耗這些需求的增長,傳統8位處理器已經不能滿足新產品的要求了,高端嵌入式處理器已經得到了普遍的重視和應用.ARM是目前嵌入式領域應用最廣泛的RISC微處理器結構,該文研究了基于ARM處理器的嵌入式系統的開發,介紹了利用一款ARM微處理器和FPGA設計的四路E1中繼板卡的硬件結構和工作原理,并在這個硬件平臺上進行軟件開發的過程.該四路E1收發器能夠提供四條E1鏈路,把帶寬從2Mbps提高到8Mbps,能夠同時負載120個用戶的通信,解決了數字環路系統中卡槽數目限制的問題.目前,建立在G. 703基礎上的El接口在分組網、幀中繼網、GSM移動基站及軍事通信中得到廣泛的應用,傳送語音信號、數據、圖像等業務.文中首先分析了當前數字環路系統的發展現狀和趨勢,隨著網絡通信的用戶數目及信息量的猛增,拓寬數據傳輸的通道是一項研究熱點,這是開發四路E1收發器的一個目的.接著敘述了數字環路系統的結構和工作原理,即四路E1收發器的應用環境,著重介紹了四路E1板卡在整個系統中所扮演的角色和嵌入式處理器ARM的體系結構和特點,鑒于數據傳輸中對時鐘的要求比較嚴格,該文還介紹了FPGA技術,應用它主要是為系統提供各個精確的時鐘.然后,在分析了四路E1收發器的工作原理和比較了各類處理器特點的基礎上,提出了四路E1收發器的硬件設計,分別介紹了時鐘模塊、系統接口電路、存儲系統模塊、四通道E1合成器模塊、CPU模塊以及時隙交換模塊.接著,在研究分析了G.703和G.704等通信協議后,再根據系統要求提出了四路E1收發器的軟件設計.先介紹了實時操作系統RTXC,詳細闡述了ARM處理器啟動代碼程序的設計,然后給出了在此操作系統下軟件設計的整體結構,分四個任務分別闡述此軟件功能,其中詳細介紹了信令處理模塊、接口中斷處理模塊、系統運行監測模塊和RC消息LC消息處理模塊.最后介紹了軟件和硬件的調試方法以及設計過程中的調試開發過程,整個系統設計完成后,經過反復調試、測驗已達到了預期的效果,現正投入使用中.
標簽：
FPGA
ARM
處理器
中的應用
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2013-04-24
上傳用戶：夢雨軒膂
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自上個世紀九十年代以來，我國著名學者、現中國科學院院士、清華大學陳難先教授等人使用無窮級數的Mobius反演公式解決了一系列重要的應用物理中的逆問題，例如費米體系逆問題、信號處理等，開創了應用、推廣數論中的Mobius變換解決物理學中各種逆問題的巧妙方法，其工作在1990年得到了世界著名的《NATURE》雜志的整版專評與高度評價。華僑大學蘇武潯、張渭濱教授等則把Mobius變換的方法應用于幾種常用波形（包括周期矩形脈沖，奇偶對稱方波和三角波等）的傅立葉級數的逆變換運算，得到正、余弦函數及一般周期信號的各種常用波形的信號展開；并求得了與各種常用波形信號函數族相正交的函數族，以用于各展開系數的計算與信息的解調；而后把它們應用到通信系統中，提出了一種新的通信系統，即新型Chen-Mobius通信系統。 在新型通信系統中，把這種正交函數族應用于系統的相干調制解調中，取代傳統通信系統中調制解調所采用的三角正交函數族。正是這種正交函數族使得通信系統的傳輸性能大大提高，保密性加強，而且正交函數族產生很方便。 本文從軟件仿真和硬件實現兩個方面對Chen-Mobius通信系統進行了驗證。首先，利用MATLAB軟件構建Chen-Mobius數字通信系統，通過計算機編程，對Chen-Mobius單路、四路和八路的數字通信系統進行仿真分析，對該系統在不同信噪比情況下的錯誤概率進行了計算，并繪出了信噪比-錯誤概率曲線；其次，在QuartusⅡ軟件平臺上，利用VHDL語言文本輸入和原理圖輸入的方法構建Chen-Mobius數字通信系統，對該系統進行了仿真，包括設計綜合、引腳分配、仿真驗證、時序分析等；再次，在QuartusⅡ軟件仿真的基礎上，在Altera公司的Stratix GX芯片上，實現了硬件的編程和下載，從而完成了Chen-Mobius數字通信系統的FPGA實現；最后，從MATLAB軟件仿真和硬件實現的結果出發，通過分析系統的性能，簡單展望了Chen-Mobius數字通信系統的應用前景。 本文通過軟件仿真得到了Chen-Mobius數字通信系統的信噪比-錯誤概率曲線，從理論上驗證了該系統的強的抗干擾能力；利用FPGA完成了系統的硬件實現，從實際上驗證了該系統的可實現性。從兩方面都可以說明，Chen-Mobius通信系統雖然只是一個新的起點，但它卻預示著光明的應用前景。
