本課題完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集器以及IIC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分、通訊部分的電路設(shè)計。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位軟處理器MicroBlaze;ⅡC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換采用Microchip公司的MCP3221芯片，通訊部分則在FPGA片內(nèi)用VHDL語言實現(xiàn)。通過上述設(shè)計實現(xiàn)了“準(zhǔn)單片化”的模擬量和數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和處理。 所設(shè)計的數(shù)據(jù)采集器可以和結(jié)構(gòu)類似的上位機通訊，本課題完成了在上位機中用VHDL語言實現(xiàn)的通信電路模塊。通過上述兩部分工作，將微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器等數(shù)字邏輯電路均集成在同一個FPGA內(nèi)部，形成一個可編程的片上系統(tǒng)。FPGA片外僅為模擬器件和開關(guān)量驅(qū)動芯片。FPGA內(nèi)部的硬件電路采用VHDL語言編寫；MCU軟核工作所需要的程序采用C語言編寫。多臺數(shù)據(jù)采集器與服務(wù)器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。服務(wù)器端軟件用VB開發(fā)，既可以將實時采集的數(shù)據(jù)以數(shù)字方式顯示，也可以用更加直觀的曲線方式顯示。 由于數(shù)據(jù)采集器是所有自控類系統(tǒng)所必需的電路模塊，所以一個通用的片上系統(tǒng)設(shè)計可以解決各類系統(tǒng)的應(yīng)用問題，達到“設(shè)計復(fù)用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC設(shè)計的更加突出的優(yōu)點是不必更換芯片就可以實現(xiàn)設(shè)計的改進和升級，同時也可以降低成本和提高可靠性。
標(biāo)簽： FPGA SOPC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-12
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Reed-Solomon碼(簡稱RS碼)是一種具有很強糾正突發(fā)和隨機錯誤能力的信道編碼方式，在深空通信、移動通信、磁盤陣列以及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 本文簡要介紹了有限域基本運算的算法和常用的RS編碼算法，分析了改進后的Euclid算法和改進后的BM算法，針對改進后的BM算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的譯碼器實現(xiàn)方案并改進了該算法的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，在譯碼器復(fù)雜度和譯碼延時上作了折衷，降低了譯碼器的復(fù)雜度并提高了譯碼器的最高工作頻率。在Xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列FPGA上設(shè)計實現(xiàn)了RS(255,239)編譯碼器，證明了該方案的可行性。
上傳時間： 2013-06-11
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隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，傳統(tǒng)的電機已無法滿足當(dāng)前工程的要求，其作用也由過去簡單的起?？刂?、提供動力上升到要求對其速度、位置、轉(zhuǎn)矩等進行精確的控制，并能實現(xiàn)快速加速、減速、反轉(zhuǎn)以及準(zhǔn)確停止等，使被驅(qū)動的機械運動符合于集的要求。在集成電路、現(xiàn)代電子技術(shù)及控制理論飛速發(fā)展的今天，電機控制技術(shù)也得到了飛快的發(fā)展，電機控制器也由模擬分立元件構(gòu)成的電路向數(shù)?；旌稀⑷珨?shù)字方向發(fā)展。本論文主要研究了FPGA芯片在電機控制器中的應(yīng)用。 論文首先對無刷直流電機系統(tǒng)進行了綜合性論述。對系統(tǒng)的組成、及系統(tǒng)中主要部分：如位置傳感器、逆變器和功率器件、供電直流電源進行了較詳細的說明；并且提出了與本研究相關(guān)的控制機理和實施方案。 其次，論文對FPGA芯片的特點及配置電路、以及以FPGA-FLEX10K10為核心的控制器電路的組成進行了較詳細的論述；同時對超高速集成電路硬件描述語言(VHDL)的特點和應(yīng)用進行了研究；并提出了應(yīng)用FPGA芯片對電機速度進行控制的系統(tǒng)構(gòu)成及工作原理。 論文還對FPGA芯片與DSP芯片共同完成電機控制的方案進行了論述，利用ALTERA公司的FPGA芯片完成了電機控制器的設(shè)計、制造和調(diào)試，并在此基礎(chǔ)上分析研究了利用此控制器對無刷直流電機進行調(diào)速控制的方法；兩種控制器共同工作，組合方便、功能強大，適合在高精度、高效、寬變速控制的應(yīng)用場合下，可對電機實現(xiàn)精度更高、策略更復(fù)雜的控制。 論文最后還對在具體產(chǎn)品中的應(yīng)用效果及行了簡單分析。
