本論文利用FPGA可編程邏輯器件和硬件描述語言Verilog，采用自頂向下的設計方法，開發(fā)了一款基于PCI總線的高速數(shù)據(jù)采集卡。本數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中，采用PLX公司生產(chǎn)的PLX9080作為PCI總線接口芯片。用4片每片容量為8MB的SDRAM作為數(shù)據(jù)采集的前端和PCI總線的數(shù)據(jù)緩沖。用ALTERA公司生產(chǎn)的Cyclone系列FPGA實現(xiàn)PCI接口芯片PLX9080的時序邏輯、對數(shù)據(jù)采集通道的前端控制以及對SDRAM的讀寫控制。 在本論文將重點放在了用硬件描述語言Verilog進行FPGA硬件邏輯編程上。本論文按照自頂向下的設計方法，詳細論述了PCI接口轉化電路模塊、SDRAM存儲片子讀寫控制電路模塊、FPGA內(nèi)部寄存器讀寫控制電路模塊以及用于RF端的自動增益控制電路AGC模塊的設計。
上傳時間： 2013-04-24
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卷積碼是無線通信系統(tǒng)中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法，它具有譯碼效率高、速度快等特點，被認為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內(nèi)容是在FPGA上實現(xiàn)約束長度為9，碼率為1/2，采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念，闡述了Viterbi算法的原理，重點討論了決定Viterbi算法復雜度和譯碼性能的關鍵因素，在此基礎上設計了采用“串-并”結合運算方式的Viterbi譯碼器，并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測試通過。本文的主要工作如下： 1.對輸入數(shù)據(jù)采用了二比特四電平量化的軟判決方式，對歐氏距離的計算方法進行了簡化，以便于用硬件電路方式實現(xiàn)。 2.對ACS運算單元采用了“串-并”結合的運算方式，和全并行的設計相比，在滿足譯碼速度的同時，節(jié)約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲器的組織方式，簡化了控制模塊的邏輯電路，優(yōu)化了系統(tǒng)的時序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法，與傳統(tǒng)的寄存器交換法相比，減少了寄存器的使用，大大降低了功耗和設計的復雜度。 4.本文中設計了一個仿真平臺，采用Modelsim仿真器對設計進行了功能仿真，結果完全正確。同時提出了一種在被測設計內(nèi)部插入監(jiān)視器的調試方法，巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結果，提高了追蹤錯誤的效率。 5.該設計在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過測試，最大運行時鐘頻率110MHz，最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對譯碼器的綜合結果和Altera設計的Viterbi譯碼器IP核進行了性能比較，比較結果證明本文中設計的Viterbi譯碼器具有很高的工程實用價值。
上傳時間： 2013-07-23
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數(shù)字信息在有噪聲的信道中傳輸時，受到噪聲的影響，誤碼總是不可避免的。根據(jù)香農(nóng)信息理論，只要使Es/N0足夠大，就可以達到任意小的誤碼率。采用差錯控制編碼，即信道編碼技術，可以在一定的Es/N0條件下有效地降低誤碼率。按照對信息元處理方式不同，信道編碼分為分組碼與卷積碼兩類。卷積碼的k0和n0較小，實現(xiàn)最佳譯碼與準最佳譯碼更加容易。卷積碼運用廣泛，被ITU選入第三代移動通信系統(tǒng)，作為包括WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA在內(nèi)的信道編碼的標準方案。 本文研究了CDMA2000業(yè)務通道中的幀結構，對CDMA2000系統(tǒng)中的卷積碼特性及維特比譯碼的性能限進行了分析，并基于MATLAB平臺做了相應的譯碼性能仿真。我們設計了一種可用于CDMA2000通信系統(tǒng)的通用、高速維特比譯碼器。