隨著信息技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號的采集與處理在科學研究、工業(yè)生產(chǎn)、航空航天、醫(yī)療衛(wèi)生等部門得到越來越廣泛的應用，這些應用中對數(shù)字信號的傳輸速度提出了比較高的要求。傳統(tǒng)的基于ISA總線的信號傳輸效率低，嚴重制約著系統(tǒng)性能的提高。 PCI總線以其高性能、低成本、開放性、軟件兼容性等眾多優(yōu)點成為當今最流行的計算機局部總線。但是，由于PCI總線硬件接口復雜、不易于接入、協(xié)議規(guī)范比較繁瑣等缺點，常常需要專用的接口芯片作為橋接，為了解決這一系列問題，本文提出了一種基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯的實現(xiàn)方案，支持PCI突發(fā)訪問方式，突發(fā)長度為8至128個雙字長度，核心FPGA芯片采用ALTERA公司的CYCLONE FPGA系列的EP1C6Q240C8，容量為6000個邏輯宏單元，速度為-8，編譯后系統(tǒng)速度可以達到80MHz，取得了良好的效果。 基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯的核心是PCI接口模塊。在硬件方面，特別討論了PCI接口模塊、地址轉(zhuǎn)換模塊、數(shù)據(jù)緩沖模塊、外部接口模塊和SRAM DMA控制模塊等五個功能模塊的設計方案和硬件電路實現(xiàn)方法，著重分析了PCI接口模塊的數(shù)據(jù)傳輸方式，采用模塊化的方法設計了內(nèi)部控制邏輯，并進行了相關(guān)的時序仿真和邏輯驗證，硬件需要軟件的配合才能實現(xiàn)其功能，因此設備驅(qū)動程序的設計是一個重要部分，論文研究了Windows XP體系結(jié)構(gòu)下的WDM驅(qū)動模式的組成、開發(fā)設備驅(qū)動程序的工具以及開發(fā)系統(tǒng)實際硬件的設備驅(qū)動程序時的一些關(guān)鍵技術(shù)。 本文最后利用基于FPGA的PCI總線接口橋接邏輯中的關(guān)鍵技術(shù)，對PCI數(shù)據(jù)采集卡進行了整體方案的設計。該系統(tǒng)采用Altera公司的cyclone Ⅱ系列FPGA實現(xiàn)。
上傳時間： 2013-05-22
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當今電子系統(tǒng)的設計是以大規(guī)模FPGA為物理載體的系統(tǒng)芯片的設計，基于FPGA的片上系統(tǒng)可稱為可編程片上系統(tǒng)(SOPC)。SOPC的設計是以知識產(chǎn)權(quán)核(IPCore)為基礎，以硬件描述語言為主要設計手段，借助以計算機為平臺的EDA工具進行的。 本文在介紹了FPGA與SOPC相關(guān)技術(shù)的基礎上，給出了SOPC技術(shù)開發(fā)調(diào)制解調(diào)器的方案。在分析設計軟件Matlab/DSP(Digital Signal Processing)。builder以及Quartus Ⅱ開發(fā)軟件進行SOPC(System On a Programmable Chip)設計流程后，依據(jù)調(diào)制解調(diào)算法提出了一種基于DSP Builder調(diào)制解調(diào)器的SOPC實現(xiàn)方案，模塊化的設計方法大大縮短了調(diào)制解調(diào)器的開發(fā)周期。 在SOPC技術(shù)開發(fā)調(diào)制解調(diào)器的過程中，用MATLAB/Simulink的圖形方式調(diào)用Altera DSP Builder和其他Simulink庫中的圖形模塊(Block)進行系統(tǒng)建模，在Simulink中仿真通過后，利用DSP Builder將Simulink的模型文件(．mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語言VHDL文件，從而避免了VHDL語言手動編寫系統(tǒng)的煩瑣過程，將精力集中于算法的優(yōu)化上。 基于DSP Builder的開發(fā)功能，調(diào)制解調(diào)器電路中的低通濾波器可直接調(diào)用FIRIP Core，進一步提高了開發(fā)效率。 在進行編譯、仿真調(diào)試成功后，經(jīng)過QuartusⅡ?qū)⒕幾g生成的編程文件下載到ALTERA公司Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片EP2C5F256C6，完成器件編程，從而給出了一種調(diào)制解調(diào)器的SOPC系統(tǒng)實現(xiàn)方案。
上傳時間： 2013-05-28
