隨著數(shù)字信號(hào)處理技術(shù)應(yīng)用的不斷深入，數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)面臨著很多挑戰(zhàn)，其中面臨的四個(gè)主要問題是：速度、設(shè)計(jì)規(guī)模、功耗和開發(fā)周期。因此許多數(shù)字信號(hào)處理的實(shí)現(xiàn)方法被提出，其中基于FPGA的實(shí)現(xiàn)技術(shù)就是其中的重要技術(shù)之一。 本文以數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)為應(yīng)用背景，著重研究了基于FPGA的數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)技術(shù)。本文分為兩個(gè)主要部分： 第一部分以Xilinx公司的FPGA為例，總結(jié)了FPGA設(shè)計(jì)的基本方法及設(shè)計(jì)流程，并在此基礎(chǔ)上介紹了一種用于產(chǎn)品快速開發(fā)的設(shè)計(jì)方式—基于SystemGenerator的設(shè)計(jì)方式，這種設(shè)計(jì)方式向數(shù)字信號(hào)處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者提供了自上而下的FPGA解決方案。 第二部分系統(tǒng)地研究了基于FPGA的數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)技術(shù)。該部分首先研究了三種適合于FPGA的FIR濾波器實(shí)現(xiàn)方法，直接結(jié)構(gòu)、轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)及分布式算法。其次，討論了針對(duì)直接結(jié)構(gòu)FIR濾波器的乘法器優(yōu)化技術(shù)，CSD編碼和系數(shù)分解，以及針對(duì)轉(zhuǎn)置結(jié)構(gòu)FIR濾波器的乘法器優(yōu)化技術(shù)，簡(jiǎn)化加法器圖，并結(jié)合實(shí)例給出了它們的優(yōu)化效果。再次，介紹了直接結(jié)構(gòu)FIR濾波器中常用多操作數(shù)加法實(shí)現(xiàn)方法，二叉樹和Wallace樹，并在Wallace樹的基礎(chǔ)上提出了一種適合于FPGA的1比特多操作數(shù)加法結(jié)構(gòu)，這種實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)在實(shí)現(xiàn)采樣字長(zhǎng)與系數(shù)字長(zhǎng)均為l比特的FIR濾波器時(shí)，使FPGA的資源利用率得到明顯提高。最后還給出了三種FIR濾波器實(shí)現(xiàn)方法在FPGA中應(yīng)用的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用性，并給出了一個(gè)帶通濾波器的設(shè)計(jì)實(shí)例。 論文的研究成果已應(yīng)用于“北斗一號(hào)”導(dǎo)航定位接收機(jī)中。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字濾波器 實(shí)現(xiàn)技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-08-01
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本文結(jié)合工程需要詳細(xì)論述了一種數(shù)字相位計(jì)的實(shí)現(xiàn)方法，該方法是基于FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)芯片運(yùn)用FFT(快速傅立葉變換)算法完成的。首先，從相位測(cè)量的原理出發(fā)，分析了傳統(tǒng)相位計(jì)的缺點(diǎn)，給出了一種高可靠性的相位檢測(cè)實(shí)用算法，其算法核心是對(duì)采集信號(hào)進(jìn)行FFT變換，通過頻譜分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)參考信號(hào)和測(cè)量信號(hào)初相位的檢測(cè)，并同時(shí)闡述了FPGA在實(shí)現(xiàn)數(shù)字相位計(jì)核心FFT算法中的優(yōu)勢(shì)。