標簽：
ChenMobius
MATLAB
FPGA
數字通信系統
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2013-05-19
上傳用戶：sa123456
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數字信號處理是信息科學中近幾十年來發展最為迅速的學科之一.目前,數字信號處理廣泛應用于通信、雷達、聲納、語音與圖像處理等領域.而數字信號處理算法的硬件實現一般來講有三種方式:用于通用目的的可編程DSP芯片;用于特定目的的固定功能DSP芯片組和ASIC;可以由用戶編程的FPGA芯片.隨著微電子技術的發展,采用現場可編程門陣列FPGA進行數字信號處理得到了飛速發展,FPGA正在越來越多地代替ASIC和PDSP用作前端數字信號處理的運算.該文主要探討了基于FPGA數字信號處理的實現.首先詳細闡述了數字信號處理的理論基礎,重點討論了離散傅立葉變換算法原理,由于快速傅立葉變換算法在實際中得到了廣泛的應用,該文給出了基-2FFT算法原理、討論了按時間抽取FFT算法的特點.該論文對硬件描述語言的描述方法和風格做了一定的探討,介紹了硬件描述語言的開發環境MAXPLUSII.在此基礎上,該論文詳細闡述了數字集成系統的高層次設計方法,討論了數字系統設計層次的劃分和數字系統的自頂向下的設計方法,探討了數字集成系統的系統級設計和寄存器傳輸級設計,描述了數字集成系統的高層次綜合方法.最后該文描述了數字信號處理系統結構的實現方法,指出常見的高速、實時信號處理系統的四種結構;由于FFT算法在數字信號處理中占有重要的地位,所以該文提出了用FPGA實現FFT的一種設計思想,給出了總體實現框圖;重點設計實現了FFT算法中的蝶形處理單元,采用了一種高效乘法器算法設計實現了蝶形處理單元中的旋轉因子乘法器,從而提高了蝶形處理器的運算速度,降低了運算復雜度.
標簽：
FPGA
數字信號處理
中的應用
上傳時間：
2013-07-19
上傳用戶：woshiayin
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隨著電信數據傳輸對速率和帶寬的要求變得越來越迫切,原有建成的網絡是基于話音傳輸業務的網絡,已不能適應當前的需求.而建設新的寬帶網絡需要相當大的投資且建設工期長,無法滿足特定客戶對高速數據傳輸的近期需求.反向復用技術是把一個單一的高速數據流在發送端拆散并放在兩個或者多個低速數據鏈路上進行傳輸,在接收端再還原為高速數據流.該文提出一種基于FPGA的多路E1反向復用傳輸芯片的設計方案,使用四個E1構成高速數據的透明傳輸通道,支持E1線路間最大相對延遲64ms,通過鏈路容量調整機制,可以動態添加或刪除某條E1鏈路,實現靈活、高效的利用現有網絡實現視頻、數據等高速數據的傳輸,能夠節省帶寬資源,降低成本,滿足客戶的需求.系統分為發送和接收兩部分.發送電路實現四路E1的成幀操作,數據拆分采用線路循環與幀間插相結合的方法,A路插滿一幀(30時隙)后,轉入B路E1間插數據,依此類推,循環間插所有的數據.接收電路進行HDB3解碼,幀同步定位(子幀同步和復幀同步),線路延遲判斷,FIFO和SDRAM實現多路數據的對齊,最后按照約定的高速數據流的幀格式輸出數據.整個數字電路采用Verilog硬件描述語言設計,通過前仿真和后仿真的驗證.以30萬門的FPGA器件作為硬件實現,經過綜合和布線,特別是寫約束和增量布線手動調整電路的布局,降低關鍵路徑延時,最終滿足設計要求.
