加密算法一直在信息安全領(lǐng)域起著無可替代的作用,它直接影響著國家的未來和發(fā)展.隨著密碼分析水平、芯片處理能力和計算技術(shù)的不斷進步,原有的數(shù)據(jù)加密標準(DES)算法及其變形的安全強度已經(jīng)難以適應(yīng)新的安全需要,其實現(xiàn)速度、代碼大小和跨平臺性均難以繼續(xù)滿足新的應(yīng)用需求.在未來的20年內(nèi),高級加密標準(AES)將替代DES成為新的數(shù)據(jù)加密標準.高級加密標準算法是采用對稱密鑰密碼實現(xiàn)的分組密碼,支持128比特分組長度及128比特、192比特與256比特可變密鑰長度.無論在反饋模式還是在非反饋模式中使用AES算法,其軟件和硬件對計算環(huán)境的適應(yīng)性強,性能穩(wěn)定,密鑰建立時間優(yōu)良,密鑰靈活性強.存儲需求量低,即使在空間有限的環(huán)境使用也具備良好的性能.在分析高級加密標準算法原理的基礎(chǔ)上,描述了圈變換及密鑰擴展的詳細編制原理,用硬件描述語言(VHDL)描述了該算法的整體結(jié)構(gòu)和算法流程.詳細論述了分組密碼的兩種運算模式(反饋模式和非反饋模式)下算法多種體系結(jié)構(gòu)的實現(xiàn)原理,重點論述了基本體系結(jié)構(gòu)、循環(huán)展開結(jié)構(gòu)、內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu)、外部流水線結(jié)構(gòu)、混合流水線結(jié)構(gòu)及資源共享結(jié)構(gòu)等.最后在XILINX公司XC2S300E芯片的基礎(chǔ)上,采用自頂向下設(shè)計思想,論述了高級加密標準算法的FPGA設(shè)計方法,提出了具體模塊劃分方法并對各個模塊的實現(xiàn)進行了詳細論述.圈變換采用內(nèi)部流水線結(jié)構(gòu),多個圈變換采用資源共享結(jié)構(gòu),密鑰調(diào)度與加密運算并行執(zhí)行.占用芯片面積及引腳資源較少,在芯片選型方面具有很好的適應(yīng)性.
上傳時間： 2013-06-20
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小波變換是一種新興的理論，是數(shù)學發(fā)展史上的重要成果。它無論對數(shù)學還是對工程應(yīng)用都產(chǎn)生了深遠的影響。最新的靜態(tài)圖像壓縮標準JPEG2000就以離散小波變換(DWT)作為核心變換算法。 本文首先較為詳細地分析了小波變換的理論基礎(chǔ)，對多分辨率分析、Mallat算法和提升算法做了介紹。然后分析了JPEG2000所采用的小波濾波器，并引入了一個新的LS97小波。該小波系數(shù)簡單、易于硬件實現(xiàn)，并且與CDF97小波有很好的兼容性，可作為CDF97小波的替代者。使用Matlab對CDF97小波和LS97小波的兼容性做仿真測試，結(jié)果表明這兩個小波具有幾乎相同的性能。在確定所用的小波后，本文設(shè)計了二維離散小波變換的硬件結(jié)構(gòu)。設(shè)計過程中對標準二維小波變換做了優(yōu)化，即將行變換和列變換的歸一化步驟合并計算，這樣可以減少兩次乘法操作。另外還使用移位加代替乘法，提取移位加中的公共算子等方式來優(yōu)化設(shè)計。對于邊界數(shù)據(jù)的處理，本文采用了嵌入式對稱延拓技術(shù)，不需要額外的緩存，節(jié)約了硬件資源。為提高硬件利用率，本文將LeGall53小波變換和LS97小波變換統(tǒng)一起來，只要一個控制信號就可實現(xiàn)兩者之間的轉(zhuǎn)換。本文所提出的結(jié)構(gòu)采用基于行的變換方式，只需要六行中間數(shù)據(jù)即可完成全部行數(shù)據(jù)的小波變換。采用流水線技術(shù)提高了整個設(shè)計的運行速度。最后也給出了二維離散小波反變換的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。 在完成硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計的基礎(chǔ)上，使用Verilog硬件描述語言對整個設(shè)計進行了完全可綜合的RTL級描述，采用同步設(shè)計，提高了可靠性。在Xilinx公司的FPGA開發(fā)軟件ISE6.3i中對正反小波變換做了仿真和實現(xiàn)，結(jié)果表明，本設(shè)計能高速高精度地完成正反可逆和不可逆小波變換，可以滿足各種實時性要求。