在優(yōu)化的硬件結(jié)構(gòu)中，利用多個(gè)乘法器并行運(yùn)算的方式加快了蝶形運(yùn)算單元的運(yùn)算速度；內(nèi)置雙端口RAM、旋轉(zhuǎn)因子ROM使數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的速度得到提高；采用了流水線的工作方式使數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、運(yùn)算在時(shí)間上達(dá)到匹配。整個(gè)設(shè)計(jì)采用VHDL(超高速硬件描述語(yǔ)言)語(yǔ)言作為系統(tǒng)內(nèi)部硬件結(jié)構(gòu)的描述手段，在Altera的QuartusⅡ軟件支持下完成。仿真結(jié)果表明，基于FPGA實(shí)現(xiàn)的FFT算法無(wú)論在速度和精度上都滿足了相位測(cè)量的需要，其運(yùn)算64點(diǎn)數(shù)據(jù)僅需27.5us，最大誤差在1％之內(nèi)。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字 相位計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-05-16
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合成孔徑雷達(dá)的實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng),可以分成相對(duì)獨(dú)立的幾個(gè)階段,即A/D變換和緩存、距離向預(yù)處理器、方位向預(yù)處理器、距離向壓縮處理、轉(zhuǎn)置存儲(chǔ)器、方位向壓縮處理、逆轉(zhuǎn)置存儲(chǔ)器.合成孔徑雷達(dá)預(yù)處理的目的,就是緩解高處理數(shù)據(jù)率和低傳輸數(shù)據(jù)率的矛盾,使得在不太影響成像質(zhì)量的前提下,盡量減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率,有利于后續(xù)處理的硬件實(shí)現(xiàn),做到實(shí)時(shí)處理.論文結(jié)合電子所合成孔徑雷達(dá)實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng),設(shè)計(jì)開發(fā)了基于Xilinx Virtex-E FPGA的星載SAR高速預(yù)處理板,該信號(hào)處理板處理能力強(qiáng),結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)行效率高;其硬件電路的設(shè)計(jì)思路和結(jié)構(gòu)形式有很強(qiáng)的通用性和使用價(jià)值.論文重點(diǎn)研究了預(yù)處理的核心部分—固定系數(shù)FIR濾波器的設(shè)計(jì)問題.而固定系數(shù)FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)問題的重點(diǎn)又是FPGA內(nèi)部的固定系數(shù)FIP濾波器實(shí)現(xiàn)問題,針對(duì)FPGA內(nèi)部的查找表資源,我們選擇目前流行的分布式算法來(lái)實(shí)現(xiàn)FIR濾波器的設(shè)計(jì).對(duì)比于預(yù)處理器中其他濾波器設(shè)計(jì)方案,基于FPGA分布式算法的FIR濾波器的設(shè)計(jì),避免了乘累加運(yùn)算,提高了系統(tǒng)運(yùn)行的速度并且節(jié)省了大量的FPGA資源.并且由于FPGA可編程的特性,所以可以靈活的改變?yōu)V波器的系數(shù)和階數(shù).所設(shè)計(jì)的電路簡(jiǎn)單高速,工作正常、可靠,完全滿足了預(yù)處理器設(shè)計(jì)的技術(shù)要求.隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù),高密度存儲(chǔ)器技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,一個(gè)全數(shù)字化的機(jī)載實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)的研制,已經(jīng)不是非常困難的事情了.而在現(xiàn)有條件下,全數(shù)字化的高分辨率星載實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)的研制,將是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)意義的課題,論文以星載SAR的預(yù)處理器設(shè)計(jì)為例,拋磚引玉,希望對(duì)未來(lái)全數(shù)字化星載實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)的研制起到一定參考價(jià)值.