該譯碼器在設計上具有以下創(chuàng)新之處：(1)采用通用碼表結構，支持可變碼率；幀控制模塊和頻率控制器模塊的設計中采用計數(shù)器、定時器等器件實現(xiàn)了可變幀長、可變數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)幀處理方式。(2)結合流水線結構思想，利用四個ACS模塊并行運行，加快數(shù)據(jù)處理速度；在ACS模塊中，將路徑度量值存貯器的存儲結構進行優(yōu)化，防止數(shù)據(jù)讀寫的阻塞，縮短存儲器讀寫時間，使譯碼器的處理速度更快。(3)為了防止路徑度量值和幸存路徑長度的溢出，提出了保護處理策略。我們還將設計結果在APEXEP20K30E芯片上進行了硬件實現(xiàn)。該譯碼器芯片具有可變的碼率和幀長處理能力，可以運行于40MHZ系統(tǒng)時鐘下，內(nèi)部最高譯碼速度可達625kbps。本文所提出的維特比譯碼器硬件結構具有很強的通用性和高速性，可以方便地應用于CDMA2000移動通信系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-24
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本文以某型號接收機的應用為背景，主要論述了如何實現(xiàn)基于FPGA的參數(shù)化的Viterbi譯碼器的知識產(chǎn)權(IP)核。文中詳細論述了譯碼器的內(nèi)部結構、VerilogHDL(硬件描述語言)實現(xiàn)、仿真測試等。這些可變的參數(shù)包括：碼型、ACS(加比選)單元的數(shù)目、軟判決比特數(shù)、回溯深度等。用戶可以根據(jù)自己的需要設置不同的參數(shù)由開發(fā)工具生成不同的譯碼器用于不同的系統(tǒng)。 本文的創(chuàng)新之處在于,針對FPGA的內(nèi)部結構提出了一種新的累加度量RAM的組織形式，大大節(jié)省了嵌入式RAM塊；提出了一種新的累加度量值的歸一化辦法；此外還給出了用Matlab建模得到軟判決信息輔助仿真工具進行電路仿真的方法，大大提高了仿真的速度。 所設計的(2，1，7)連續(xù)型5比特軟判決譯碼器已經(jīng)應用于某型號接收機，經(jīng)受了實際應用的考驗產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。
上傳時間： 2013-04-24
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傳感器是測控系統(tǒng)的重要組成部分，但有些傳感器，如增量式或絕對式旋轉編碼器，因無配套的二次儀表，給使用帶來不便。有些傳感器雖然可以買到配套的儀表，但價格昂貴，功能單一且功能無法擴展。為此，本課題以設計一種通用性強，功能擴展方便的測量儀表為目的，將計算機技術與嵌入式微處理器技術用于測量儀表當中，設計一種基于ARM的嵌入式智能儀表。課題主要研究工作包括： 1.在分析比較各種二次儀表功能的基礎上，提出了基于ARM的嵌入式智能儀表設計方案。搭建了儀表的硬件平臺。 2.軟件設計實現(xiàn)了μC/OS-Ⅱ嵌入式系統(tǒng)在ARM7微控制器上的移植。在此基礎上，對嵌入式系統(tǒng)進行了一定的擴展，編寫了LCD驅動程序，調用了串口通信，A/D轉換等模塊的API函數(shù)，建立了多任務環(huán)境，使儀表兼具PWM脈寬調制功能、數(shù)據(jù)采集、顯示和傳輸功能。 3.通過增量式、絕對式旋轉編碼器實驗、轉矩轉速傳感器實驗、輸出模擬信號的角度傳感器實驗和PWM輸出實驗驗證儀表的功能。 RTOS平臺的構建，降低了軟件設計的復雜度，提高了系統(tǒng)的實時性和靈活性，縮短了開發(fā)周期。經(jīng)過實驗驗證，該儀表能夠準確測定頻率信號、模擬信號及數(shù)字信號。
上傳時間： 2013-04-24
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當代科學技術突飛猛進，極大促進了自動識別技術的發(fā)展——條形碼、光學字符識別、磁條(卡)、工C卡、語音識別、視覺識別、RFID等，其中，RFID無疑是最為前沿的自動識別技術，是一種非接觸式的識別技術；同時，隨著另外一項技術——嵌入式技術的飛速發(fā)展，機構小巧、性能優(yōu)越、價格便宜、操作簡便的手持式數(shù)據(jù)自動讀寫設備發(fā)展尤為迅速。具體說來，一款好的手持式RFID讀寫器適用于工作現(xiàn)場，可以供工作人員對現(xiàn)場物品信息進行自動收集，而隨著嵌入式操作系統(tǒng)和網(wǎng)絡技術的應用，使讀寫器不僅有數(shù)據(jù)采集功能，而且可以對數(shù)據(jù)進行分析以供管理決策。在這其中，操作系統(tǒng)、芯片、總線、接口技術成為讀寫器的內(nèi)核，嵌入式系統(tǒng)成為技術的代表。 