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  • 智能人臉識別算法及其FPGA的實現(xiàn).rar

    人臉自動識別技術是模式識別、圖像處理等學科的一個最熱門研究課題之一。隨著社會的發(fā)展,各方面對快速有效的自動身份驗證的要求日益迫切,而人臉識別技術作為各種生物識別技術中最重要的方法之一,已經(jīng)越來越多的受到重視。對于具有實時,快捷,低誤識率的高性能算法以及對算法硬件加速的研究也逐漸展開。 本文詳細分析了智能人臉識別算法原理,發(fā)展概況和前景,包括人臉檢測算法,人眼定位算法,預處理算法,PCA和ICA 算法,詳細分析了項目情況,系統(tǒng)劃分,軟硬件平臺的資源和使用。并在ISE軟件平臺上,用硬件描述語言(verilog HDL)對算法部分嚴格按照FPGA代碼風格進行了RTL 硬件建模,并對C++算法進行了優(yōu)化處理,通過仿真與軟件算法結果進行比對,評估誤差,最后在VirtexII Pro FPGA 上進行了綜合實現(xiàn)。 主要研究內容如下: 首先,對硬件平臺xilinx的VirtexII Pro FPGA 上的系統(tǒng)資源進行了描述和研究,對存儲器sdram,RS-232 串口,JTAG 進行了研究和調試,對Coreconnect的OPB總線仲裁機理進行了兩種算法的比較,RTL 設計,仿真和綜合。利用ISE和VC++軟件平臺,對verilog和C++算法進行同步比較測試,使每步算法對應正確的結果。對軟硬件平臺的合理使用使得在項目中能盡可能多的充分利用硬件資源,制板時正確選型,以及加快設計和調試進度。其次,對人臉識別算法流程中的人臉檢測,人眼定位,預處理,識別算法分別進行了比較研究,選取其中各自性能最好的一種算法對其原理進行了分析討論。人臉檢測采用adaboost 算法,因其速度和精度的綜合性能表現(xiàn)優(yōu)異。人眼定位采用小塊合并算法,因為它具有快速,準確,弱時實的特點。預處理算法采用直方圖均衡加平滑的算法,簡單,高效。 識別算法采用PCA 加ICA 算法,它能最大的弱化姿態(tài)和光照對人臉識別的影響。 最后,使用Verilog HDL 硬件描述語言進行算法的RTL 建模,在C++算法的基礎上,保證原來效果的前提下,根據(jù)FPGA 硬件特點對算法進行了優(yōu)化。視頻輸入輸出是人臉識別的前提,它提供FPGA 上算法需要處理的數(shù)據(jù),預處理算法在C++算法的基礎上進行了優(yōu)化,最大的減少了運算量,提高了運算速度,16 位計算器模塊使得在算法實現(xiàn)時可以根據(jù)系統(tǒng)要求,在FPGA的ip 核和自己設計的模塊之間選擇性能更好的一個來調用,F(xiàn)IFO的設計提供同步和異步時鐘域的數(shù)據(jù)緩存。設計在ISE和VC++軟件平臺同時進行,隨時對verilog和C++數(shù)據(jù)進行監(jiān)測和比對。全部設計模塊通過仿真,達到預定的性能要求,并在FPGA 上綜合實現(xiàn)。