上傳時(shí)間： 2013-07-03
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SignalTap II 內(nèi)嵌邏輯分析儀是Altera 公司Quartus II 軟件中內(nèi)嵌的一種調(diào)試程序,通過把一段執(zhí)行邏輯分析功能 的代碼和客戶的設(shè)計(jì)組合在一起編譯、布局布線,完成傳統(tǒng)邏輯分析儀的功能。介紹了SignalTap II 的基本內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)原理以及 在實(shí)際工程中的應(yīng)用環(huán)境。結(jié)合ATM交換矩陣的設(shè)計(jì)實(shí)例,詳細(xì)闡述了用SignalTapII 對(duì)FPGA 調(diào)試的具體方法和調(diào)試步驟, 以及在工程中的使用全過程。分析比較了該方法與傳統(tǒng)的外置式邏輯分析儀的優(yōu)劣,對(duì)SignalTap II 應(yīng)用條件進(jìn)行了闡述。
標(biāo)簽： SignalTapII FPGA 邏輯分析儀 調(diào)試
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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近年來(lái)，隨著嵌入式系統(tǒng)的快速發(fā)展，越來(lái)越多的嵌入式設(shè)備被用于工業(yè)控制、智能家居等領(lǐng)域。同時(shí)伴隨著網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，嵌入式設(shè)備通過網(wǎng)絡(luò)接入局域網(wǎng)或者Internet已經(jīng)逐步成為發(fā)展的趨勢(shì)。通過在嵌入式設(shè)備中內(nèi)置Web服務(wù)器，用戶可以在任何一臺(tái)聯(lián)網(wǎng)的計(jì)算機(jī)上通過瀏覽器來(lái)獲取設(shè)備的信息，用戶還可以通過網(wǎng)絡(luò)對(duì)設(shè)備進(jìn)行配置和管理。因此研究和開發(fā)嵌入式Web服務(wù)器具有重要的實(shí)際意義和應(yīng)用價(jià)值。 本文在S3C44BOX開發(fā)板上使用μClinux操作系統(tǒng)作為開發(fā)平臺(tái)，開發(fā)并實(shí)現(xiàn)了嵌入式Web服務(wù)器。文中提出了2種實(shí)現(xiàn)方案，一種是基于boa的嵌入式Web服務(wù)器，所做的主要工作是boa在gClinux中的移植和CGI的編寫，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)了動(dòng)、靜態(tài)頁(yè)面的生成和簡(jiǎn)單的控制功能。另一種方案是基于HTTP協(xié)議和socket編程所開發(fā)的嵌入式Web服務(wù)器，在此方案中實(shí)現(xiàn)了HTTP協(xié)議的GET和POST請(qǐng)求方式，能夠生成簡(jiǎn)單的動(dòng)態(tài)頁(yè)面，實(shí)現(xiàn)了歷史數(shù)據(jù)的保存功能，還能夠根據(jù)用戶在瀏覽器端的請(qǐng)求進(jìn)行相應(yīng)的控制和管理。 論文首先對(duì)嵌入式Web服務(wù)器的體系結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，然后介紹了S3C44BOX硬件開發(fā)平臺(tái)，并分析了bootloader的基本原理和實(shí)現(xiàn)過程。隨后對(duì)μClinux操作系統(tǒng)的特點(diǎn)和網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)程序進(jìn)行了分析，并著重介紹了μClinux的移植過程。在第五章，論文詳細(xì)分析了TCP/IP和HTTP的原理和工作機(jī)制，并介紹了Web服務(wù)器中CGI的工作原理，最后分析了boa服務(wù)器的移植和CGI程序的編寫以及Web服務(wù)器的測(cè)試等。在第六章，在HTTP協(xié)議分析和網(wǎng)絡(luò)編程的基礎(chǔ)上，提出了嵌入式Web服務(wù)器的設(shè)計(jì)思想、程序流程圖，重點(diǎn)分析了Web服務(wù)器主程序流程、動(dòng)態(tài)頁(yè)面的生成、歷史數(shù)據(jù)查詢的實(shí)現(xiàn)等，也分析了Web服務(wù)器中各種控制功能的實(shí)現(xiàn)流程，最后給出了Web服務(wù)器的測(cè)試結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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電能是一種使用最為廣泛的能源，其應(yīng)用程度已成為一個(gè)國(guó)家發(fā)展水平的主要標(biāo)志之一。隨著計(jì)算機(jī)、電力電子和信息技術(shù)等高新產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和普及，電能質(zhì)量已成為電力部門及其用戶日益關(guān)注的問題，對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)和分析也具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文主要對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)分析的相關(guān)理論和技術(shù)進(jìn)行了研究，設(shè)計(jì)了基于DSP和ARM的雙CPU電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)。 