上傳時間： 2013-07-25
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電臺廣播在我們的社會生活中占有重要的地位。隨著我國廣播事業(yè)的發(fā)展，對我國廣播業(yè)開發(fā)技術(shù)、信號的傳輸質(zhì)量和速度提出了更高更新的要求，促使廣播科研人員不斷更新現(xiàn)有技術(shù)，以滿足人民群眾日益增長的需求。 本論文主要分析了現(xiàn)行廣播發(fā)射臺的數(shù)字廣播激勵器輸入接口的不足之處，根據(jù)歐洲ETS300799標準，實現(xiàn)了一種激勵器輸入接口的解決方案，這種方案將復(fù)接器送來的ETI(NA,G704)格式的碼流轉(zhuǎn)換成符合ETS300799標準ETI(NI)的標準碼流，并送往后面的信道編碼器。ETI(NA,G704)格式與現(xiàn)行的ETI(NI,G703)格式相比，主要加入了交織和RS糾錯編碼，使得信號抗干擾能力大大加強，提高了節(jié)目從演播室到發(fā)射臺的傳輸質(zhì)量，特別是實時直播節(jié)目要求信號質(zhì)量比較好時具有更大的作用。 本論文利用校驗位為奇數(shù)個的RS碼，對可檢不可糾的錯誤發(fā)出報警信號，通過其它方法替代原有信號，對音質(zhì)影響不大，節(jié)省了糾正這個錯誤的資源和開發(fā)成本。 同時，我們采用FPGA硬件開發(fā)平臺和VHDL硬件描述語言編寫代碼實現(xiàn)硬件功能，而不采用專用芯片實現(xiàn)功能，使得修改電路和升級變得異常方便，大大提高了開發(fā)產(chǎn)品的效率，降低了成本。 經(jīng)過軟件仿真和硬件驗證，本系統(tǒng)已經(jīng)基本實現(xiàn)了預(yù)想的功能，擴展性較好，硬件資源開銷較小，具有實用價值。
上傳時間： 2013-07-15
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在工業(yè)生產(chǎn)中，二次自動化儀表是構(gòu)成自動化系統(tǒng)的基本單元之一。我國的單元儀表己基本完成由電動Ⅲ型儀表向基于八位或十六位單片機為基礎(chǔ)設(shè)計的數(shù)字化儀表的轉(zhuǎn)換。由于常規(guī)單片機資源的限制，以單片機為基礎(chǔ)設(shè)計的單元儀表基本上還是在功能上替代電動Ⅲ型儀表，并按電動Ⅲ型功能進行分類。這樣造成國內(nèi)自動化儀表生產(chǎn)廠家生產(chǎn)的二次數(shù)字化儀表品種繁雜，標準難以統(tǒng)一，設(shè)計隨意性大。因此帶來如下現(xiàn)實問題： 1．自動化系統(tǒng)設(shè)計單位的儀表選型、系統(tǒng)調(diào)試、使用中操作、維修和系統(tǒng)的功能優(yōu)化及備件的準備非常的不方便： 2．儀表生產(chǎn)廠家的批量生產(chǎn)困難，產(chǎn)品質(zhì)量的提高及成本的節(jié)約不利： 3．國內(nèi)現(xiàn)在自動化儀表廠家數(shù)量眾多，但都無法形成規(guī)模生產(chǎn)，質(zhì)量不佳，而國外進口的二次儀表往往依附于特定的集散系統(tǒng)，也存在標準不統(tǒng)一，難以靈活替換的問題，且價格昂貴。 