    標簽: FPGA 人臉識別 算法

    上傳時間: 2013-07-13

    上傳用戶:李夢晗

  • 基于FPGA的電力系統(tǒng)諧波檢測裝置的研制.rar

    隨著社會的發(fā)展,人們對電力需求特別是電能質量的要求越來越高。但由于非線性負荷大量使用,卻帶來了嚴重的電力諧波污染,給電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運行帶來嚴重影響,給供用電設備造成危害。如何最大限度的減少諧波造成的危害,是目前電力系統(tǒng)領域極為關注的問題。諧波檢測是諧波研究中重要分支,是解決其它相關諧波問題的基礎。因此,對諧波的檢測和研究,具有重要的理論意義和實用價值。 目前使用的電力系統(tǒng)諧波檢測裝置,大多基于微處理器設計。微處理器是作為整個系統(tǒng)的核心,它的性能高低直接決定了產品性能的好壞。而這種微處理器為主體構成的應用系統(tǒng),存在效率低、資源利用率低、程序指針易受干擾等缺點。由于微電子技術的發(fā)展,特別是專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)設計技術的發(fā)展,使得設計電力系統(tǒng)諧波檢測專用的集成電路成為可能,同時為諧波檢測裝置的硬件設計提供了一個新的發(fā)展途徑。本文目標就是設計電力系統(tǒng)諧波檢測專用集成電路,從而可以實現(xiàn)對電力系統(tǒng)諧波的高精度檢測。采用專用集成電路進行諧波檢測裝置的硬件設計,具有體積小,速度快,可靠性高等優(yōu)點,由于應用范圍廣,需求量大,電力系統(tǒng)諧波檢測專用集成電路具有很好的應用前景。 本文首先介紹了國內外現(xiàn)行諧波檢測標準,調研了電力系統(tǒng)諧波檢測的發(fā)展趨勢;隨后根據(jù)裝置的功能需求,特別是依據(jù)其中諧波檢測國標參數(shù)的測量算法,為系統(tǒng)選定了基于FPGA的SOPC設計方案。 本文分析了電力系統(tǒng)諧波檢測專用集成電路的功能模型,對專用集成電路進行了模塊劃分。定義了各模塊的功能,并研究了模塊間的連接方式,給出了諧波檢測專用集成電路的并行結構。設計了基于FPGA的諧波檢測專用集成電路設計和驗證的硬件平臺。配合專用集成電路的電子設計自動化(EDA)工具構建了智能監(jiān)控單元專用集成電路的開發(fā)環(huán)境。 在進行FPGA具體設計時,根據(jù)待實現(xiàn)功能的不同特點,分為用戶邏輯區(qū)域和Nios處理器模塊兩個部分。用戶邏輯區(qū)域控制A/D轉換器進行模擬信號的采樣,并對采樣得到的數(shù)字量進行諧波分析等運算。然后將結果存入片內的雙口RAM中,等待Nios處理器的訪問。Nios處理器對數(shù)據(jù)處理模塊的結果進一步處理,得到其各自對應的最終值,并將結果通過串行通信接口發(fā)送給上位機。 最后,對設計實體進行了整體的編譯、綜合與優(yōu)化工作,并通過邏輯分析儀對設計進行了驗證。在實驗室條件下,對監(jiān)測指標的運算結果進行了實驗測量,實驗結果表明該監(jiān)測裝置滿足了電力系統(tǒng)諧波檢測的總體要求。

    標簽: FPGA 電力系統(tǒng) 諧波檢測

    上傳時間: 2013-04-24

    上傳用戶:yw14205

  • 基于DSPFPGA的圖像處理電路板硬件設計.rar

    波前處理機是自適應光學系統(tǒng)中實時信號處理和運算的核心,隨著自適應光學系統(tǒng)得發(fā)展,波前傳感器的采樣頻率越來越高,這就要求波前處理機必須有更強的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實時性。在整個波前處理機的工作流程中,對CCD傳來的實時圖像數(shù)據(jù)進行實時處理是第一步,也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實時性,那么后續(xù)的處理過程都無從談起。因此,研制高性能的圖像處理平臺,對波前處理機性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國內外圖像處理技術的應用和發(fā)展狀況,接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結構、特點和模型,并通過分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點,提出了基于DSP和FPGA芯片的實時圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機模式的圖像處理系統(tǒng),發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢,能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實時性能,同時也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設計目的、應用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件,接著從系統(tǒng)架構、邏輯結構、硬件各功能模塊組成等方面詳細介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設計,并分析了包括各種參數(shù)指標選擇、連接方式在內的具體設計方法以及應該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎上,在制作PCB電路板的過程中,針對高速電路設計中易出現(xiàn)的問題,詳細分析了高速PCB設計中的信號完整性問題,包括反射、串擾等,說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法,進行了一定的理論和技術探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設計,包括了圖像采集模塊的工作原理、設計方案和SDRAM控制器的設計,介紹了SDRAM的基本操作和工作時序,重點闡述系統(tǒng)中可編程器件內部模塊化SDRAM控制器的設計及仿真結果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測試及調試流程,并給出了部分的調試結果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點有:實時性、高速性。硬件設計的執(zhí)行速度,在高速DSP和FPGA中實現(xiàn)信號處理算法程序,保證了系統(tǒng)實時性的實現(xiàn);性價比高。自行研究設計的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實時圖像處理的需求。