標簽：
FPGA
多路
傳輸
片的設計
上傳時間：
2013-07-16
上傳用戶：asdkin
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DFT(Discrete Fourier Transformation)是數字信號分析與處理如圖形、語音及圖像等領域的重要變換工具,直接計算DFT的計算量與變換區間長度N的平方成正比.當N較大時,因計算量太大,直接用DFT算法進行譜分析和喜好的實時處理是不切實際的.快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,簡稱FFT)使DFT運算效率提高1~2個數量級.本文的目的就是研究如何應用FPGA這種大規模可編程邏輯器件實現FFT的算法.本設計主要采用先進的基-4DIT算法研制一個具有實用價值的FFT實時硬件處理器.在FFT實時硬件處理器的設計實現過程中,利用遞歸結構以及成組浮點制運算方式,解決了蝶形計算、數據傳輸和存儲操作協調一致問題.合理地解決了位增長問題.同時,采用并行高密度乘法器和流水線(pipeline)工作方式,并將雙端口RAM、只讀ROM全部內置在FPGA芯片內部,使整個系統的數據交換和處理速度得以很大提高,實際合理地解決了資源和速度之間相互制約的問題.本設計采用Verilog HDL硬件描述語言進行設計,由于在設計中采用Xilinx公司提供的稱為Core的IP功能塊極大地提高了設計效率.
標簽：
FPGA
FFT
數字處理器
硬件實現
上傳時間：
2013-06-20
上傳用戶：小碼農lz
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隨著3G網絡建設的展開，移動用戶數量逐漸增加，用戶和運營商對網絡的質量和覆蓋要求也越來越高。而在實際工作中，基站成本在網絡投資中占有很大比例，并且基站選址是建網的主要難題之一。同基站相比，直放站以其性價比高、建設周期短等優點在我國移動網絡上有著大量的應用。目前，直放站已成為提高運營商網絡質量、解決網絡盲區或弱區問題、增強網絡覆蓋的主要手段之一。但由于傳統的模擬直放站受周邊環境因素影響較大、抗干擾能力較差、傳輸距離受限、功放效率低，同時設備間沒有統一的協議規范，無法滿足系統廠商與直放站廠商的兼容，所以移動通信市場迫切需要通過數字化來解決這些問題。 本文正是以設計新型數字化直放站為目標，以實現數字中頻系統為研究重心，圍繞數字中頻的相關技術而展開研究。 文章介紹了數字直放站的研究背景和國內外的研究現狀，闡述了數字直放站系統的設計思想及總體實現框圖，并對數字直放站數字中頻部分進行了詳細的模塊劃分。針對其中的數字上下變頻模塊設計所涉及到的相關技術作詳細介紹，涉及到的理論主要有信號采樣理論、整數倍內插和抽取理論等，在理論基礎上闡述了一些具體模塊的高效實現方案，最終利用FPGA實現了數字變頻模塊的設計。 在數字直放站系統中，降低峰均比是提高功放工作效率的關鍵技術之一。本文首先概述了降低峰均比的三類算法，然后針對目前常用的幾種算法進行了仿真分析，最后在綜合考慮降低峰均比效果與實現復雜度的基礎上，提出了改進的二次限幅算法。通過仿真驗證算法的有效性后，針對其中的噪聲整形濾波器提出了“先分解，再合成”的架構實現方式，并指出其中間級窄帶濾波器采用內插級聯的方式實現，最后整個算法在FPGA上實現。 在軟件無線電思想的指導下，本文利用系統級的設計方法完成了WCDMA數字直放站中頻系統設計。遵照3GPP等相關標準，完成了系統的仿真測試和實物測試。最后得出結論：該系統實現了WCDMA數字直放站數字中頻的基本功能，并可保證在現有硬件不變的基礎上實現不同載波間平滑過渡、不同制式間輕松升級。
標簽：
WCDMA
數字
下變頻
直放站
上傳時間：
2013-04-24
上傳用戶：趙安qw