自動化系統(tǒng)設(shè)計、生產(chǎn)及應(yīng)用迫切需要一種使用方便、通用性強的智能型二次儀表，以解決上述問題，改變傳統(tǒng)設(shè)計、生產(chǎn)及應(yīng)用方式，這將是未來自動化儀表的發(fā)展趨勢，也就是本課題的努力方向。 本論文正是針對上述問題，以設(shè)計出一種可靈活組態(tài)的通用智能型二次儀表為研究對象，在深入分析國內(nèi)主流儀表廠家的儀表操作方式和儀表功能的基礎(chǔ)上，合理地進行軟硬件設(shè)計，為在同一硬件平臺下實現(xiàn)多種儀表的功能進行了創(chuàng)新性和探索性研究。主要內(nèi)容為： 1．各種常規(guī)二次儀表功能、標準、接線、操作習慣及結(jié)構(gòu)方式的歸類分析； 2．多信號多量程的柔性測量方法研究； 3．系統(tǒng)整機設(shè)計以及系統(tǒng)可靠性設(shè)計； 4．u-boot的向ARM的移植、uClinux向ARM的移植、uClinux下的通用組態(tài)軟件設(shè)計。 本文設(shè)計了一種以三星公司的ARM7TDMI系列處理器S3C44BOX為核心，輔以外圍電路，實現(xiàn)同一硬件平臺下多種儀表的功能，并成功制作了樣品系統(tǒng)。 本文所討論的基于$3C44BOX和uClinux的智能儀表系統(tǒng)的開發(fā)技術(shù)同樣適用于其它項目的開發(fā)，對其它嵌入式的應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)有重要的參考價值。
上傳時間： 2013-05-16
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隨著集成電路頻率的提高和多核時代的到來，傳統(tǒng)的高速電互連技術(shù)面臨著越來越嚴重的瓶頸問題，而高速下的光互連具有電互連無法比擬的優(yōu)勢，成為未來電互連的理想替代者，也成為科學研究的熱點問題。目前，由OIF(Optical Intemetworking Forum，光網(wǎng)絡(luò)論壇)論壇提出的甚短距離光互連協(xié)議，主要面向主干網(wǎng)，其延遲、功耗、兼容性等都不能滿足板間、芯片間光互連的需要，因此，研究定制一種適用于板級、芯片級的光互連協(xié)議具有非常重要的研究意義。 本論文將協(xié)議功能分為數(shù)據(jù)鏈路層和物理層來設(shè)計，鏈路層功能包括了協(xié)議原語設(shè)計，數(shù)據(jù)幀格式和數(shù)據(jù)傳輸流程設(shè)計，流量控制機制設(shè)計，協(xié)議通道初始化設(shè)計，錯誤檢測機制設(shè)計和空閑字符產(chǎn)生、時鐘補償方式設(shè)計；物理層功能包含了數(shù)據(jù)的串化和解串功能，多通道情況下的綁定功能，數(shù)據(jù)編解碼功能等。 然后，文章采用FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)技術(shù)實現(xiàn)了定制協(xié)議的單通道模式。重點是數(shù)據(jù)鏈路層的實現(xiàn)，物理層采用定制具備其功能的IP(Intellectual Property,知識產(chǎn)權(quán))——RocketIO來實現(xiàn)。實現(xiàn)的過程中，采用了Xilinx公司的ISE(Integrated System Environment,集成開發(fā)環(huán)境)開發(fā)流程，使用的設(shè)計工具包括:ISE，ModelSim，Synplify Pro,ChipScope等。 最后，本文對實現(xiàn)的協(xié)議進行了軟件仿真和上扳測試，訪真和測試結(jié)果表明，實現(xiàn)的單通道模式，支持的最高串行頻率達到3.5GHz，完全滿足了光互連驗證系統(tǒng)初期的要求，同時由RocketIO的高速串行差分口得到的眼圖質(zhì)量良好，表明對物理層IP的定制是成功的。
上傳時間： 2013-06-28
