本文首先對目前使用比較多的幾種擴頻調制方式:BPSK調制方式、QPSK調制方式、CCK調制方式、MBOK調制方式進行了介紹,并從誤碼率、處理增益、頻帶利用率等方面對它們進行了比較,重點討論了MBOK調制方式的優越性能。然后研究了MBOK調制方式的擴頻和解擴方案,包括高速數據進行串并轉換、擴頻、偽碼同步、解擴等。最后,以Altera公司的MAXPLUSⅡ開發系統為平臺,對系統的各個部分進行了模塊化設計,并進行了軟件仿真,仿真結果表明,設計達到了預定的要求。
上傳時間: 2013-05-15
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數字式π/4-DQPSK是一種線性窄帶調制技術,具有頻譜利用率高、頻譜特性好、抗衰落性能強、可用非相干解調等突出特點。在移動通信、衛星通信中得到廣泛應用。 本文介紹了π/4-DQPSK調制解調的基本原理和各個模塊的設計實現;完成了調制解調算法的Matlab仿真設計;采用VHDL硬件描述語言在Xilinx公司的ISE5.2開發環境下設計實現各個模塊,通過了時序仿真,實現了正確解調;分析了在實現過程中,采用1bit差分檢測了誤碼率。文章由推出的誤碼率表達式得到靜態高斯噪聲下,信噪比為16dB時誤碼率可達10-8。用Protel99SE進行PCB板設計,完成程序下載進FPGA芯片以及電路調試,其輸入符號速率200kbps,調制中頻455kHz。測試結果驗證了程序的正確,實現了π/4-DQPSK調制解調系統完成預定的目標。
上傳時間: 2013-04-24
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本文研究特種LCD的圖像處理方法和FPGA實現方案,并研制出基于FPGA的若干實際應用系統,有效地解決目前存在的問題。本文主要研究內容為: (1)給出一種基于彩色空間變換的色彩調整方法,在YCrCb空間內實現亮度和色度分離,避免了RGB空間兩者同時變化造成偏色和失真的現象,并在FPGA內采用流水線結構改進3階矩陣運算的邏輯結構,節省出2/3的邏輯資源,提高了模塊的最高運行速度。 (2)研究利用FPGA實現圖像實時縮放處理的方法,選擇能夠滿足特種LCD要求的雙線性插值法作為研究對象,實時計算插值系數dx和dy,并采用流水線結構進行插值計算,僅使用FPGA中的3個雙端口RAM來緩沖圖像數據,沒有外擴大容量幀存儲器,降低了成本,提高特種LCD的系統兼容性。 (3)設計一種針對特種LCD更為簡捷、有效的隔行轉逐行掃描的實現方案,即利用圖像實時縮放的方法,把一場圖像縮放到LCD的分辨率,實現復合視頻圖像在LCD的“滿屏”顯示,改善現有特種LCD在顯示隔行掃描的復合視頻信號時,遇到圖像信息丟失或顯示效果不佳的問題。 (4)設計出一種基于字符和位圖的數字OSD控制核,合理使用分布式RAM和塊RAM兩種邏輯資源來存儲字符和位圖信息,OSD圖像由數字邏輯自動合成,編程簡單靈活,使特種LCD的參數調整更加方便。 (5)研制成功基于FPGA的特種LCD顯示控制板,能顯示三種分辨率640×480,800×600,1024×768的圖像信號;支持寬范圍的亮度、對比度、顯示位置等參數的實時調整,并提供全功能的透明OSD菜單進行指示。 (6)研制成功基于FPGA的特種LCD圖像調節板,用于對某型號機載特種LCD進行改造,增加寬范圍的亮度、對比度、圖像顯示位置的實時調整功能,提供無信號輸入檢測與OSD指示功能,提高圖像顯示的性能,通過了環境溫度試驗與性能測試,并已裝機。 (7)研制成功基于DSP和FPGA的圖像采集顯示板,實現了對全分辨率復合視頻信號進行25幀/秒的實時采集和顯示,在DSP內使用“三幀”輪換的圖像數據緩沖方法提高了系統的實時處理能力,使之能夠完成一定復雜度的實時圖像處理。
上傳時間: 2013-06-12
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電力系統自誕生以來,就孿生了電力系統諧波,隨著電子裝置的廣泛應用,諧波問題變得日益嚴重,電力諧波已經成為電力系統的公害。諧波檢測是諧波研究中的一個重要的分支,是解決其他相關諧波問題的基礎,因此進行諧波檢測的研究具有重要的理論意義和實用價值。 本論文主要是從諧波檢測理論和實現方法上探討了高精度、高實時性諧波檢測數字系統的相關問題。 論文中闡述了電力系統諧波的相關概念和產生原理,并分析了電力諧波的特點。在檢測理論上,本文采用FFT理論來計算諧波含量,研究了Radix-2FFT在諧波檢測中的應用,描述了FFT分析過程中的頻譜泄漏現象,并從理論上研究了頻譜泄漏的根源。 為了解決頻譜泄漏問題,本文提出了采用鎖相倍頻技術方法,跟蹤電力系統工頻頻率變化,從而有效減少頻譜泄漏。在諧波檢測中,FFT運算量很大、對速度和精度要求苛刻,本文探討了應用FPGA實現FFT信號處理的方法。