本文首先對(duì)電能質(zhì)量當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，對(duì)電能質(zhì)量相關(guān)分析方法進(jìn)行了闡述，提出了電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀的設(shè)計(jì)思路。本文采用雙CPU的硬件結(jié)構(gòu)方式，利用ARM管理鍵盤和顯示等人機(jī)接口，采用高速數(shù)字信號(hào)處理器。TMS320LF2407作為運(yùn)算單元，采用專門的14位AD轉(zhuǎn)換芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度的采樣，同時(shí)利用鎖相環(huán)電路硬件跟蹤電網(wǎng)頻率。軟件系統(tǒng)方面采用了模塊化設(shè)計(jì)，以便于軟件功能的改進(jìn)和升級(jí)。在理論方面也有所研究，以諧波源-六脈動(dòng)整流橋?yàn)檠芯繉?duì)象，分析控制角和換相重疊角與諧波電流大小之間的關(guān)系，并通過PSCAD/EMTDC仿真驗(yàn)證理論分析的準(zhǔn)確性；對(duì)于暫態(tài)電能質(zhì)量擾動(dòng)采用小波變換進(jìn)行檢測(cè)，并通過Matlab仿真驗(yàn)證檢測(cè)效果。 本文最后對(duì)電能質(zhì)量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，指出當(dāng)前電能質(zhì)量中存在的問題，并給出了相應(yīng)的改善措施。對(duì)電能質(zhì)量監(jiān)測(cè)儀進(jìn)行了誤差分析，并結(jié)合誤差的原因提出了軟件校正方法。
標(biāo)簽： ARM DSP 電能質(zhì)量 監(jiān)測(cè)儀
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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通過駐極體話筒對(duì)音樂聲量進(jìn)行采集后，把采集的信號(hào)進(jìn)行放大整流濾波，并通過555構(gòu)成的壓控振蕩器把音樂的聲量信號(hào)轉(zhuǎn)化成變化的振蕩頻率，即通過聲量的大小來(lái)產(chǎn)生相應(yīng)頻率的振蕩信號(hào)，再經(jīng)過二進(jìn)制計(jì)數(shù)器對(duì)該振蕩輸出的脈沖進(jìn)行計(jì)數(shù)輸出四種不同的狀態(tài)，通過二-四譯碼器對(duì)計(jì)數(shù)器輸出狀態(tài)進(jìn)行譯碼產(chǎn)生相應(yīng)的選通信號(hào)控制燈流接口電路 ，接口電路驅(qū)動(dòng)一列信號(hào)指示燈,實(shí)現(xiàn)燈流速度隨音樂聲量大小而相應(yīng)變化的效果。
標(biāo)簽： 速度 電路設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新型可編程器件。隨著它的不斷應(yīng)用和發(fā)展，也使電子設(shè)計(jì)的規(guī)模和集成度不斷提高。同時(shí)也帶來(lái)了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想的不斷推陳出新。 隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號(hào)處理的理論和技術(shù)廣泛的應(yīng)用于通訊、語(yǔ)音處理、計(jì)算機(jī)和多媒體等領(lǐng)域。快速傅里葉變換(FFT)作為數(shù)字信號(hào)處理的核心技術(shù)之一，是離散傅里葉變換的運(yùn)算時(shí)間縮短了幾個(gè)數(shù)量級(jí)。FFT已經(jīng)成為現(xiàn)代信號(hào)處理的重要理論之一。 該文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT算法，研制具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FFT信號(hào)處理器具有重要的理論意義和實(shí)用意義。 設(shè)計(jì)采用基4算法設(shè)計(jì)了一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的FFT實(shí)時(shí)硬件處理器。其中使用了改進(jìn)的CORDIC流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了FFT的蝶型運(yùn)算單元，將硬件不易于實(shí)現(xiàn)、運(yùn)算緩慢的乘法單元轉(zhuǎn)換成硬件易于實(shí)現(xiàn)、運(yùn)算快捷的加法單元。并根據(jù)基4算法的尋址特點(diǎn)設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單快速的地址發(fā)生器。整體采用流水線的工作方式，并將雙端口RAM、只讀ROM全部?jī)?nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部，使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以提高。 整個(gè)設(shè)計(jì)利用ALTERA公司提供的QUARTUSⅡ4.0開發(fā)軟件，采用先進(jìn)的層次化設(shè)計(jì)思想，使用一片F(xiàn)PGA芯片完成了整個(gè)FFT處理器的電路設(shè)計(jì)。整體設(shè)計(jì)經(jīng)過時(shí)序仿真和硬件仿真，運(yùn)行速度達(dá)到100MHz以上。