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測試儀廣泛應用于國民經(jīng)濟和國防建設的各個領(lǐng)域，是科研和生產(chǎn)不可或缺的重要裝備之一。其工作原理是由信號發(fā)生裝置向被測對象發(fā)送激勵信號，同時由信號采集與處理裝置通過傳感器采集被測對象的響應信號，并送到上位機進行數(shù)據(jù)分析和處理。本文研究采用靈活的現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA為核心，協(xié)調(diào)整個儀器的運轉(zhuǎn)，并采用先進的USB總線技術(shù)，將信號發(fā)生、信號采集與處理有機地集成為一體的多功能測試儀。 本文的第一章介紹了測試儀及其研究應用現(xiàn)狀，根據(jù)儀器的成本、便攜性和通用性要求不斷提高的發(fā)展趨勢，提出了本課題的研究任務和關(guān)鍵技術(shù)； 第二章從硬件和軟件兩個方面討論了測試儀的總體設計方案，并且分別詳述了電源模塊、USB模塊、FPGA模塊、DSP模塊、A/D模塊、D/A模塊這六個功能模塊的硬件設計； 第三章討論了USB模塊相關(guān)的軟件設計，其中包含USB固件設計、驅(qū)動程序設計和客戶應用程序設計三個方面的內(nèi)容，詳細論述了各部分軟件的架構(gòu)和主要功能模塊的實現(xiàn)。 第四章討論了主控器FPGA的設計，是本文的核心部分。先從總體上介紹了FPGA的設計方案，然后從MCU模塊、信號采集模塊、信號發(fā)生模塊三部分具體描述了其實現(xiàn)方式。軟件設計上采用了模塊化的設計思想，使得結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強，易于進一步開發(fā)；并且靈活的使用了有限狀態(tài)機，大大提高了程序的穩(wěn)定性和運行效率。 第五章介紹了DSP模塊的設計，討論了波形生成的原理及實現(xiàn)，并提出了與FPGA接口的方式。 第六章詳細描述了實驗的步驟和結(jié)果，分別從單通道采樣和多通道采樣兩方面實驗，驗證了儀器的性能和設計的可行性。
上傳時間： 2013-06-25
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基于FPGA技術(shù)的網(wǎng)絡入侵檢測是未來的發(fā)展方向，而網(wǎng)絡包頭的分類是入侵檢測系統(tǒng)的關(guān)鍵。 文章首先介紹了FPGA技術(shù)的基本原理以及其在信息安全方面的應用，接著介紹入侵檢測系統(tǒng)以及FPGA技術(shù)在入侵檢測系統(tǒng)中的應用。 分析了幾種比較出名的網(wǎng)絡包分類算法，包括軟件分類方法、TCAM分類算法、BV算法、Tree Bitmap算法以及端口范圍分類算法。 在此基礎上，文章設計了一個基于FPGA技術(shù)的入侵檢測系統(tǒng)包分類的基本框架圖，實現(xiàn)框架圖中的各個基本功能模塊。在實現(xiàn)過程中，提出了一類結(jié)合三態(tài)內(nèi)容可尋址內(nèi)存(TCAM)和普通存儲器(RAM)的網(wǎng)絡包包頭分類方案。我們將檢測規(guī)則編號并位圖化，使用RAM存儲與包頭結(jié)構(gòu)相關(guān)的規(guī)則位圖，通過TCAM上的數(shù)據(jù)匹配操作，快速關(guān)聯(lián)待分析的網(wǎng)絡數(shù)據(jù)包與入侵檢測規(guī)則。文章還討論了網(wǎng)包頭分類方法的優(yōu)化算法，將優(yōu)化算法與未優(yōu)化算法在速度和空間上進行比較。此外，還討論了對Snort的規(guī)則庫進行整理和規(guī)則化的問題。 最后，對所設計的包頭分類匹配模塊在Quartus II進行仿真評估，將實驗結(jié)果與已有的一些分類算法進行了比較。結(jié)果說明，本設計在匹配速度和更新速度上有優(yōu)勢，但消耗了較多的存儲空間．
標簽： 入侵檢測系統(tǒng) 網(wǎng)絡 包分類 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-07-17
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隨著現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)的出現(xiàn)，由于其具有集成度高、體積小，可在線編程、開發(fā)周期短等優(yōu)點，因此FPGA被越來越多的應用于數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)中。 論文首先簡要介紹了數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的現(xiàn)狀、存在的問題、以及發(fā)展的趨勢。