    標簽: DSPFPGA 圖像處理 電路板

    上傳時間: 2013-05-30

    上傳用戶:fxf126@126.com

  • WCDMA下行鏈路同步的研究和FPGA實現(xiàn).rar

    同步技術在許多通訊系統(tǒng)中都是至關重要的,而WCDMA作為第三代移動通信的標準之一,對其同步算法進行研究是非常必要的。FPGA在許多硬件實現(xiàn)中充當了很重要的角色,所以研究如何在FPGA上實現(xiàn)同步算法是非常具有實際意義的。 本文討論了三步小區(qū)搜索的算法,仿真了其性能,并且對如何進行算法的FPGA移植展開了深入的討論。 本文對三步小區(qū)搜索的算法按照算法計算量和運算速度的標準分別進行了比較和討論,并以節(jié)省資源和運行穩(wěn)定為前提進行了FPGA移植。最終在主同步中提出了改進型的PSC匹配濾波器算法,在FPGA上提出了采用指針型雙口RAM的實現(xiàn)方式;在輔同步中提出了改進型PFHT算法并采用查表遍歷算法判決,在FPGA上提出了用綜合型邏輯方式來實現(xiàn);在導頻同步中采用了移位寄存器式擾碼生成算法,并引入了計分制判決算法。 與以往的WCDMA同步的FPGA實現(xiàn)相比,本文提出的實現(xiàn)方案巧妙地利用了FPGA的并行運算結構,在XILINX的V4芯片上只用了500個slice就完成了整個小區(qū)搜索,最大限度地節(jié)省了資源,為小區(qū)搜索在FPGA中的模塊小型化提供了途徑。

    標簽: WCDMA FPGA 下行鏈路

    上傳時間: 2013-08-05

    上傳用戶:leileiq

  • 基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器設計.rar

    本論文設計了一種基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器,濾波器實現(xiàn)低通濾波,截止頻率為1MHz,通帶波紋小于1 dB,阻帶最大衰減為-40 dB,輸入輸出數(shù)據(jù)為8位二進制,采樣頻率為10MHz。 論文首先簡要介紹了數(shù)字濾波器的基本原理和線性FIR數(shù)字濾波器的性質、結構,根據(jù)濾波器的性能要求選擇窗函數(shù)、確定系數(shù),在算法上為了滿足數(shù)字濾波器的要求,對系數(shù)放大512倍并取整,并用Matlab對數(shù)字濾波器原理進行了證明。同時簡述了EDA技術和FPGA設計流程。 其次,論文說明了FIR數(shù)字濾波器模塊的劃分,并用Verilog語言在Modelsim環(huán)境下進行了功能測試。對于數(shù)字濾波器系數(shù)中的-1,-2,4這些簡單的系數(shù)乘法直接進行移位和取反,可以極大的節(jié)省資源和優(yōu)化設計。而對普通系數(shù)乘法采用4-BANT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速實現(xiàn)了乘積的運算;另外,在本設計進行部分積累加時,采用舍取冗余位,主要是根據(jù)設計時已對系數(shù)進行了放大,而輸出時又要將結果相應的縮小,所以在累加時,提前對部分積縮小,從而減少了運算量,從時間和資源上都得到了優(yōu)化。 論文的最后分別用Modelsim和Quartus II進行了FIR數(shù)字濾波器的前仿真和后仿真,將仿真的結果和Matlab中原理驗證時得到的理想值進行了比較,并對所產生的誤差進行了分析。仿真結果表明:本16階FIR數(shù)字濾波器設計能夠實現(xiàn)截止頻率為1MHz的低通濾波,并且工作頻率可達150MHz以上。