上傳時間: 2013-06-17
上傳用戶:gxf2016
隨著移動終端、多媒體、Internet網絡、通信,圖像掃描技術的發展,以及人們對圖象分辨率,質量要求的不斷提高,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據帶來的帶寬要求,因此采用硬件實現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,量化后的處理環節,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,具有廣闊的應用背景。本文以星載視頻圖像壓縮的硬件實現項目為背景,對熵編碼器和解碼器的硬件實現進行探討,給出了并行熵編碼和解碼器的實現方案。熵編解碼器中的難點是huffman編解碼器的實現。在設計并行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換時的控制邏輯,避免了因數據處理不及時造成數據丟失的可能性,從而保證了編碼的正確性。而在實現并行的huffman解碼器時,解碼算法充分利用了規則化碼書帶來的碼字的單調性,及在特定長度碼字集內碼字變化的連續性,將并行解碼由模式匹配轉換為算術運算,提高了存儲器的利用率、系統的解碼效率和速度。在實現并行huffman編碼的基礎上,結合針對DC子帶的預測編碼,針對直流子帶的游程編碼,能夠對圖像壓縮系統中經過DWT變換,量化,掃描后的數據進行正確的編碼。同時,在并行huffman解碼基礎上的熵解碼器也可以解碼出正確的數據提供給解碼系統的后續反量化模塊,進一步處理。在本文介紹的設計方案中,按照自頂向下的設計方法,對星載圖像壓縮系統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,然后分別實現各子模塊,并最終完成整個系統。在設計過程中,用高級硬件描述語言verilogHDL進行RTL級描述。利用了Altera公司的QuartusII開發平臺進行設計輸入、編譯、仿真,同時還采用modelsim仿真工具和symplicity的綜合工具,驗證了設計的正確性。通過系統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。仿真驗證的結果表明:設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
上傳用戶:吳之波123
在衛星遙感設備中,隨著遙感技術的發展和對傳輸式觀測衛星遙感圖像質量要求的不斷提高,航天遙感圖像的分辨率和采樣率也越來越高,由此引起高分辨率遙感圖像數據存儲量和傳輸數據量的急劇增長,然而衛星信道帶寬有限。為了盡量保持高分辨率遙感圖像所具有的信息,必須解決輸入數據碼率和傳輸信道帶寬之間的矛盾。所以星載高分辨率遙感圖像數據的高保真、實時、大壓縮比壓縮技術就成了解決這一矛盾的關鍵技術。FPGA器件為實現數據壓縮提供了一種壓縮算法的硬件實現的一個理想的平臺。FPGA器件集成度高,體積小,通過用戶編程實現專門應用的功能。它允許電路設計者利用基于計算機的開發平臺,經過設計輸入,仿真,測試和校驗,直到達到預期的結果,減少了開發周期。小波變換能夠適應現代圖像壓縮所需要的如多分辨率、多層質量控制等要求,在較大壓縮比下,小波圖像壓縮質量明顯好于DCT變換,因此小波變換成為新一代壓縮標準JPEG2000的核心算法。同時,小波變換的提升算法結構簡單,能夠實現快速算法,有利于硬件實現,因此提升小波變換對于采用FPGA或ASIC來實現圖像變換來說是很好的選擇。本文針對衛星遙感圖像的數據流,主要研究可以對衛星圖像進行實時二維小波變換的方案。針對提升小波變換的VLSI結構和FPGA設計中的關鍵技術,從邊界延拓、濾波器結構、整數小波、定點運算、原位運算等方面進行了研究和討論,并且完成了針對衛星遙感圖像的分塊二維9/7提升小波變換的FPGA實現。采用VerIlog語言對設計進行了仿真驗證,并將仿真結果同matlab仿真結果進行了比較,比較結果表明該方案能實現對衛星遙感圖像數據流的二維提升小波變換的功能。同時QuartusII綜合結果也表明,系統時鐘能夠工作在很高的頻率,可以滿足高速實時對衛星圖像的小波變換處理。