標(biāo)簽： FPGA 電機控制器 中的應(yīng)用
上傳時間： 2013-08-04
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甚短距離傳輸(VSR)是一種用于短距離(約300 m～600m)內(nèi)進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓鈧鬏敿夹g(shù).它主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中的交換機、核心路由器(CR)、光交叉連接設(shè)備(OXC)、分插復(fù)用器(ADM)和波分復(fù)用(WDM)終端等不同層次設(shè)備之間的互連,具有構(gòu)建方便、性能穩(wěn)定和成本低等優(yōu)點,是光通信技術(shù)發(fā)展的一個全新領(lǐng)域,逐漸成為國際通用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù),成為全光網(wǎng)的一個重要組成部分. 本文深入研究了VSR并行光傳輸系統(tǒng),完成了VSR技術(shù)的核心部分--轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn),使用現(xiàn)場可編程陣列FPGA(Field Programmable GateArray)來完成轉(zhuǎn)換器電路的設(shè)計和功能實現(xiàn).深入研究現(xiàn)有VSR4-1.0和VSR4-3.0兩種并行傳輸標(biāo)準(zhǔn),在其技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,提出新的VSR并行方案,提高了多模光纖帶的信道利用率,充分利用系統(tǒng)總吞吐量大的優(yōu)勢,為將來向更高速率升級提供了依據(jù).根據(jù)萬兆以太網(wǎng)的技術(shù)特點和傳輸要求,提出并設(shè)計了用VSR技術(shù)實現(xiàn)局域和廣域萬兆以太網(wǎng)在較短距離上的高速互連的系統(tǒng)方案,成功地將VSR技術(shù)移植到萬兆以太網(wǎng)上,實現(xiàn)低成本、構(gòu)建方便和性能穩(wěn)定的高速短距離傳輸. 本文所有的設(shè)計均在Altera Stratix GX系列FPGA的EP1SGX25F1020C7上實現(xiàn),采用Altera的Quartus Ⅱ開發(fā)工具和 Verilog HDL硬件描述語言完成了VSR4-1.0轉(zhuǎn)換器集成電路和萬兆以太網(wǎng)的SERDES的設(shè)計和仿真,并給出了各模塊的電路結(jié)構(gòu)和仿真結(jié)果.仿真的結(jié)果表明,所有的設(shè)計均能正確的實現(xiàn)各自的功能,完全能夠滿足10Gb/s高速并行傳輸系統(tǒng)的要求.
上傳時間： 2013-07-14
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本課題首先研究了常規(guī)的RS譯碼器的算法，確定在關(guān)鍵方程的計算中采用一種新改進的BM算法，然后提出了基于復(fù)數(shù)基的有限域快速并行乘法器和利用冪指數(shù)相減進行除法計算的有限域除法器，通過這些優(yōu)化方法提高了RS譯碼器的速度，減少了譯碼延時和硬件資源使用，最后利用VHDL硬件描述語言在FPGA上實現(xiàn)了流水線處理的RS(255,223)譯碼器。 本課題實現(xiàn)的RS(255,223)硬件譯碼器的性能在國內(nèi)具有領(lǐng)先水平，對我國以后航天項目高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計有著很大的意義?！?/p>
上傳時間： 2013-06-29
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本文對于全并行Viterbi譯碼器的設(shè)計及其FPGA實現(xiàn)方案進行了研究，并最終將用FPGA實現(xiàn)的譯碼器嵌入到某數(shù)字通信系統(tǒng)之中。 首先介紹了卷積碼及Viterbi譯碼算法的基本原理，并對卷積碼的糾錯性能進行了理論分析。接著介紹了Viterbi譯碼器各個模塊實現(xiàn)的一些經(jīng)典算法，對這些算法的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計進行優(yōu)化并利用FPGA實現(xiàn)，而后在QuartusⅡ平臺上對各模塊的實現(xiàn)進行仿真以及在Matlab平臺上對結(jié)果進行驗證。最后給出Viterbi譯碼模塊應(yīng)用在實際系統(tǒng)上的誤碼率測試性能結(jié)果?！ y試結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達到了工程標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而驗證了譯碼器設(shè)計的可靠性，同時所設(shè)計的基于FPGA實現(xiàn)的全并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場合。