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糾錯碼技術(shù)是一種通過增加一定冗余信息來提高信息傳輸可靠性的有效方法。RS碼是一種典型的糾錯碼，在線性分組碼中，它具有最強的糾錯能力，既能糾正隨機錯誤，也能糾正突發(fā)錯誤，在深空通信、移動通信、磁盤陣列、光存儲及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應(yīng)用。 DVD是一種高容量的存儲媒質(zhì)。DVD技術(shù)的應(yīng)用很廣泛，在數(shù)字技術(shù)中占有重要地位。DVD系統(tǒng)中采用里德-所羅門乘積碼(RS-PC：Reed-Solomon ProductCode)進行糾錯，RS碼譯碼器在伺服芯片中具有重要作用。 FPGA在開發(fā)階段具有安全、方便、可隨時修改設(shè)計等不可替代的優(yōu)點，在電子系統(tǒng)中采用FPGA可以極大的提升硬件系統(tǒng)設(shè)計的靈活性，可靠性，同時提高硬件開發(fā)的速度和降低系統(tǒng)的成本。FPGA的固有優(yōu)點使其得到越來越廣泛的應(yīng)用，F(xiàn)PGA設(shè)計技術(shù)也被越來越多的設(shè)計人員所掌握。 本文首先介紹了編碼理論和常用的RS編譯碼算法，提出RS編碼器實現(xiàn)方案，詳細分析了譯碼器的ME算法和改進BM算法的實現(xiàn)，針對ME算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的糾刪糾錯RS譯碼器實現(xiàn)方案，在譯碼器復(fù)雜度和延時上作了折衷，降低了譯碼器的復(fù)雜度并提高了最高工作頻率，利用有限域乘法器的特性對編譯碼電路進行優(yōu)化。這些技術(shù)的采用大大的提高了RS編譯碼器的效率，節(jié)省了RS編譯碼器占用的資源。在Xilinx公司的Virtex-II系列FPGA上設(shè)計并成功實現(xiàn)了RS(208，192)編譯碼器。
上傳時間： 2013-07-20
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數(shù)字存儲示波器（DSO）上世紀八十年代開始出現(xiàn)，由于當時它的帶寬和分辨率較低，實時性較差，沒有具備模擬示波器的某些特點，因此并沒有受到人們的重視。隨著數(shù)字電路、大規(guī)模集成電路及微處理器技術(shù)的發(fā)展，尤其是高速模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器及半導(dǎo)體存儲器（RAM）的發(fā)展，數(shù)字存儲示波器的采樣速率和實時性能得到了很大的提高，在工程測量中，越來越多的工程師用DSO來替代模擬示波器。 本文介紹了一款雙通道采樣速率達1GHz，分辨率為8Bits，實時帶寬為200MHz數(shù)字存儲示波器的研制。通過對具體功能和技術(shù)指標的分析，提出了FPGA＋ARM架構(gòu)的技術(shù)方案。然后，本文分模塊詳細敘述了整機系統(tǒng)中部分模塊，包括前端高速A/D轉(zhuǎn)換器和FPGA的硬件模塊設(shè)計，數(shù)據(jù)處理模塊軟件的設(shè)計，以及DSO的GPIB擴展接口邏輯模塊的設(shè)計。 本文在分析了傳統(tǒng)DSO架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了本系統(tǒng)的設(shè)計思想和實現(xiàn)方案。在高速A/D選擇上，國家半導(dǎo)體公司2005年推出的雙通道采樣速率達500MHz高速A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC08D500，利用其雙邊沿采樣模式（DES）實現(xiàn)對單通道1GHz的采樣速率，并且用Xilinx公司Spraten-3E系列FPGA作為數(shù)據(jù)緩沖單元和存儲單元，提高了系統(tǒng)的集成度和穩(wěn)定性。