本數(shù)據(jù)處理與傳輸系統(tǒng)采用了ALTERA公司的FPGA芯片，整個系統(tǒng)由數(shù)據(jù)采集模塊、異步FIFO模塊、FFT處理模塊、DMA控制模塊、總線接口模塊構(gòu)成。模擬信號送入后，經(jīng)AD芯片ADl672轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，送入異步FIFO中緩沖，然后進行FFT處理。處理結(jié)果向PC104總線進行DMA傳輸。整個系統(tǒng)做成擴展卡的形式，直接插入PC104插槽內(nèi)。 在軟件方面，從系統(tǒng)功能實現(xiàn)的角度對軟件總體設計進行規(guī)劃，采用模塊化的軟件設計方法使系統(tǒng)的各部分軟硬件更易于設計、實現(xiàn)和調(diào)整，文中對系統(tǒng)設計及實現(xiàn)中的關(guān)鍵問題進行了較為詳細的描述。經(jīng)過系統(tǒng)分析、芯片選擇、軟硬件設計與編程調(diào)試，實現(xiàn)整個系統(tǒng)。達到了預期的目標。
標簽： FPGA 數(shù)據(jù)處理 傳輸 系統(tǒng)研究
上傳時間： 2013-07-15
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遺傳算法是基于自然選擇的一種魯棒性很強的解決問題方法。遺傳算法已經(jīng)成功地應用于許多難優(yōu)化問題，現(xiàn)已成為尋求滿意解的最佳工具之一。然而，較慢的運行速度也制約了其在一些實時性要求較高場合的應用。利用硬件實現(xiàn)遺傳算法能夠充分發(fā)揮硬件的并行性和流水線的特點，從而在很大程度上提高算法的運行速度。 本文對遺傳算法進行了理論介紹和分析，結(jié)合硬件自身的特點，選用了適合硬件化的遺傳算子，設計了標準遺傳算法硬件框架；為了進一步利用硬件自身的并行特性，同時提高算法的綜合性能，本文還對現(xiàn)有的一些遺傳算法的并行模型進行了研究，討論了其各自的優(yōu)缺點及研究現(xiàn)狀，并在此基礎上提出一種適合硬件實現(xiàn)的粗粒度并行遺傳算法。 我們構(gòu)建的基于FPGA構(gòu)架的標準遺傳算法硬件框架，包括初始化群體、適應度計算、選擇、交叉、變異、群體存儲和控制等功能模塊。文中詳細分析了各模塊的功能和端口連接，并利用硬件描述語言編寫源代碼實現(xiàn)各模塊功能。經(jīng)過功能仿真、綜合、布局布線、時序仿真和下載等一系列步驟，實現(xiàn)在Altera的Cyclone系列FPGA上。并且用它嘗試解決一些函數(shù)的優(yōu)化問題，給出了實驗結(jié)果。這些硬件模塊可以被進一步綜合映射到ASIC或做成IP核方便其他研究者調(diào)用。 最后，本文對硬件遺傳算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的一些尚待解決的問題進行了討論，并對本課題未來的研究進行了展望。
標簽： FPGA 算法 硬件 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-07-22
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隨著計算機運算速度的提高和計算機網(wǎng)絡的發(fā)展，基于離散對數(shù)問題和大整數(shù)因子分解問題的數(shù)字簽名算法越來越不能滿足信息安全的需要。為了滿足信息安全的要求，安全性依賴于橢圓曲線離散對數(shù)困難問題(ECDLP)的橢圓曲線密碼體制是當前密碼學界研究的熱點之一。現(xiàn)有的求解ECDLP的算法都是全指數(shù)時間復雜度的算法。由于專用集成電路具有速度快、性能好、安全性高等優(yōu)勢，使得采用專用集成電路來實現(xiàn)橢圓曲線密碼體制己成為主要趨勢。因此，本課題著眼于應用，針對基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的FPGA實現(xiàn)進行了較為深入的探討與研究。 本課題從實際應用的需要出發(fā)，以初等數(shù)論、有限域理論、數(shù)字簽名技術(shù)和橢圓曲線理論為依據(jù)，確定了如下基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的硬件實現(xiàn)方案：首先，對實現(xiàn)基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法所需的算法和技術(shù)進行了剖析和系統(tǒng)設計。然后，按照層次化、模塊化的設計思想，在Xinlinx公司的ISE 7．1工具中，采用硬件描述語言VHDL作為設計輸入，對各運算器和控制模塊進行電路設計；采用Menter公司的ModelSim SE 6.2b工具對之進行功能仿真，以保證底層設計的正確性。最后，在確保每個模塊的設計正確的前提下，完成電路的總體設計，再進行總體設計的仿真與測試。 本課題對Schnorr數(shù)字簽名算法的改進，實現(xiàn)了比未改進前的Schnorr數(shù)字簽名算法平均節(jié)省三分之一的運行時間。對基于橢圓曲線數(shù)字簽名算法的設計也獲得了良好的指標：產(chǎn)生簽名只需要1ms多的時間，驗證簽名也需要不到3ms。本課題的研究對實現(xiàn)電子交易安全方面有重要的作用，尤其是在密鑰分配、電子貨幣、電子證券、電子商務和電子政務等領(lǐng)域都有重要的應用價值，其成果具有廣泛的應用前景。