    標簽: FPGA FIR 數(shù)字

    上傳時間: 2013-05-24

    上傳用戶:qiaoyue

  • 基于FPGA的信道化中頻接收機設計與仿真實現(xiàn)研究.rar

    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,該接收機能夠實現(xiàn)對中頻信號的正確接收,驗證了系統(tǒng)設計的可行性。

    標簽: FPGA 信道 中頻

    上傳時間: 2013-05-24

    上傳用戶:wyaqy

  • FPGA可配置端口電路的設計.rar

    可配置端口電路是FPGA芯片與外圍電路連接關鍵的樞紐,它有諸多功能:芯片與芯片在數(shù)據(jù)上的傳遞(包括對輸入信號的采集和輸出信號輸出),電壓之間的轉換,對外圍芯片的驅動,完成對芯片的測試功能以及對芯片電路保護等。 本文采用了自頂向下和自下向上的設計方法,依據(jù)可配置端口電路能實現(xiàn)的功能和工作原理,運用Cadence的設計軟件,結合華潤上華0.5μm的工藝庫,設計了一款性能、時序、功耗在整體上不亞于xilinx4006e[8]的端口電路。主要研究以下幾個方面的內容: 1.基于端口電路信號寄存器的采集和輸出方式,本論文設計的端口電路可以通過配置將它設置成單沿或者雙沿的觸發(fā)方式[7],并完成了Verilog XL和Hspiee的功能和時序仿真,且建立時間小于5ns和保持時間在0ns左右。和xilinx4006e[8]相比較滿足設計的要求。 2.基于TAP Controller的工作原理及它對16種狀態(tài)機轉換的控制,對16種狀態(tài)機的轉換完成了行為級描述和實現(xiàn)了捕獲、移位、輸出、更新等主要功能仿真。 3.基于邊界掃描電路是對觸發(fā)器級聯(lián)的構架這一特點,設計了一款邊界掃描電路,并運用Verilog XL和Hspiee對它進行了功能和時序的仿真。達到對芯片電路測試設計的要求。 4.對于端口電路來講,有時需要將從CLB中的輸出數(shù)據(jù)實現(xiàn)異或、同或、與以及或的功能,為此本文采用二次函數(shù)輸出的電路結構來實現(xiàn)以上的功能,并運用Verilog XL和Hspiee對它進行了功能和時序的仿真。滿足設計要求。 5.對于0.5μm的工藝而言,輸入端口的電壓通常是3.3V和5V,為此根據(jù)設置不同的上、下MOS管尺寸來調整電路的中點電壓,將端口電路設計成3.3V和5V兼容的電路,通過仿真性能上已完全達到這一要求。此外,在輸入端口處加上擴散電阻R和電容C組成噪聲濾波電路,這個電路能有效地抑制加到輸入端上的白噪聲型噪聲電壓[2]。 6.在噪聲和延時不影響電路正常工作的范圍內,具有三態(tài)控制和驅動大負載的功能。通過對管子尺寸的大小設置和驅動大小的仿真表明:在實現(xiàn)TTL高電平輸出時,最大的驅動電流達到170mA,而對應的xilinx4006e的TTL高電平最大驅動電流為140mA[8];同樣,在實現(xiàn)CMOS高電平最大驅動電流達到200mA,而xilinx4006e的CMOS驅動電流達到170[8]mA。 7.與xilinx4006e端口電路相比,在延時和面積以及功耗略大的情況下,本論文研究設計的端口電路增加了雙沿觸發(fā)、將輸出數(shù)據(jù)實現(xiàn)二次函數(shù)的輸出方式、通過添加譯碼器將配置端口的數(shù)目減少的新的功能,且驅動能力更加強大。

