永磁同步電機是同步電機的一個重要類型，其轉(zhuǎn)子一般采用稀土永磁材料做激磁磁極，與傳統(tǒng)同步電機相比，體積和重量大為減小，而且結(jié)構(gòu)簡單，運行可靠，維護更方便。現(xiàn)代電氣傳動控制的發(fā)展趨勢之一是開發(fā)新的交流調(diào)速與伺服系統(tǒng)。無論在矢量控制還是標(biāo)量控制中，轉(zhuǎn)速與位置的閉環(huán)控制都需要在電機軸上安裝一個速度傳感器，但是由于速度傳感器的引進不僅增加了成本，降低了系統(tǒng)可靠性，還存在安裝問題，效果并不十分理想。因此高性能無速度傳感器控制成為近年來電機研究的熱點。 本文在系統(tǒng)介紹卡爾曼濾波器的基礎(chǔ)上，將其引入到永磁同步電機無速度傳感器狀態(tài)觀測中。由于永磁同步電機是一個強耦合的多階非線性系統(tǒng)，本文采用了工程實際中普遍采用的泰勒展開式截斷的方法，對電機方程線性化處理，將卡爾曼濾波算法推廣至非線性系統(tǒng)，并加入了反映電機系統(tǒng)模型誤差和環(huán)境干擾的系統(tǒng)噪聲和測量噪聲模型，形成擴展卡爾曼濾波算法。擴展卡爾曼濾波器將電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速作為系統(tǒng)狀態(tài)變量進行實時估算，并將所得信息反饋到永磁同步電機控制系統(tǒng)中。通過仿真，與電機實際運行狀態(tài)進行比較，證明了擴展卡爾曼濾波具有良好的動態(tài)跟蹤能力和抗噪聲能力。 針對擴展卡爾曼濾波算法在無速度傳感器控制中存在的不足，本文給出了降階線性卡爾曼濾波算法。降階線性卡爾曼濾波算法重新選擇了系統(tǒng)狀態(tài)變量，建立新的完全線性化的系統(tǒng)方程，并且卡爾曼濾波算法中的系統(tǒng)協(xié)方差矩陣成為時不變序列，因此可以直接應(yīng)用線性卡爾曼濾波算法。仿真結(jié)果證明，與擴展卡爾曼濾波算法相比，新的算法更加簡單，減輕了繁重的參數(shù)調(diào)節(jié)任務(wù)，易于數(shù)字化實現(xiàn)，不僅具備擴展卡爾曼濾波算法的優(yōu)勢，而且在某些性能方面超越了擴展卡爾曼濾波算法。 通過分析得知，由于將系統(tǒng)模型不確定性與測量噪聲體現(xiàn)在系統(tǒng)方程中，因此卡爾曼濾波算法在狀態(tài)估算方面具有良好的性能。本文以降階線性卡爾曼濾波 算法為理論基礎(chǔ)，以永磁同步電機為對象，以數(shù)字信號處理器（DSP）為核心，設(shè)計了電機狀態(tài)觀測系統(tǒng)的設(shè)計方案。整個方案在不增加成本的基礎(chǔ)上，充分利用數(shù)字信號處理器（DSP）豐富的資源和強大的運算能力，通過檢測電機相電流，實時估算出電機轉(zhuǎn)子位置與轉(zhuǎn)速。本系統(tǒng)可以代替?zhèn)鹘y(tǒng)速度傳感器，為電機控制系統(tǒng)提供轉(zhuǎn)子位置和轉(zhuǎn)速反饋信息。本文的下一步主要工作便是將此系統(tǒng)付諸實踐，應(yīng)用于實際工程中，對卡爾曼濾波算法在永磁同步電機無速度傳感器控制方面的性能進行進一步研究。關(guān)鍵詞：永磁同步電機；無速度傳感器；卡爾曼濾波
上傳時間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，高壓換流設(shè)備在工業(yè)應(yīng)用中日益廣泛。其核心元件晶閘管（SCR）的電壓與電流越來越高（已達到10KV/10KA以上），應(yīng)用場合要求也越來越高。在國際上，晶閘管的光控技術(shù)發(fā)展日益成熟。根據(jù)對國內(nèi)晶閘管技術(shù)發(fā)展前景和需求的展望，本文采用自供電驅(qū)動技術(shù)與光控技術(shù)相結(jié)合，研發(fā)光控自供電晶閘管驅(qū)動控制板，然后與晶閘管本體相結(jié)合即形成光控晶閘管工程化實現(xiàn)模型，其可作為光控晶閘管的替代技術(shù)。 在工程應(yīng)用中，光控晶閘管的典型應(yīng)用場合為四象限高壓變頻器和國家大型直流輸變電系統(tǒng)等。隨著國家節(jié)能工程的實施，高壓變頻器的應(yīng)用范圍越來越廣泛，已成為工業(yè)節(jié)能中的重要環(huán)節(jié)。高壓直流換流系統(tǒng)難度大，技術(shù)復(fù)雜，要求高，本論文研究的光控晶閘管替代技術(shù)只作為其儲備技術(shù)之一。