標簽： 橢圓曲線 密碼體制 數(shù)字簽名算法
上傳時間： 2013-04-24
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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(shù)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(shù)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(shù)、信號的抽取技術(shù)與多相濾波技術(shù)。 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(shù)，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(jié)構(gòu)，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(jié)果表明，該接收機能夠?qū)崿F(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： 信道 中頻 仿真實現(xiàn) 收機設計
上傳時間： 2013-06-12
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這篇論文以數(shù)字電視條件接收系統(tǒng)為研究對象，系統(tǒng)硬件設計以DSP和FPGA為實現(xiàn)平臺，采用以DSP實現(xiàn)其加密算法、以FPGA實現(xiàn)其外圍電路，對數(shù)字電視條件接收系統(tǒng)進行設計。首先根據(jù)數(shù)字電視條件接收系統(tǒng)的原理及其軟硬分離的發(fā)展趨勢，提出采用 DSP+FPGA結(jié)構(gòu)的設計方式，將ECC與AES加密算法應用于SK與CW的加密；根據(jù)其原理對系統(tǒng)進行總體設計，同時對系統(tǒng)各部分的硬件原理圖進行詳細設計，并進行 PCB設計。其次采用從上而下的設計方式，對FPGA實現(xiàn)的邏輯功能劃分為各個功能模塊，然后再對各個模塊進行設計、仿真。采用Quartus Ⅱ7.2軟件對FPGA實現(xiàn)的邏輯功能進行設計、仿真。仿真結(jié)果表明：基于通用加擾算法(CSA)的加擾器模塊，滿足TS流加擾要求；塊加密模塊的最高時鐘頻率達到229.89MHz，流加密模塊的最高時鐘頻率達到331.27MHz，對于實際的碼流來說，具有比較大的時序裕量；DSP接口模塊滿足 ADSP BF-535的讀寫時序；包處理模塊實現(xiàn)對加密后數(shù)據(jù)的包處理。最后對條件接收系統(tǒng)中加密算法程序采用結(jié)構(gòu)化、模塊化的編程方式進行設計。 ECC設計時采用C語言與匯編語言混合編程，充分利用兩種編程語言的優(yōu)勢。將ECC 與AES加密算法在VisualDSP++3.0開發(fā)環(huán)境下進行驗證，并下載至ADSP BF-535評估板上運行。輸出結(jié)果表明：有限域運算匯編語言編程的實現(xiàn)方式，其運行速度明顯提高， 192位加法提高380個時鐘周期，32位乘法提高92個時鐘周期；ECC與AES達到加密要求。上述工作對數(shù)字電視條件接收系統(tǒng)的設計具有實際的應用價值。關(guān)鍵詞：條件接收，DSP，F(xiàn)PGA，ECC，AEs
標簽： DSPFPGA 數(shù)字電視 條件接收系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-03
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隨著雷達信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展，通用化、系統(tǒng)化、模塊化的設計標準日益受到人們的重視，而FPGA和可復用IP核技術(shù)的發(fā)展使之成為可能。文中從三個方面進行IP內(nèi)核的開發(fā)，一是采用硬件描述語言實現(xiàn)雷達信號處理IP核設計；二...
上傳時間： 2013-05-21
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