    標簽: FPGA 可配置 端口

    上傳時間: 2013-07-20

    上傳用戶:頂?shù)弥?/p>

  • 基于FPGA的PID控制器研究與實現(xiàn).rar

    基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題,如果實現(xiàn)PID軟算法的微處理器因為強干擾或其他原因而出現(xiàn)故障,會引起輸出值的大幅度變化或停止響應。而FPGA的應用可以從本質上解決這個問題。因此,利用FPGA開發(fā)技術,實現(xiàn)智能控制器算法的芯片化,使之能夠廣泛的用于各種場合,具有很大的應用意義。 首先分析FPGA的內部結構特點,總結FPGA設計技術及開發(fā)流程,指出實現(xiàn)結構優(yōu)化設計,降低設計難度,是擴展設計功能、提高芯片性能和產品性價比的關鍵。控制系統(tǒng)由四個模塊組成,主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關鍵部件。在分析FPGA設計結構類型和特點的基礎上,提出一種基于FPGA改進型并行結構的PID溫度控制器設計方法。在PID算法與FPGA的運算器邏輯映像過程中,采用將補碼的加法器代替減法器設計,增加整數(shù)運算結果的位擴展處理,進行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體,可以有效地減少邏輯運算部件。應用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結合設計實現(xiàn)了PID控制器,用Modelsim仿真驗證了設計結果的正確性,用Synplify Pro進行電路綜合,在Quaitus Ⅱ軟件中實現(xiàn)布局布線,最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求,論文設計完成了12位模數(shù)AD轉換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對象,以EP1C3T144 FPGA為核心,構建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0~400℃的條件下,實驗結果表明,達到無超調的穩(wěn)定控制要求,為降低FPGA實現(xiàn)PID控制器的設計難度提供了有效的方法。

    標簽: FPGA PID 控制器

    上傳時間: 2013-06-13

    上傳用戶:15071087253

  • 基于FPGA的TS流復用器及其接口的設計與實現(xiàn).rar

    在數(shù)字電視系統(tǒng)中,MPEG-2編碼復用器是系統(tǒng)傳輸?shù)暮诵沫h(huán)節(jié),所有的節(jié)目、數(shù)據(jù)以及各種增值服務都是通過復用打包成傳輸流傳輸出去。目前,只有少數(shù)公司掌握復用器的核心算法技術,能夠采用MPEG-2可變碼率統(tǒng)計復用方法提高帶寬利用率,保證高質量圖像傳輸。由于目前正處廣播電視全面向數(shù)字化過渡期間,市場潛力巨大,因此對復用器的研究開發(fā)非常重要。本文針對復用器及其接口技術進行研究并設計出成形產品。 文中首先對MPEG-2標準及NIOS Ⅱ軟核進行分析。重點研究了復用器中的部分關鍵技術:PSI信息提取及重構算法、PID映射方法、PCR校正及CRC校驗算法,給出了實現(xiàn)方法,并通過了硬件驗證。然后對復用器中主要用到的AsI接口和DS3接口進行了分析與研究,給出了設計方法,并通過了硬件驗證。 本文的主要工作如下: ●首先對復用器整體功能進行詳細分析,并劃分軟硬件各自需要完成的功能。給出復用器的整體方案以及ASI接口和DS3接口設計方案。 ●在FPGA上采用c語言實現(xiàn)了PSI信息提取與重構算法。 ●給出了實現(xiàn)快速的PID映射方法,并根據(jù)FPGA特點給出一種新的PID映射方法,減少了邏輯資源的使用,提高了穩(wěn)定性。 ●采用Verilog設計了SI信息提取與重構的硬件平臺,并用c語言實現(xiàn)了SDT表的提取與重構算法,在FPGA中成功實現(xiàn)了動態(tài)分配內存空間。 ●在FPGA上實現(xiàn)了.ASI接口,主要分析了位同步的實現(xiàn)過程,實現(xiàn)了一種新的快速實現(xiàn)字節(jié)同步的設計。 ●在FPGA上實現(xiàn)了DS3接口,提出并實現(xiàn)了一種兼容式DS3接口設計。并對幀同步設計進行改進。 ●完成部分PCB版圖設計,并進行調試監(jiān)測。 本復用器設計最大特點是將軟件設計和硬件設計進行合理劃分,硬件平臺及接口采用Verilog語言實現(xiàn),PSI信息算法主要采用c語言實現(xiàn)。這種軟硬件的劃分使系統(tǒng)設計更加靈活,且軟件設計與硬件設計可同時進行,極大的提高了工作效率。 整個項目設計采用verilog和c兩種語言完成,采用Altera公司的FPGA芯片EP1C20,在Quartus和NIOS IDE兩種設計平臺下設計實現(xiàn)。根據(jù)此方案已經(jīng)開發(fā)出兩臺帶有ASI和DS3接口的數(shù)字電視TS流復用器,經(jīng)測試達到了預期的性能和技術指標。