上傳時間： 2013-07-30
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數(shù)字電視近年來飛速發(fā)展，它最終取代模擬電視是一個必然趨勢?？删幊踢壿嫾夹g(shù)以及EDA技術(shù)的升溫也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計的巨大變革。本論文將迅速發(fā)展的FPGA技術(shù)應(yīng)用于數(shù)字電視系統(tǒng)中，研究探討了數(shù)字電視前端系統(tǒng)中的關(guān)鍵設(shè)備——傳輸流復(fù)用器的FPGA建模和實現(xiàn)，以及相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)。本論文首先介紹了數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，概述了數(shù)字電視前端系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與關(guān)鍵技術(shù)，以及可編程邏輯技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)勢。然后介紹了數(shù)字電視系統(tǒng)中的重要標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2以及傳輸流復(fù)用器的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且從理論上闡述了復(fù)用器設(shè)計的關(guān)鍵技術(shù)：PSI重組和PCR調(diào)整。接著詳細說明了如何運用創(chuàng)新思路，采用獨特的硬件架構(gòu)在一片F(xiàn)PGA上實現(xiàn)整個復(fù)用器的軟件和硬件系統(tǒng)的方案，并且舉例說明了復(fù)用器硬件邏輯設(shè)計中所運用的幾個FPGA設(shè)計技巧。最后對本文進行總結(jié)，并提出了數(shù)字電視系統(tǒng)中復(fù)用器設(shè)備未來發(fā)展的設(shè)想。本文中介紹的基于SOPC的硬件復(fù)用器設(shè)計方案，將系統(tǒng)的軟件和硬件集成在一款A(yù)ltera公司新推出的低成本高密度cyclone系列FPGA上，并且將FPGA設(shè)計技巧運用于復(fù)用器的硬件邏輯設(shè)計中。整個設(shè)計方案不但簡化了系統(tǒng)設(shè)計，而且實現(xiàn)了穩(wěn)定，高速，低成本，可擴展性強的復(fù)用器系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-02
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隨著移動終端、多媒體、Internet網(wǎng)絡(luò)、通信，圖像掃描技術(shù)的發(fā)展，以及人們對圖象分辨率，質(zhì)量要求的不斷提高，用軟件壓縮難以達到實時性要求，而且會帶來因傳輸大量原始圖象數(shù)據(jù)帶來的帶寬要求，因此采用硬件實現(xiàn)圖象壓縮已成為一種必然趨勢。而熵編碼單元作為圖像變換，量化后的處理環(huán)節(jié)，是圖像壓縮中必不可少的部分。研究熵編解碼器的硬件實現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用背景。本文以星載視頻圖像壓縮的硬件實現(xiàn)項目為背景，對熵編碼器和解碼器的硬件實現(xiàn)進行探討，給出了并行熵編碼和解碼器的實現(xiàn)方案。熵編解碼器中的難點是huffman編解碼器的實現(xiàn)。在設(shè)計并行huffman編碼方案時通過改善Huffman編碼器中變長碼流向定長碼流轉(zhuǎn)換時的控制邏輯,避免了因數(shù)據(jù)處理不及時造成數(shù)據(jù)丟失的可能性，從而保證了編碼的正確性。而在實現(xiàn)并行的huffman解碼器時，解碼算法充分利用了規(guī)則化碼書帶來的碼字的單調(diào)性，及在特定長度碼字集內(nèi)碼字變化的連續(xù)性，將并行解碼由模式匹配轉(zhuǎn)換為算術(shù)運算，提高了存儲器的利用率、系統(tǒng)的解碼效率和速度。在實現(xiàn)并行huffman編碼的基礎(chǔ)上，結(jié)合針對DC子帶的預(yù)測編碼，針對直流子帶的游程編碼，能夠?qū)D像壓縮系統(tǒng)中經(jīng)過DWT變換，量化，掃描后的數(shù)據(jù)進行正確的編碼。