隨著嵌入式操作系統(tǒng)(如linux、wirice.net)的出現(xiàn)，使得軟件開發(fā)人員在嵌入式系統(tǒng)和普通pc機上進行應用軟件開發(fā)不會感到太大的差別(借助于交叉開發(fā)環(huán)境，即在pc機上編譯連接，但生成的是目標機代碼)。但是，對于那些應用軟件開發(fā)者，往往對某一行業(yè)軟件開發(fā)比較熟悉卻對硬件有些陌生，熟悉硬件原理(嵌入式處理器架構、部件工作原理等)恰恰是構建一個嵌入式系統(tǒng)所必須的。因此，構建一個性能穩(wěn)定、持續(xù)工作時間長、完善數(shù)據(jù)接口、方便讀寫器接口的手持式設備成為了當今一個比較熱門的技術領域。本項目就是根據(jù)以上事實，先分析了國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，再根據(jù)項目需求、生產(chǎn)成本以及RFID應用開發(fā)者的要求，決定采用以ARM920T為內(nèi)核的$3C2410為嵌入式處理器、微軟公司力推的wiIice.net為嵌入式操作系統(tǒng)，設計開發(fā)了供RFID應用軟件開發(fā)者使用的手持式RFID讀寫器。針對手持式設備的特點和實際要求，對讀寫器軟硬件系統(tǒng)整體結構進行了規(guī)劃，完成了時鐘電路、nand flash存儲器接口電路、SDRAM電路、串行接口電路、RFID讀寫模塊接口電路、USB接口電路、無線通信模塊接口電路、LCD/觸摸屏接口電路的設計，并開發(fā)了讀寫器的二次發(fā)API;在wince.net平臺下，利用platform builder工具定制了適于讀寫器的操作系統(tǒng)，實現(xiàn)了嵌入式操作系統(tǒng)的設計，最后對整個系統(tǒng)進行了測試。
上傳時間： 2013-06-21
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隨著嵌入式技術和網(wǎng)絡技術的發(fā)展和應用，充分結合兩種技術優(yōu)勢的遠程數(shù)據(jù)采集終端正在不斷地被研究和開發(fā)。本文即是此背景下，綜合以往遠程數(shù)據(jù)采集終端的優(yōu)缺點，對基于ARM的遠程數(shù)據(jù)采集智能終端予以研究和實現(xiàn)，該終端具備GPRS和INTERNET兩種接入方式。可通過RS232或A/D模塊采集用戶終端設備數(shù)據(jù)信息；在GPRS接入方式下使用GPRS無線數(shù)據(jù)終端通過GPRS網(wǎng)絡接入互聯(lián)網(wǎng)，在INTERNET接入方式下則直接接入互聯(lián)網(wǎng)；接入后則可向遠程控制中心上傳用戶終端據(jù)信息。本文研制的遠程數(shù)據(jù)采集終端可廣泛地應用包括環(huán)保數(shù)據(jù)采集在內(nèi)的多種數(shù)據(jù)遠程采集場合。 本文主要做了以下研究工作： 1、對硬件資源進行了外圍擴展，對S3C44BOX處理器芯片的外圍硬件進行了擴展設計，使之具備了滿足使用需求的最小系統(tǒng)硬件資源。包括外圍存儲、LCD、鍵盤、以太網(wǎng)卡和GPRSi匿信模塊等。 2、運用多任務操作系統(tǒng)可以有效的組織并行任務的處理，本文對μc/os-Ⅱ操作系統(tǒng)進行了移植，對原有μc/os-Ⅱ操作系統(tǒng)的搶占式調度機制進行了改造，使之成為整體搶占，局部輪詢的調度機制；使之較好地滿足了實際要求。 3、無論采用GPRS方式還是INTERNET方式，設備終端與INTERNET實現(xiàn)通信都必須具備相應的協(xié)議。本文實現(xiàn)了TCP/IP有關網(wǎng)絡協(xié)議棧的建立，對協(xié)議進行了簡化設計，實現(xiàn)了兩種方式的接入，滿足了嵌入式終端的要求。 4、為了使終端具備較好的人機交互能力，構建了嵌入式圖形界面，實現(xiàn)了LCD圖形顯示和鍵盤輸入控制的交互功能。 通過以上工作，建立了一個功能齊全，實時可靠，基于嵌入式系統(tǒng)的遠程數(shù)據(jù)采集終端。
標簽： ARM 遠程數(shù)據(jù) 采集終端
上傳時間： 2013-07-17
上傳用戶：ljmwh2000