    標簽: FPGA TS流 復用器

    上傳時間: 2013-08-03

    上傳用戶:gdgzhym

  • 基于FPGA的精確時鐘同步方法研究.rar

    在工業(yè)控制領域,多種現(xiàn)場總線標準共存的局面從客觀上促進了工業(yè)以太網(wǎng)技術的迅速發(fā)展,國際上已經(jīng)出現(xiàn)了HSE、Profinet、Modbus TCP/IP、Ethernet/IP、Ethernet Powerlink、EtherCAT等多種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議。將傳統(tǒng)的商用以太網(wǎng)應用于工業(yè)控制系統(tǒng)的現(xiàn)場設備層的最大障礙是以太網(wǎng)的非實時性,而實現(xiàn)現(xiàn)場設備間的高精度時鐘同步是保證以太網(wǎng)高實時性的前提和基礎。 IEEE 1588定義了一個能夠在測量和控制系統(tǒng)中實現(xiàn)高精度時鐘同步的協(xié)議——精確時間協(xié)議(Precision Time Protocol)。PTP協(xié)議集成了網(wǎng)絡通訊、局部計算和分布式對象等多項技術,適用于所有通過支持多播的局域網(wǎng)進行通訊的分布式系統(tǒng),特別適合于以太網(wǎng),但不局限于以太網(wǎng)。PTP協(xié)議能夠使異質系統(tǒng)中各類不同精確度、分辨率和穩(wěn)定性的時鐘同步起來,占用最少的網(wǎng)絡和局部計算資源,在最好情況下能達到系統(tǒng)級的亞微級的同步精度。 基于PC機軟件的時鐘同步方法,如NTP協(xié)議,由于其實現(xiàn)機理的限制,其同步精度最好只能達到毫秒級;基于嵌入式軟件的時鐘同步方法,將時鐘同步模塊放在操作系統(tǒng)的驅動層,其同步精度能夠達到微秒級。現(xiàn)場設備間微秒級的同步精度雖然已經(jīng)能滿足大多數(shù)工業(yè)控制系統(tǒng)對設備時鐘同步的要求,但是對于運動控制等需求高精度定時的系統(tǒng)來說,這仍然不夠。基于嵌入式軟件的時鐘同步方法受限于操作系統(tǒng)中斷響應延遲時間不一致、晶振頻率漂移等因素,很難達到亞微秒級的同步精度。 本文設計并實現(xiàn)了一種基于FPGA的時鐘同步方法,以IEEE 1588作為時鐘同步協(xié)議,以Ethernet作為底層通訊網(wǎng)絡,以嵌入式軟件形式實現(xiàn)TCP/IP通訊,以數(shù)字電路形式實現(xiàn)時鐘同步模塊。這種方法充分利用了FPGA的特點,通過準確捕獲報文時間戳和動態(tài)補償晶振頻率漂移等手段,相對于嵌入式軟件時鐘同步方法實現(xiàn)了更高精度的時鐘同步,并通過實驗驗證了在以集線器互連的10Mbps以太網(wǎng)上能夠達到亞微秒級的同步精度。

    標簽: FPGA 時鐘同步 方法研究

    上傳時間: 2013-08-04

    上傳用戶:hn891122

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