近幾年來，OFDM(Orthogonal Frequency Division Multiplexing)技術(shù)引起了人們的廣泛注意，根據(jù)這項(xiàng)新技術(shù)，很多相關(guān)協(xié)議被提出來。其中WiMax(Wireless MetropolitanArea Networks)代表空中接口滿足IEEE 802.16標(biāo)準(zhǔn)的寬帶無線通信系統(tǒng)，IEEE標(biāo)準(zhǔn)在2004年定義了空中接口的物理層(PHY)，即802.16d協(xié)議。該協(xié)議規(guī)定數(shù)據(jù)傳輸采用突發(fā)模式，調(diào)制方式采用OFDM技術(shù)，傳輸速率較高且實(shí)現(xiàn)方便、成本低廉，已經(jīng)成為首先推廣應(yīng)用的商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)。 本文主要對(duì)IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)物理層進(jìn)行研究，并在XILINX公司的Virtexpro II芯片上實(shí)現(xiàn)了基帶算法。 首先討論了OFDM基本原理及其關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)IEEE802.16d OFDM系統(tǒng)的物理層發(fā)送端流程搭建了基帶仿真鏈路，利用MATLAB/SIMULINK仿真了OFDM系統(tǒng)在有無循環(huán)前綴(CP)、多徑數(shù)目不同等情況下的性能變化。由于同步算法和信道估計(jì)算法計(jì)算量都很大，為了找到適合采用FPGA實(shí)現(xiàn)的算法，分析了同步誤差和不同信道估計(jì)算法對(duì)接收信號(hào)的影響，并結(jié)合計(jì)算量的大小提出了一種新的聯(lián)合同步算法，以及得出了LS信道估計(jì)算法最適合802.16d系統(tǒng)的結(jié)論。 其次，完成了基帶發(fā)射機(jī)和接收機(jī)的FPGA硬件電路實(shí)現(xiàn)。為了使系統(tǒng)的時(shí)鐘頻率更高，采用了流水線的結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)中采用編寫Verilog程序和使用IP核相結(jié)合的辦法，實(shí)現(xiàn)了新的聯(lián)合同步算法，并且通過簡化結(jié)構(gòu)，避免了信道估計(jì)算法中的繁瑣除法。利用ISE9. 2i和Modelsim6.Oc軟件平臺(tái)對(duì)程序進(jìn)行設(shè)計(jì)、綜合和仿真，并將仿真結(jié)果和MATLAB軟件計(jì)算結(jié)果相對(duì)比。結(jié)果表明，采用16位數(shù)據(jù)總線可達(dá)到理想的精度。 最后，采用串口通信的方式對(duì)基帶系統(tǒng)進(jìn)行了驗(yàn)證。通過串口通信從功能上表明該系統(tǒng)確實(shí)可行。 關(guān)鍵詞：IEEE802. 16d； OFDM； 同步；信道估計(jì)；基帶系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-31
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對(duì)一些信號(hào)的監(jiān)測(cè)尤其是對(duì)電壓、電流、溫度等模擬量的監(jiān)測(cè)有著很廣泛的應(yīng)用，通過監(jiān)測(cè)到的數(shù)據(jù)，可以對(duì)系統(tǒng)相關(guān)設(shè)置進(jìn)行及時(shí)調(diào)整，為人們的生產(chǎn)生活帶來便利與保證。 系統(tǒng)采用Actel公司先進(jìn)的模數(shù)混合FPGA以及Actel公司的SOPC設(shè)計(jì)解決方案，單芯片實(shí)現(xiàn)以CortexMI處理器為核心的片上監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。它可以完成對(duì)電壓、電流、溫度等模擬量的監(jiān)測(cè)，系統(tǒng)模擬模塊將采集到的數(shù)據(jù)ADC后送給處理器Cortex-MI進(jìn)行處理，通過串行口，以太網(wǎng)口和OLED，實(shí)現(xiàn)與PC主機(jī)交互，板上實(shí)時(shí)顯示以及遠(yuǎn)程主機(jī)檢測(cè)功能。借助于Actel的先進(jìn)的新型fusion模數(shù)混合FPGA器件，單芯片實(shí)現(xiàn)可直接對(duì)外部模擬信號(hào)進(jìn)行處理的數(shù)模混合系統(tǒng)，簡化了設(shè)計(jì)；對(duì)電壓，電流，溫度等模擬量的測(cè)控在日常生活中有很重要的意義，該系統(tǒng)在智能家電，電源監(jiān)控以及微控制器等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景。 本文研究的主要內(nèi)容包括： 1.對(duì)現(xiàn)有嵌入式設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較，確定系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)并選擇SOPC方案設(shè)計(jì)系統(tǒng)； 2.系統(tǒng)硬件平臺(tái)設(shè)計(jì)； 3.系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： FPGA 電壓電流 溫度監(jiān)測(cè)
上傳時(shí)間： 2013-06-14