LDPC(低密度奇偶校驗碼)編碼是提高通信質量和數(shù)據(jù)傳輸速率的關鍵技術。LDPC碼應用于實際通信系統(tǒng)是本課題的研究重點。實際通信要求在LDPC碼長盡量短、碼率盡量高及硬件可實現(xiàn)的前提下，結合連續(xù)相位MSK調制，滿足歸一化信噪比SNR=2dB時，系統(tǒng)誤碼率低于10-4。根據(jù)課題背景，本文主要研究基于FPGA的LDPC編碼器設計與實現(xiàn)。 LDPC碼的編碼復雜度往往與其幀長的平方成正比，編碼復雜度大，成為編碼硬件實現(xiàn)的一個障礙；論文針對實際系統(tǒng)的預期指標，通過對多種矩陣構造算法的預選方案及影響LDPC碼性能參數(shù)仿真分析，基于1/2碼率，1024和2048兩種幀長，設計了三種編碼器的備選方案，分別為直接下三角編碼器，串行準循環(huán)編碼器和二階準循環(huán)編碼器。 對于每種編碼器，分別設計了其整體結構，并對每種編碼器的功能模塊進行深入研究，設計完成后利用第3方軟件MODELSIM對編碼器進行了時序仿真；根據(jù)時序仿真結果和綜合報告對三種編碼方案進行比較，最終選擇串行準循環(huán)編碼器作為硬件實現(xiàn)的編碼方案。 最后，在FPGA中硬件實現(xiàn)了串行準循環(huán)編碼器并對其進行測試，利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗證了這種編碼器的正確性和硬件可實現(xiàn)性。
標簽： LDPC FPGA 編碼器 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-08-02
上傳用戶：林魚2016
LDPC碼以其接近Shannon極限的優(yōu)異性能在編碼界引起了轟動，成為研究的熱點。隨著研究的不斷深入和技術的發(fā)展，目前，LDPC碼已經(jīng)被多個通信系統(tǒng)定為信道編碼方案，并被應用到第二代數(shù)字視頻廣播衛(wèi)星(DVB—S2)通信系統(tǒng)中。由于LDPC碼譯碼過程中所涉及的數(shù)據(jù)量龐大，譯碼時序控制復雜，如何實現(xiàn)LDPC碼譯碼器成為了人們研究的重點。 論文以基于FPGA實現(xiàn)LDPC碼譯碼器為研究目標，主要對譯碼算法選擇、譯碼數(shù)據(jù)量化、定點數(shù)據(jù)表示方式、譯碼算法關鍵運算單元的FPGA設計和譯碼的時序控制進行了深入研究。首先分析了LDPC碼的基本譯碼原理和常用譯碼算法。然后重點分析了BP算法、Log-BP算法、最小和算法和歸一化最小和算法，并對四種譯碼算法的糾錯性能和譯碼復雜度進行比較論證，選出適合硬件實現(xiàn)的譯碼方案。結合通信系統(tǒng)，對譯碼算法進行仿真分析，確定了譯碼算法的各個參數(shù)值和譯碼量化方案。 在系統(tǒng)仿真分析論證的基礎之上，以歸一化最小和譯碼算法為理論方案，利用硬件描述語言編寫譯碼功能模塊，并基于FPGA實現(xiàn)了固定譯碼長度的LDPC碼譯碼器，利用MATLAB和Modelsim分別對譯碼器進行了功能驗證和時序驗證，最后模擬通信系統(tǒng)完成了譯碼器的硬件測試。
標簽： LDPC FPGA 譯碼器 實現(xiàn)研究
上傳時間： 2013-04-24
上傳用戶：1234567890qqq
H.264/AVC是ITU-T和ISO聯(lián)合推出的新標準，采用了近幾年視頻編碼方面的先進技術，以較高編碼效率和網(wǎng)絡友好性成為新一代國際視頻編碼標準。 本文以實現(xiàn)D1格式的H.264/AVC實時編碼器為目標，作者負責系統(tǒng)架構設計，軟硬件劃分以及部分模塊的硬件算法設計與實現(xiàn)。通過對H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復雜度的評估，算法特點的分析，同時考慮到編碼器系統(tǒng)的可伸縮性，可擴展性，本文采用了DSP+FPGA的系統(tǒng)架構。DSP充當核心處理器，而FPGA作為協(xié)處理器，針對編碼器中最復雜耗時的模塊一運動估計模塊，設計相應的硬件加速引擎，以提供編碼器所需要的實時性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標準的運動補償混合編碼方案，其中一個主要的不同在于幀間預測采用了可變塊尺寸的運動估計，同時運動向量精度提高到1/4像素。更小和更多形狀的塊分割模式的采用，以及更加精確的亞像素位置的預測，可以改善運動補償精度，提高圖像質量和編碼效率，但同時也大大增加了編碼器的復雜度，因此需要設計專門的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運動估計基于FPGA的硬件算法設計與實現(xiàn)，包括整像素搜索，像素插值，亞像素(1/2，1/4)搜索以及多模式選擇(支持全部七種塊分割模式)。設計中，將多處理器技術和流水線技術相結合，提供高性能的并行計算能力，同時，采用合理的存儲器組織結構以提供高數(shù)據(jù)吞吐量，滿足運算的帶寬要求，并使編碼器具有較好的可伸縮性。最后，在Modelsim環(huán)境下建立測試平臺，完成了對整個設計的RTL級的仿真驗證，并針對Altera公司的FPGA芯片stratixⅡ系列的EP2S60-4器件進行優(yōu)化，從而使工作頻率最終達到134MHz，分析數(shù)據(jù)表明該模塊能夠滿足編碼器的實時性要求。
上傳時間： 2013-07-24
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