上傳時間: 2013-06-15
上傳用戶:00.00
數字超聲診斷設備在臨床診斷中應用十分廣泛,研制全數字化的醫療儀器已成為趨勢。盡管很多超聲成像儀器設計制造中使用了數字化技術,但是我們可以說現代VLSI 和EDA 技術在其中并沒有得到充分有效的應用。隨著現代電子信息技術的發展,PLD 在很多與B 型超聲成像或多普勒超聲成像有關的領域都得到了較好的應用,例如數字通信和相控雷達領域。 在研究現代超聲成像原理的基礎上,我們首先介紹了常見的數字超聲成像儀器的基本結構和模塊功能,同時也介紹了現代FPGA 和EDA 技術。隨后我們詳細分析討論了B 超中,全數字化波束合成器的關鍵技術和實現手段。我們設計實現了片內高速異步FIFO 以降低采樣率,仿真結果表明資源使用合理且訪問時間很小。正交檢波方法既能給出灰度超聲成像所需要的回波的幅值信息,也能給出多普勒超聲成像所需要的回波的相移信息。我們設計實現了基于直接數字頻率合成原理的數控振蕩器,能夠給出一對幅值和相位較平衡的正交信號,且在FPGA 片內實現方案簡單廉價。數控振蕩器輸出波形的頻率可動態控制且精度較高,對于隨著超聲在人體組織深度上的穿透衰減,導致回波中心頻率下移的聲學物理現象,可視作將回波接收機的中心頻率同步動態變化進行補償。 還設計實現了B 型數字超聲診斷儀前端發射波束聚焦和掃描控制子系統。在單片FPGA 芯片內部設計實現了聚焦延時、脈寬和重復頻率可動態控制的發射驅動脈沖產生器、線掃控制、探頭激勵控制、功能碼存儲等功能模塊,功能仿真和時序分析結果表明該子系統為設計實現高速度、高精度、高集成度的全數字化超聲診斷設備打下了良好的基礎,將加快其研發和制造進程,為生物醫學電子、醫療設備和超聲診斷等方面帶來新思路。
上傳時間: 2013-06-18
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隨著圖像處理和模式識別技術的進步,基于生物特征的識別技術成為蓬勃發展的高技術之一,根據IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統計和預測,該領域的收入的年增長率30-50%,到2008年,全球總收入將達到46.39億美元。而基于指紋特征的識別技術由于其獨特的可靠性,穩定性,方便快捷的特點,恰好符合了市場的需求。目前指紋識別技術是生物識別領域中應用最廣泛的識別技術,也是研究與應用的一個熱點。 SOPC片上可編程系統和嵌入式系統是當前電子設計領域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發的一種采用流水線技術、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核,可以將它嵌入FPGA內部,與用戶自定義邏輯結合構成一個基于FPGA的片上系統。與嵌入式硬核相比較,嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識別系統對速度的要求。 本文對指紋識別技術中各個環節的算法進行了較為深入的研究,結合NiosⅡ嵌入式處理器的特點,對算法進行了合理的選擇與優化,形成了一套完整的指紋識別算法,并提出了一種基于FPGA的指紋識別系統硬件設計方案。 論文的內容主要包括以下幾個方面: 1、對指紋圖像預處理、后處理和匹配算法進行了改進,提高了算法的性能;設計了一種適用于快速匹配的指紋特征數據結構;提出了一套基于特征點匹配的指紋識別算法。實驗結果表明該算法速度快、誤識率較低、可靠性較高,可以滿足實用的要求。 2、本著增加系統集成度、減小系統體積、提高便攜性、降低功耗和成本,同時提升系統的性能的原則,使用Altera公司提供的外圍設備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個單片嵌入式系統,然后以內嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片,外配片外RAM和Flash存儲器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件,設計了一個便攜式指紋識別系統,提出了一套基于FPGA的硬件設計方案。 3、利用NiosⅡ開發板對硬件設計方案進行了初步的驗證,實現了指紋采集芯片FPS200與FPGA的接口,并進行了算法的移植。 實驗結果表明本文所提出的系統設計方案是可行的。基于FPGA的自動指紋識別系統在速度、功耗、體積、擴展性方面有著獨特的優勢,具有廣闊的發展空間。最后提出了對這一設計繼續改進的思路和下一步研究的內容。