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數(shù)字圖像處理技術(shù)是信息科學(xué)中近幾十年來發(fā)展最為迅速的學(xué)科之一。目前，數(shù)字圖像處理技術(shù)被廣泛應(yīng)用于航空航天、通信、醫(yī)學(xué)及工業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域中。數(shù)字圖像處理的特點(diǎn)是處理的數(shù)據(jù)量大，處理非常耗時(shí)，本文研究了在FPGA上用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)圖像處理算法，通過功能模塊的硬件化，解決了視頻圖像處理的速度問題。隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，F(xiàn)PGA為數(shù)字圖像信號(hào)處理在算法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上帶來了新的方法和思路。 本文設(shè)計(jì)的基于FPGA的圖像處理系統(tǒng)，是一個(gè)具有視頻圖像采集、圖像處理、圖像顯示功能的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司FPGA芯片作為中央處理器，由視頻解碼模塊、圖像處理模塊、視頻編碼模塊組成。模擬視頻信號(hào)由CCD傳感器送入，經(jīng)視頻解碼芯片SAA7113轉(zhuǎn)換成數(shù)字視頻信號(hào)后，圖像處理模塊完成中值濾波和邊緣檢測(cè)這兩種圖像處理算法，視頻編碼芯片SAA7121將數(shù)字視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成模擬視頻信號(hào)輸出。 整個(gè)設(shè)計(jì)及各個(gè)模塊都在Altera公司的開發(fā)環(huán)境QuartusⅡ以及第三方仿真軟件Modelsim上進(jìn)行了仿真及邏輯綜合。仿真結(jié)果表明，使用FPGA硬件處理圖像數(shù)據(jù)不僅能夠獲得良好的處理效果，處理速度也遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于軟件法處理的方法。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字圖像處理
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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PID算法自從問世以來，一直受到廣泛的關(guān)注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術(shù)的發(fā)展，PID算法也得到了長足的發(fā)展。結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對(duì)特定的控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎(chǔ)上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時(shí)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術(shù)的日漸成熟，為集成控制芯片開拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實(shí)現(xiàn)提供了可能性，同時(shí)節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對(duì)當(dāng)前國內(nèi)外在算法研究方面的熱點(diǎn)問題，對(duì)模糊PID算法進(jìn)行了深入的分析和研究。通過對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。采用某汽輪機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，利用Matlab仿真軟件，對(duì)該汽輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了甩負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性仿真。仿真結(jié)果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機(jī)組在甩負(fù)荷過程中由于機(jī)組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導(dǎo)致危急保安裝置動(dòng)作，使得汽輪發(fā)電機(jī)組意外停機(jī)的問題，能夠保證汽輪發(fā)電機(jī)組在意外甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組正常的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點(diǎn)及EDA技術(shù)和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在FPGA上實(shí)現(xiàn)模糊PID算法的具體實(shí)現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎(chǔ)上，選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標(biāo)芯片，利用分層模塊化設(shè)計(jì)思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設(shè)計(jì)輸入和VHDL設(shè)計(jì)輸入相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了模糊PID控制算法，同時(shí)分別對(duì)實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能模塊和整個(gè)算法模塊進(jìn)行了功能時(shí)序仿真。