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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DFT(Discrete Fourier Transformation)是數(shù)字信號(hào)分析與處理如圖形、語(yǔ)音及圖像等領(lǐng)域的重要變換工具,直接計(jì)算DFT的計(jì)算量與變換區(qū)間長(zhǎng)度N的平方成正比.當(dāng)N較大時(shí),因計(jì)算量太大,直接用DFT算法進(jìn)行譜分析和喜好的實(shí)時(shí)處理是不切實(shí)際的.快速傅里葉變換(Fast Fourier Transformation,簡(jiǎn)稱FFT)使DFT運(yùn)算效率提高1~2個(gè)數(shù)量級(jí).本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模可編程邏輯器件實(shí)現(xiàn)FFT的算法.本設(shè)計(jì)主要采用先進(jìn)的基-4DIT算法研制一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的FFT實(shí)時(shí)硬件處理器.在FFT實(shí)時(shí)硬件處理器的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)過程中,利用遞歸結(jié)構(gòu)以及成組浮點(diǎn)制運(yùn)算方式,解決了蝶形計(jì)算、數(shù)據(jù)傳輸和存儲(chǔ)操作協(xié)調(diào)一致問題.合理地解決了位增長(zhǎng)問題.同時(shí),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?jī)?nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部,使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大提高,實(shí)際合理地解決了資源和速度之間相互制約的問題.本設(shè)計(jì)采用Verilog HDL硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行設(shè)計(jì),由于在設(shè)計(jì)中采用Xilinx公司提供的稱為Core的IP功能塊極大地提高了設(shè)計(jì)效率.
標(biāo)簽： FPGA FFT 數(shù)字處理器 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-06-20
上傳用戶：小碼農(nóng)lz
隨著電力電子變流技術(shù)的不斷發(fā)展，各種先進(jìn)的控制技術(shù)層出不窮。控制器也從過去的模擬電路時(shí)代逐漸進(jìn)入到全數(shù)字控制時(shí)代。但是MCU/DSP等通用控制器本身串行程序流工作模式的限制，在實(shí)現(xiàn)復(fù)雜算法時(shí)往往難以滿足系統(tǒng)要求的快速性與實(shí)時(shí)性的要求，F(xiàn)PGA的出現(xiàn)為解決這個(gè)問題提供了一個(gè)新的方向。 本文首先對(duì)三相PWM整流器系統(tǒng)進(jìn)行了研究。在查閱大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料的基礎(chǔ)上，對(duì)整流器及其控制器的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀及研究趨勢(shì)做了詳細(xì)的研究，并對(duì)課題研究的意義有了更深入的認(rèn)識(shí)。接下來(lái)對(duì)三相電壓型整流器的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、數(shù)學(xué)模型、整流器的控制技術(shù)進(jìn)行了分析。文中所采用的滯環(huán)電流控制算法具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，電流響應(yīng)速度快，不依賴系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)魯棒性好的特點(diǎn)。運(yùn)用matlab仿真軟件，對(duì)該控制方法進(jìn)行了仿真。然后對(duì)FPGA的發(fā)展歷程、應(yīng)用、分類、開發(fā)工具、語(yǔ)言等內(nèi)容進(jìn)行了介紹。最后對(duì)滯環(huán)控制算法進(jìn)行了模塊劃分，將其劃分為PI算法模塊，限幅與指令電流生成模塊，滯環(huán)比較模塊，PWM脈沖生成及死區(qū)保護(hù)模塊，AD控制及數(shù)據(jù)儲(chǔ)存模塊，并在Quartus II軟件環(huán)境下，使用VHDL語(yǔ)言通過編程實(shí)現(xiàn)模塊化設(shè)計(jì)。實(shí)踐證明，采用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)PWM整流器控制算法是可行的。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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