本論文以電流源型高壓變頻器作為該光控晶閘管替代技術(shù)的應(yīng)用背景重點闡述。 電流源型高壓變頻器為了提高單機容量，通常是數(shù)個SCR串聯(lián)使用。隨著系統(tǒng)容量越來越大，裝置對高壓開關(guān)器件的要求也越來越高。如果一組串聯(lián)SCR中某一個SCR該導(dǎo)通時沒有導(dǎo)通，那么加在該組SCR上的電壓都將加到該SCR上形成過電壓，造成該器件的擊穿損壞，甚至于一組串聯(lián)SCR都被燒壞。為了克服上述問題，保證高壓變頻器中串聯(lián)晶閘管能夠安全可靠的工作，提高系統(tǒng)可靠性，有必要為晶閘管配備后備驅(qū)動系統(tǒng)。本文提出了給SCR驅(qū)動電路增設(shè)自供電驅(qū)動系統(tǒng)——SPDS （Self—Powered Drive System）的解決辦法。SPDS基本功能是通過高位取能電路利用RC緩沖電路中的能量為監(jiān)測電路和后備觸發(fā)電路提供正常工作所需要的能量。它的優(yōu)點是由于緩沖電路與晶閘管同電位，自供電驅(qū)動系統(tǒng)要求的電壓隔離水平可以從幾千伏降低到幾百伏，節(jié)省了高壓隔離變壓器，節(jié)省了成本和體積，提高了系統(tǒng)可靠性。國外對相關(guān)內(nèi)容已經(jīng)有了深入研究，并將其應(yīng)用在高壓變頻器產(chǎn)品中。在國內(nèi)，目前還沒有查到相關(guān)文獻。本文為基于晶閘管的電流源型高壓變頻器設(shè)計了一種高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)，填補了國內(nèi)空白，為自供電驅(qū)動系統(tǒng)的推廣應(yīng)用和其他高壓開關(guān)器件自供電驅(qū)動系統(tǒng)的研制提供了參考。 本文詳細介紹了串聯(lián)高壓晶閘管驅(qū)動系統(tǒng)的要求和RC緩沖電路的工作特 點，進而提出了SPDS的工作原理和具體實現(xiàn)方式，闡述了SPDS各部分組成及其功能。SPDS的核心技術(shù)是取能回路和觸發(fā)方式的設(shè)計。本文在比較各種高壓取能方式和觸發(fā)方式優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，選擇采用RC緩沖取能方式和光纖觸發(fā)方式。 論文基于Multisim10仿真軟件，結(jié)合高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)取能電路的原理，對高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)的核心部分——SPDS取能電路進行了仿真。通過搭建帶SPDS取能電路的單相晶閘管仿真電路和電流源型高壓變頻器前側(cè)變流電路的仿真模型，詳細討論了影響RC取能回路正常工作的各種因素。同時，通過設(shè)定仿真電路的參數(shù)，分析了其工作狀況。根據(jù)得到的仿真波形圖，證明了高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)可以達到有效觸發(fā)晶閘管導(dǎo)通的設(shè)計目標(biāo)，具有可行性。 為考察SPDS的實際工作性能，本文搭建了簡易的SPDS低壓硬件實驗平臺，為其高壓條件下的工程化應(yīng)用打好了基礎(chǔ)。 在論文的最后，對高壓晶閘管自供電驅(qū)動系統(tǒng)的發(fā)展方向進行了展望。 關(guān)鍵詞：高壓變頻器；晶閘管驅(qū)動；自供電系統(tǒng)；高壓換流；光控晶閘管
上傳時間： 2013-05-26
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高精度慣性加速度計能夠?qū)崿F(xiàn)實時位移檢測，在當(dāng)今民用和軍用系統(tǒng)如汽車電子、工業(yè)控制、消費電子、衛(wèi)星火箭和導(dǎo)彈等中間具有廣泛的需求。在高精度慣性加速度計中，特別需要穩(wěn)定的低噪聲高靈敏度接口電路。事實上，隨著傳感器性能的不斷提高，接口電路將成為限制整個系統(tǒng)的主要因素。 本論文在分析差動電容式傳感器工作原理的基礎(chǔ)上，設(shè)計了針對電容式加速度計的全差分開環(huán)低噪聲接口電路。