根據(jù)仿真結(jié)果分析，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問題導(dǎo)致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復(fù)位不可靠等問題，提高了控制的可靠性。同時(shí)加強(qiáng)了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開發(fā)周期，節(jié)省了外圍設(shè)備的電路，降低了設(shè)計(jì)開發(fā)成本。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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上傳時(shí)間： 2013-04-24
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SATA接口是新一代的硬盤串行接口標(biāo)準(zhǔn)，和以往的并行硬盤接口比較它具有支持熱插拔、傳輸速率快、執(zhí)行效率高的明顯優(yōu)勢(shì)。SATA2．0是SATA的第二代標(biāo)準(zhǔn)，它規(guī)定在數(shù)據(jù)線上使用LVDS NRZ串行數(shù)據(jù)流傳輸數(shù)據(jù)，速率可達(dá)3Gb/s。另外，SATA2．0還具有支持NCQ（本地命令隊(duì)列）、端口復(fù)用器、交錯(cuò)啟動(dòng)等一系列技術(shù)特征。正是由于以上的種種技術(shù)優(yōu)點(diǎn)，SATA硬盤業(yè)已被廣泛的使用于各種企業(yè)級(jí)和個(gè)人用戶。 硬盤作為主要的信息載體之一，其信息安全問題尤其引起人們的關(guān)注。由于在加密時(shí)需要實(shí)時(shí)處理大量的數(shù)據(jù)，所以對(duì)硬盤數(shù)據(jù)的加密主要使用帶有密鑰的硬件加密的方式。因此將硬盤加密和SATA接口結(jié)合起來進(jìn)行設(shè)計(jì)和研究，完成基于SATA2．0接口的加解密芯片系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的使用價(jià)值和研究價(jià)值。 本論文首先介紹了SATA2．0的總線協(xié)議，其協(xié)議體系結(jié)構(gòu)包括物理層、鏈路層、傳輸層和命令層，并對(duì)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中各個(gè)層次中涉及的關(guān)鍵問題進(jìn)行了闡述。其次，本論文對(duì)ATA協(xié)議和命令進(jìn)行了詳細(xì)的解釋和分析，并針對(duì)設(shè)計(jì)中涉及的命令和對(duì)其做出的修改進(jìn)行了說明。接著，本論文對(duì)SATA2．0加解密控制芯片的系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行了講解，包括硬件平臺(tái)搭建和器件選型、模塊和功能劃分、系統(tǒng)工作原理等，剖析了系統(tǒng)設(shè)計(jì)中的難點(diǎn)問題并給出解決問題的方法。然后，對(duì)系統(tǒng)數(shù)據(jù)通路的各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳盡的闡述，并給出各個(gè)模塊的驗(yàn)證結(jié)果。最后，本文簡要的介紹了驗(yàn)證平臺(tái)搭建和測(cè)試環(huán)境、測(cè)試方法等問題，并分析測(cè)試結(jié)果。 本SATA2．0硬盤加解密接口電路在Xilinx公司的Virtex5 XC5VLX50T FPGA上進(jìn)行測(cè)試，目前工作正常，性能良好，已經(jīng)達(dá)到項(xiàng)目性能指標(biāo)要求。本論文在SATA加解密控制芯片設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)方面的研究成果，具有通用性、可移植性，有一定的理論及經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng) STC芯片燒寫軟件
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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51單片機(jī)綜合學(xué)習(xí)系統(tǒng) SST芯片燒寫軟件