其中，F(xiàn)PGA緩沖單元完成對不同時基情況下多通道數(shù)據(jù)的抽取，處理單元完成對數(shù)據(jù)正弦內(nèi)插的計算，而DSO中其余數(shù)據(jù)處理功能包括數(shù)字濾波和FFT設(shè)計在后端的ARM內(nèi)完成。DSO中常用的GPIB接口放在FPGA內(nèi)集成，不僅充分利用了FPGA內(nèi)豐富的邏輯資源，而且降低了整機成本，也減少了電路規(guī)模。 最后，利用ChipscopePro工具對采樣系統(tǒng)進行調(diào)試，并分析了數(shù)據(jù)中的壞數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因，提出了解決方案, 并給出了FPGA接收高速A/D的正確數(shù)據(jù)。
標簽： FPGA 高速實時數(shù) 字存儲 示波器
上傳時間： 2013-07-07
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本文從工程設(shè)計和應(yīng)用出發(fā),根據(jù)某機載設(shè)備直接序列擴頻(DS-SS)接收機聲表面波可編程抽頭延遲線(SAW.P.TDL)中頻相關(guān)解擴電路的指標要求,提出了基于FPGA器件的中頻數(shù)字相關(guān)解擴器的替代設(shè)計方案,通過理論分析、軟件仿真、數(shù)學計算、電路設(shè)計等方法和手段,研制出了滿足使用環(huán)境要求的工程化的中頻數(shù)字相關(guān)器,經(jīng)過主要性能參數(shù)的測試和環(huán)境溫度驗證試驗,并在整機上進行了試驗和試用,結(jié)果表明電路性能指標達到了設(shè)計要求。對工程應(yīng)用中的部分問題進行了初步研究和分析,其中較詳細地分析了SAW卷積器、SAW.P.TDL以及中頻數(shù)字相關(guān)器在BPSK直擴信號相關(guān)解擴時的頻率響應(yīng)特性。 論文的主要工作在于： (1)根據(jù)某機載設(shè)備擴頻接收機基于SAW.P.TDL的中頻解擴電路要求,進行理論分析、電路設(shè)計、軟件編程,研制基于FPGA器件的中頻數(shù)字相關(guān)器,要求可在擴頻接收機中原位替代原SAW相關(guān)解擴電路； (2)對中頻數(shù)字相關(guān)器的主要性能參數(shù)進行測試,進行了必要的高低溫等環(huán)境試驗,確定電路是否達到設(shè)計指標和是否滿足高低溫等環(huán)境條件要求； (3)將基于FPGA的中頻數(shù)字相關(guān)器裝入擴頻接收機,與原SAW.P.TDL中頻解擴電路置換,確定與接收機的電磁兼容性、與中放電路的匹配和適應(yīng)性,測試整個擴頻接收機的靈敏度、動態(tài)范圍、解碼概率等指標是否滿足接收機模塊技術(shù)規(guī)范要求； (4)將改進后的擴頻接收機裝入某機載設(shè)備,測試與接收機相關(guān)的性能參數(shù),整機進行高低溫等主要環(huán)境試驗,確定電路變化后的整機設(shè)備各項指標是否滿足其技術(shù)規(guī)范要求； (5)通過對基于FPGA的中頻數(shù)字相關(guān)器與SAW.P.TDL的主要性能參數(shù)進行對比測試和分析,特別是電路對頻率偏移響應(yīng)特性的對比分析,從而得出初步的結(jié)論。
標簽： 中頻 數(shù)字 工程實現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-22
上傳用戶：徐孺