同時，在并行huffman解碼基礎(chǔ)上的熵解碼器也可以解碼出正確的數(shù)據(jù)提供給解碼系統(tǒng)的后續(xù)反量化模塊，進一步處理。在本文介紹的設(shè)計方案中，按照自頂向下的設(shè)計方法，對星載圖像壓縮系統(tǒng)中的熵編解碼器進行分析，進而進行邏輯功能分割及模塊劃分，然后分別實現(xiàn)各子模塊，并最終完成整個系統(tǒng)。在設(shè)計過程中，用高級硬件描述語言verilogHDL進行RTL級描述。利用了Altera公司的QuartusII開發(fā)平臺進行設(shè)計輸入、編譯、仿真，同時還采用modelsim仿真工具和symplicity的綜合工具，驗證了設(shè)計的正確性。通過系統(tǒng)波形仿真和下板驗證熵編碼器最高頻率可以達到127M，在62.5M的情況下工作正常。而熵解碼器也可正常工作在62.5M，吞吐量可達到2500Mbps，也能滿足性能要求。仿真驗證的結(jié)果表明：設(shè)計能夠滿足性能要求，并具有一定的使用價值。
上傳時間： 2013-05-19
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本論文首先描述了數(shù)字下變頻基本理論和結(jié)構(gòu),對完成各級數(shù)字信號處理所涉及到的CORDIC、CIC、HB、DA、重采樣等關(guān)鍵算法做了適當(dāng)介紹;然后根據(jù)這些算法提出了基于FPGA實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)并進一步給出了性能分析;并且從數(shù)字下變頻的系統(tǒng)層次上考慮了各模塊彼此間的性能制約,從而選擇合理配置、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以獲得模塊間的性能均衡和系統(tǒng)性能的最優(yōu)化;最后給出了FPGA實現(xiàn)的數(shù)字下變頻器在測試中產(chǎn)生的波形和頻譜,作了測試結(jié)果分析.
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字下變頻
上傳時間： 2013-05-25
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軟件無線電是二十世紀(jì)九十年代提出的一種實現(xiàn)無線通信的體系結(jié)構(gòu)，被認為是繼模擬通信、數(shù)字通信之后的第三代無線電通信技術(shù)。它的中心思想是：構(gòu)造一個開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺，并使寬帶模數(shù)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器盡可能靠近天線，從而將各種功能，如工作頻段、調(diào)制解調(diào)類型、數(shù)據(jù)格式、加密模式、通信協(xié)議等用軟件來完成。 本論文首先介紹了軟件無線電的基本原理和三種結(jié)構(gòu)形式，綜述了軟件無線電的幾項關(guān)鍵技術(shù)及其最新研究進展。其中調(diào)制解調(diào)模塊是軟件無線電系統(tǒng)中的重要部分，集中體現(xiàn)了軟件無線電最顯著的優(yōu)點——靈活性。目前這一部分的技術(shù)實現(xiàn)手段多種多樣。隨著近幾年來芯片制造工藝的飛速發(fā)展，可編程器件FPGA以其高速的處理性能、高容量和靈活的可重構(gòu)能力，成為實現(xiàn)軟件無線電技術(shù)的重要手段。 本論文調(diào)制解調(diào)系統(tǒng)的設(shè)計，選擇有代表性的16QAM和QPSK兩種方式作為研究對象，采用SystemView軟件作為系統(tǒng)級開發(fā)工具進行集成化設(shè)計。在實現(xiàn)系統(tǒng)仿真和FPGA整體規(guī)劃后，著重分析用VHDL實現(xiàn)其中關(guān)鍵模塊以及利用嵌入FPGA的CPU核控制調(diào)制解調(diào)方式轉(zhuǎn)換的方法。同時，在設(shè)計中成功地調(diào)用了Xilinx公司的IP核，實現(xiàn)了設(shè)計復(fù)用。由于FPGA內(nèi)部邏輯可以根據(jù)需要進行重構(gòu)，因而硬件的調(diào)試和升級變得很容易，而內(nèi)嵌CPU使信號處理過程可以用軟件進行控制，充分體現(xiàn)了軟件無線電的靈活性。 通過本論文的研究，初步驗證了在FPGA內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字調(diào)制解調(diào)過程及控制的技術(shù)可行性和應(yīng)用的靈活性，并對將來的擴展問題進行了研究和討論，為實現(xiàn)完整的軟件無線電系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無線電 調(diào)制解調(diào)
上傳時間： 2013-06-10
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