上傳時間: 2013-06-07
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本論文主要對無線擴頻集成電路設計中的信道編解碼算法進行研究并對其FPGA實現思路和方法進行相關研究。 近年來無線局域網IEEE802.11b標準建議物理層采用無線擴頻技術,所以開發一套擴頻通信芯片具有重大的現實意義。無線擴頻通信系統與常規通信相比,具有很強的抗干擾能力,并具有信息蔭蔽、多址保密通信等特點。無線信道的特性較復雜,因此在無線擴頻集成電路設計中,加入信道編碼是提高芯片穩定性的重要方法。 在了解擴頻通信基本原理的基礎上,本文提出了“串聯級聯碼+兩次交織”的信道編碼方案。串聯的級聯碼由外碼——(15,9,4)里德-所羅門(Reed-Solomon)碼,和內碼-(2,1,3)卷積碼構成,交織則采用交織深度為4的塊交織。重點對RS碼的時域迭代譯碼算法和卷積碼的維特比譯碼算法進行了詳細的討論,并完成信道編譯碼方案的性能仿真及用FPGA實現的方法。 計算機仿真的結果表明,采用此信道編碼方案可以較好的改善現有仿真系統的誤符號率。 本論文的內容安排如下:第一章介紹了無線擴頻通信技術的發展狀態以及國內外開發擴頻通信芯片的現狀,并給出了本論文的研究內容和安排。第二章主要介紹了擴頻通信的基本原理,主要包括擴頻通信的定義、理論基礎和分類,直接序列擴頻通信方式的數學模型。第三章介紹了基本的信道編碼原理,信道編碼的分類和各自的特點。第四章給出了本課題選擇的信道編碼方案——“串聯級聯碼+兩次交織”,詳細討論了方案中里德-所羅門(Reed-Solomon)碼和卷積碼的基本原理、編碼算法和譯碼算法。最后給出編碼方案的實際參數。第五章對第四章提出的編碼方案進行了性能仿真。第六章結合項目實際,討論了FPGA開發基帶擴頻通信系統的設計思路和方法。首先對FPGA開發流程以及實際開發的工具進行了簡要的介紹,然后給出了擴頻通信系統的總體設計。對發射和接收子系統中信道編碼、解碼等相關功能模塊的實現原理和方法進行分析。第七章對論文的工作進行總結。
上傳時間: 2013-07-07
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隨著現代電力系統向大容量、高電壓方向發展,廣泛用于大型發電機組測量和保護用的大電流互感器的研制就變得很緊迫。考慮到大電流互感器具有大電流、強電磁干擾和多相運行等特點,在設計大電流互感器時,必須采取有效的屏蔽措施,屏蔽來自鄰相的雜散磁通。傳統的屏蔽方案是采用金屬屏蔽罩,盡管有效,但設備笨重。本文中,作者對有外層屏蔽繞組的大電流互感器進行了各種研究。 大電流互感器采用繞組屏蔽方式后,如何優化設計屏蔽繞組,使屏蔽繞組能夠充分有效地屏蔽雜散磁通對環形鐵心的影響呢?針對上述的問題,本文作者主要完成如下幾個方面的工作: 1、首先對國內外大電流互感器的發展與研究現狀進行了敘述,并成功設計了15000/5A大電流互感器。 2、對精典的電磁場理論和場路耦合法的數學理論進行了深入的研究,建立了大電流互感器的三維場路耦合有限元分析的數學模型和仿真模型。應用有限元軟件ANSYS建立三維有限元仿真模型和基于場路耦合原理的外部耦合電路。 3、理論分析了雜散磁通對電流互感器鐵心的影響;重點分析了繞組屏蔽雜散磁通理論;通過等值電流法,得到無論三相還是多相電流互感器條件下,中間相的電流互感器所受到的雜散磁通是最為嚴重的,為大電流互感器的有效保護提供了科學依據。 4、為了得到最優化屏蔽繞組,對屏蔽繞組的匝數采用離散化替代連續性,再考慮屏蔽繞組在環形鐵心上的位置,共提出了多種優化方案;根據三維場路耦合有限元分析模型,精確計算出屏蔽繞組中的電流、電流分布、環形鐵心中的磁感應強度分布和外層繞組的局部最高溫升,通過比較多種計算結果,得到大電流互感器屏蔽繞組的最優化方案。 5、最后建立了大電流互感器的等效磁勢法和降流回路法兩種試驗方案模型,通過比較試驗方案仿真計算結果和出廠試驗結果,證明了仿真計算結果是正確的,可靠的。 通過對屏蔽繞組進行優化設計后,有效地削弱了雜散磁通,使得大電流互感器輕型化、小型化,節約了大量的銅材料,使得其運輸更加方便。
上傳時間: 2013-04-24
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