人體血液成份的無創(chuàng)檢測是生物醫(yī)學領(lǐng)域尚未攻克的前沿課題之一，動態(tài)光譜法在理論上克服了其它檢測方法難以逾越的障礙——個體差異和測量條件對檢測結(jié)果的影響。實現(xiàn)動態(tài)光譜檢測，其關(guān)鍵在于采集多波長的光電容積脈搏波信號，并對其進行處理。針對動態(tài)光譜檢測中信號微弱、信噪比低、處理數(shù)據(jù)量大的特點，本文設(shè)計了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的動態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)，提高檢測精度，采集出滿足動態(tài)光譜信號提取要求的光電脈搏波；并對動態(tài)光譜頻域提取法的核心算法FFT的FPGA實現(xiàn)進行研究。 課題提出用高靈敏度的面陣CCD攝像頭替代常規(guī)光柵光譜儀中的光電接收器，實現(xiàn)對多波長的光電容積脈搏波的檢測。結(jié)合面陣CCD的二維圖像特點，采用信號累加法去除噪聲，提高信號的信噪比。 創(chuàng)新性的提出一種不同于以往的信號累加方法——將處于同一行的視頻信號在采樣過程中直接累加，然后再進行傳輸和存儲。不同于幀累加和異行累加，這種同行累加方式不但大大的提高了信號的信噪比，同時減小了數(shù)據(jù)的傳輸速度和傳輸量，降低了對存儲器容量的要求，改善了動態(tài)光譜信號檢測系統(tǒng)的性能。 針對面陣CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號的特點，設(shè)計視頻信號解調(diào)電路，得到高速、高精度的數(shù)字視頻信號和準確的視頻同步信號，用于后續(xù)的視頻信號采集與處理。 根據(jù)動態(tài)光譜信號檢測和視頻信號采集的要求，選擇可編程邏輯器件FPGA作為硬件平臺，設(shè)計并實現(xiàn)了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的光電脈搏波采集與預(yù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實現(xiàn)了視頻信號的精確定位，通過光譜信號的高速同行累加，實現(xiàn)了光電脈搏波信號的高精度檢測。系統(tǒng)采用基于FPGA的Nios II嵌入式處理器系統(tǒng)，通過對其應(yīng)用程序的開發(fā)，可靠的實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲，提高了系統(tǒng)的集成度，降低了開發(fā)成本。 為實現(xiàn)動態(tài)光譜信號的頻域提取，研究了基于FPGA的FFT實現(xiàn)方案，對各關(guān)鍵模塊進行設(shè)計，為動態(tài)光譜信號的進一步處理打下良好的基礎(chǔ)。 最后，通過實驗證明了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的正確性和信號預(yù)處理的可行性，得到了符合動態(tài)光譜信號提取要求的脈搏波信號。
標簽： 動態(tài) 光譜數(shù)據(jù)采集 預(yù)處理
上傳時間： 2013-04-24
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美信半導(dǎo)體是全球領(lǐng)先的半導(dǎo)體制造供應(yīng)商，Maxim的電能計量方案提供全面的SoC器件選擇， 是多芯片方案的高精度、高性價比替代產(chǎn)品。無與倫比的動態(tài)范圍和獨特的32位可編程測量引擎，使 得我們的單芯片方案能夠滿足不同用戶的需求。為各種類型的表計開發(fā)提供了一條高效、便捷的途 徑，以滿足ANSI和IEC的市場要求。 ● 產(chǎn)品滿足不同國家對智能表系統(tǒng)以及低端瓦時(Wh)表、防篡改設(shè)計以及預(yù)付費設(shè)備的要求； ● 完備的開發(fā)工具加快軟件開發(fā)、測試和原型設(shè)計，縮短研發(fā)周期和產(chǎn)品上市時間。
標簽： 美信 半導(dǎo)體產(chǎn)品 選型指南
上傳時間： 2013-04-24
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