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激光測距是一種非接觸式的測量技術，已被廣泛使用于遙感、精密測量、工程建設、安全監測以及智能控制等領域。早期的激光測距系統在激光接收機中通過分立的單元電路處理激光發、收信號以測量光脈沖往返時間，使得開發成本高、電路復雜，調試困難，精度以及可靠性相對較差，體積和重量也較大，且沒有與其他儀器相匹配的標準接口，上述缺陷阻礙了激光測距系統的普及應用。 本文針對激光測距信號處理系統設計了一套全數字集成方案，除激光發射、接收電路以外，將信號發生、信號采集、綜合控制、數據處理和數據傳輸五個部分集成為一塊專用集成電路。這樣就不再需要DA轉換和AD轉換電路和濾波處理等模塊，可以直接對信號進行數字信號處理。與分立的單元電路構成的激光測距信號處琿相比，可以大大降低激光測距系統的成本，縮短激光測距的研制周期。并且由于專用集成電路帶有標準的RS232接口，可以直接與通信模塊連接，構成激光遙測實時監控系統，通過LED實時顯示測距結果。這樣使得激光測距系統只需由激光器LD、接收PD和一片集成電路組成即可，提出了橋梁的位移監測技術方法，并設計出一種針對橋梁的位移監測的具有既便攜、有效又經濟實用的監測樣機。 本文基于xil inx公司提供的開發環境(ise8.2)、和Virtex2P系列XC2VP30的開發版來設計的，提出一種基于方波的利用DCM(數字時鐘管理器)檢相的相位式測距方法；采用三把側尺頻率分別是30MHz、3MHz、lOkHz，對應的測尺長度分別為5米、50米和15000米，對應的精度分別為±0.02米、±0.5米和±5米。設計了一套激光測距全數字信號處理系統。為了證明本系統的準確性，另外設計了一套利用延時的方法來模擬激光光路，經過測試，證明利用DCM檢相的相位式測距方法對于橋梁的位移監測是可行的，測量精度和測量結果也滿足設計方案要求。
標簽：
FPGA
全數字
信號處理
激光測距
上傳時間：
2013-06-12
上傳用戶：fanboynet
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數字射頻存儲器(Digital Radio FreqlJencyr：Memory DRFM)具有對射頻信號和微波信號的存儲、處理及傳輸能力，已成為現代雷達系統的重要部件。現代雷達普遍采用了諸如脈沖壓縮、相位編碼等更為復雜的信號處理技術，DRFM由于具有處理這些相干波形的能力，被越來越廣泛地應用于電子對抗領域作為射頻頻率源。目前，國內外對DRFM技術的研究還處于起步階段，DRFM部件在采樣率、采樣精度及存儲容量等方面，還不能滿足現代雷達信號處理的要求。 本文介紹了DRFM的量化類型、基本組成及其工作原理，在現有的研究基礎上提出了一種便于工程實現的設計方法，給出了基于現場可編程門陣列(Field Programmable Gate Array FPGA)實現的幅度量化DRFM設計方案。本方案的采樣率為1 GHz、采樣精度12位，具體實現是采用4個采樣率為250 MHz的ADC并行交替等效時間采樣以達到1 GHz的采樣率。單通道內采用數字正交采樣技術進行相干檢波，用于保存信號復包絡的所有信息。利用FPGA器件實現DRFM的控制器和多路采樣數據緩沖器，采用硬件描述語言(Very High Speed}lardware Description Language VHDL)實現了DRFM電路的FPGA設計和功能仿真、時序分析。方案中采用了大量的低壓差分信號(Low Voltage Differential Signaling LVDS)邏輯的芯片，從而大大降低了系統的功耗，提高了系統工作的可靠性。本文最后對采用的數字信號處理算法進行了仿真，仿真結果證明了設計方案的可行性。 本文提出的基于FPGA的多通道DRFM系統與基于專用FIFO存儲器的DRFM相比，具有更高的性能指標和優越性。
標簽：
FPGA
數字射頻
存儲器
上傳時間：
2013-06-01
上傳用戶：lanwei