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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對(duì)弓網(wǎng)故障的檢測(cè)是當(dāng)今列車檢測(cè)的一項(xiàng)重要任務(wù)。原始故障視頻圖像具有極大的數(shù)據(jù)量，使實(shí)時(shí)存儲(chǔ)和傳輸故障視頻圖像極其困難。由于視頻的數(shù)據(jù)量相當(dāng)大，需要采用先進(jìn)的視頻編解碼協(xié)議進(jìn)行處理，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)檢測(cè)現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。 @@ H．264/AVC(Advanced Video Coding)作為MPEG-4的第10部分，因其具有超高的壓縮效率、極好的網(wǎng)絡(luò)親和性，而被廣泛研究與應(yīng)用。H．264/AVC采用了先進(jìn)的算法，主要有整數(shù)變換、1/4像素精度插值、多模式幀間預(yù)測(cè)、抗塊效應(yīng)濾波器和熵編碼等。 @@ 本文使用硬件描述語言Verilog，以紅色颶風(fēng) II開發(fā)板作為硬件平臺(tái)，在開發(fā)工具QUARTUSII 6．0和MODELSIM_SE 6．1B環(huán)境中完成軟核的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證。以Altera公司的CycloneII FPGA(Field Programmable Gate Array)EP2C35F484C8作為核心芯片，實(shí)現(xiàn)視頻圖像采集、存儲(chǔ)、顯示以及實(shí)現(xiàn)H．264/AVC部分算法的基本系統(tǒng)。 @@ FPGA以其設(shè)計(jì)靈活、高速、具有豐富的布線資源等特性，逐漸成為許多系統(tǒng)設(shè)計(jì)的首選，尤其是與Verilog和VHDL等語言的結(jié)合，大大變革了電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，加速了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)程。 @@ 本文首先分析了FPGA的特點(diǎn)、設(shè)計(jì)流程、verilog語言等，然后對(duì)靜態(tài)圖像及視頻圖像的編解碼進(jìn)行詳細(xì)的分析，比如H．264/AVC中的變換、量化、熵編碼等：并以JM10．2為平臺(tái)，運(yùn)用H．264/AVC算法對(duì)視頻序列進(jìn)行大量的實(shí)驗(yàn)，對(duì)不同分辨率、量化步長、視頻序列進(jìn)行編解碼以及對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析。接著以紅色颶風(fēng)II開發(fā)板為平臺(tái)，進(jìn)行視頻圖像的采集存儲(chǔ)、顯示分析，其中詳細(xì)分析了SAA7113的配置、CCD信號(hào)的A/D轉(zhuǎn)換、I2C總線、視頻的數(shù)字化ITU-R BT．601標(biāo)準(zhǔn)介紹及視頻同步信號(hào)的獲取、基于SDRAM的視頻幀存儲(chǔ)、VGA顯示控制設(shè)計(jì)；最后運(yùn)用verilog語言實(shí)現(xiàn)H．264/AVC部分算法，并進(jìn)行功能仿真，得到預(yù)計(jì)的效果。 @@ 本文實(shí)現(xiàn)了整個(gè)視頻信號(hào)的采集存儲(chǔ)、顯示流程，詳細(xì)研究了H．264/AVC算法，并運(yùn)用硬件語言實(shí)現(xiàn)了部分算法，對(duì)視頻編解碼芯片的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。 @@關(guān)鍵詞：FPGA；H．264/AVC；視頻；verilog；編解碼
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信息安全在當(dāng)今的社會(huì)生產(chǎn)生活中已經(jīng)被廣為關(guān)注，對(duì)敏感信息進(jìn)行加密是提高信息安全性的一種常見的和有效的手段。 常見的加密方法有軟件加密和硬件加密。軟件加密的方法因?yàn)榧用芩俣鹊汀踩圆钜约鞍惭b不便，在一些高端或主流的加密處理中都采用硬件加密手段對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理。硬件加密設(shè)備如加密狗和加密卡已經(jīng)廣泛地應(yīng)用于信息加密領(lǐng)域當(dāng)中。 但是加密卡和加密狗因?yàn)椴捎玫氖嵌嘈酒Y(jié)構(gòu)，即采用獨(dú)立的USB通信芯片和獨(dú)立的加密芯片來分別實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的USB傳輸和加密功能，如果在USB芯片和加密芯片之間進(jìn)行數(shù)據(jù)竊聽的話，很輕易地就可以獲得未加密的明文數(shù)據(jù)。作者提出了一種新的基于單芯片實(shí)現(xiàn)的USB加密接口芯片的構(gòu)想，采用一塊芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的USB2.0通信和AES加密功能，命名為USB2.0加密接口芯片。 USB2.0加密接口芯片采用了USB2.0接口標(biāo)準(zhǔn)和AES加密算法。該加密芯片可以實(shí)現(xiàn)與主機(jī)的快速通信，具有快速的密碼處理能力，對(duì)外提供USB接口，支持基于USB密碼載體的自身安全初始化方式。 根據(jù)設(shè)計(jì)思想，課題研究并設(shè)計(jì)了USB2.0加密接口芯片的總體硬件架構(gòu)，設(shè)計(jì)了USB模塊和AES加密模塊。為了解決USB通信模塊與AES加密模塊之間存在的數(shù)據(jù)處理單元匹配以及速度匹配問題，本文設(shè)計(jì)了AESUSB緩沖器，優(yōu)化了AES有限域加密算法。最后，利用VerilogHDL語言在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了USB2.0加密接口芯片的功能，并在此基礎(chǔ)之上對(duì)加密芯片的通信和加密性能進(jìn)行了測(cè)試和驗(yàn)證。
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