前端電路檢測傳感器電容的變化，通過積分放大，產(chǎn)生正比于電容波動的電壓信號。 本論文采用開關(guān)電容電路結(jié)構(gòu)，使得對寄生不敏感，信號靈敏度高，容易與傳感器單片集成。為了得到微重力加速度性能，設(shè)計電容式位移傳感接口電路時，重點研究了噪聲問題和系統(tǒng)建模問題。仔細分析了開環(huán)傳感器中的不同噪聲源，并對其中的一些進行了仿真驗證。建立了接口電路寄生電容和寄生電阻模型。 為了更好的提高分辨率，降低噪聲的影響如放大器失調(diào)、1/f噪聲、電荷注入、時鐘饋通和KT/C噪聲，本論文采用了相關(guān)雙采樣技術(shù)（CDS）。為了限制接口電路噪聲特別是熱噪聲，著重設(shè)計考慮了前置低噪聲放大器的設(shè)計及優(yōu)化。由于時鐘一直導(dǎo)通，特別設(shè)計了低功耗弛豫振蕩器，振蕩頻率為1．5M。為了減小傳感器充電基準電壓噪聲，采用兩級核心基準結(jié)構(gòu)設(shè)計了高精度基準，電源抑制比高達90dB。 TSMC 0．18μm工藝中的3．3V電壓和模型，本論文進行了spectre仿真。 關(guān)鍵詞：MEMS；電容式加速度計；接口電路；低噪聲放大器；開環(huán)檢測
上傳時間： 2013-05-23
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Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器利用過采樣，噪聲整形和數(shù)字濾波技術(shù)，有效衰減了輸出信號帶內(nèi)的量化噪聲，提高了信噪比。與傳統(tǒng)的Nyquist轉(zhuǎn)換器相比，它降低了對模擬電路性能指標(biāo)和元件精度的要求，簡化了模擬電路的設(shè)計，降低了生產(chǎn)成本。 本論文在對Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器原理研究的基礎(chǔ)上，基于TSMC0．18um工藝，采用1．8V工作電源，128倍的過采樣率，6．4MHz的采樣頻率，設(shè)計了一個主要應(yīng)用于音頻信號處理的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器，分辨率達到16位。在調(diào)制器的設(shè)計中，本文采用了多級噪聲整形MASH（2-1）級聯(lián)調(diào)制器結(jié)構(gòu)，同時，考慮了各種非理想因素對系統(tǒng)性能的影響，在SDtoolbox工具的幫助下使用Simulink進行調(diào)制器系統(tǒng)設(shè)計。并使用Cadence Spectre對模塊電路進行設(shè)計仿真，包括運放，比較器，帶隙基準電壓源，CMOS開關(guān)，非交疊時鐘產(chǎn)生電路等。在數(shù)字抽取濾波器的設(shè)計中，采用了分級抽取技術(shù)，使用MATLAB軟件中的SPTool和FDATool工具對各級抽取濾波器進行優(yōu)化設(shè)計。并在原有的濾波器算法的基礎(chǔ)上，采用了CIC濾波器和半帶濾波器，設(shè)計出了運算量和存儲量都相對少的三級抽取濾波器系統(tǒng)，大大降低了功耗和面積。 論文的仿真結(jié)果表明，所設(shè)計的Sigma-Delta A/D轉(zhuǎn)換器信噪比達到102．3dB，滿足系統(tǒng)需要的16位精度要求。 關(guān)鍵詞：Sigma-Ddta； 信噪比； 多級噪聲整形； 數(shù)字抽取濾波器
標(biāo)簽： SigmaDelta 音頻 模數(shù)轉(zhuǎn)換器
上傳時間： 2013-06-27
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60年代初，國際上首次將B超診斷儀應(yīng)用于臨床診斷，40多年來B超診斷儀的發(fā)展極為迅速。隨著數(shù)字信號處理及計算機技術(shù)的發(fā)展，目前國際上先進水平的超聲診斷設(shè)備幾乎每一個環(huán)節(jié)都包含著數(shù)字信號處理的內(nèi)容，研制全數(shù)字化的超聲診斷設(shè)備已成為發(fā)展趨勢。 @@ 基于FPGA及嵌入式操作系統(tǒng)的全數(shù)字超聲診斷系統(tǒng)具有技術(shù)含量高、便攜的特點，可用數(shù)字硬件電路來實現(xiàn)數(shù)據(jù)量極其龐大的超聲信息的實時處理。 @@ 本文從超聲診斷原理入手，在對超聲診斷系統(tǒng)中的幾個關(guān)鍵技術(shù)進行分析的基礎(chǔ)上，重點研究開發(fā)超聲診斷系統(tǒng)中數(shù)字信號處理部分的兩個核心算法。以FPGA芯片為載體，在Quartus Ⅱ平臺中采用Verilog HDL語言進行編程并仿真驗證，分別實現(xiàn)了數(shù)字FIR濾波器及CORDIC坐標(biāo)變換兩個模塊的功能。另外，采用Verilog HDL語言對應(yīng)用于圖像顯示模塊的SPI接口進行了編程設(shè)計，編譯下載至FPGA中，最終實現(xiàn)了與ARM A8的OMPG3530板之間高速串行數(shù)據(jù)的傳輸。 @@ 采用在單片F(xiàn)PGA芯片內(nèi)實現(xiàn)數(shù)字式超聲診斷部分核心算法并與高性能ARMA8處理器相配合的數(shù)字信號處理解決方案，具有高速度、高精度、高集成度、便攜的特點，為全數(shù)字化便攜超聲診斷設(shè)備的研制打下了基礎(chǔ)。 @@關(guān)鍵詞：超聲診斷系統(tǒng)；FPGA；數(shù)字FIR濾波器；CORDIC算法；SPI總線
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 超聲診斷系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-07
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隨著數(shù)字化技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)字視頻信號的傳輸技術(shù)更是受到人們的關(guān)注。相比較其它類型的信息傳輸如文本和數(shù)據(jù)，視頻通信需要占用更多的帶寬資源，因此為了實現(xiàn)在帶寬受限的條件下的傳輸，視頻源必須經(jīng)過大量壓縮。盡管現(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)狀況不斷地改善，但相對與快速增長的視頻業(yè)務(wù)而言，網(wǎng)絡(luò)帶寬資源仍然是遠遠不夠的。2003年3月，新一代視頻壓縮標(biāo)準H．264/AVC的推出，使視頻壓縮研究進入了一個新的層次。H．264標(biāo)準中包含了很多先進的視頻壓縮編碼方法，與以前的視頻編碼標(biāo)準相比具有明顯的進步。在相同視覺感知質(zhì)量的情況下，H．264的編碼效率比H．263提高了一倍左右，并且有更好的網(wǎng)絡(luò)友好性。然而，高編碼壓縮率是以很高的計算復(fù)雜度為代價的，H．264標(biāo)準的計算復(fù)雜度約為H．263的3倍，所以在實際應(yīng)用中必須對其算法進行優(yōu)化以減低其計算復(fù)雜度。 @@ 本文首先介紹了H．264標(biāo)準的研究背景，分析了國內(nèi)外H．264硬件系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀，并介紹了本文的主要工作。 @@ 接著對H．264編碼標(biāo)準的理論知識、關(guān)鍵技術(shù)分別進行了介紹。 @@ 對H．264塊匹配運動估計算法進行研究，對經(jīng)典的塊匹配運動估計算法通過對比分析，三步、二維等算法在搜索效率上優(yōu)于全搜索算法，而全搜索算法在數(shù)據(jù)流的規(guī)則性和均勻性有著自己的優(yōu)越性。 @@ 針對塊匹配運動估計全搜索算法的VLSI結(jié)構(gòu)的特點，提出改進的塊匹配運動估計全搜索算法。本文基于對數(shù)據(jù)流的分析，對硬件尋址進行了研究。通過一次完整的全搜索數(shù)據(jù)流分析，改進的塊匹配運動估計算法在時鐘周期、PE資源消耗方面得到優(yōu)化。 @@ 最后基于FPGA平臺對整像素運動估計模塊進行了研究。首先對運動估計模塊結(jié)構(gòu)進行了功能子模塊劃分；然后對每個子模塊進行設(shè)計和仿真和對整個運動估計模塊進行聯(lián)合仿真驗證。 @@關(guān)鍵詞：H．264；FPGA；QuartusⅡ；幀間預(yù)測；運動估計；塊匹配
上傳時間： 2013-04-24
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圖像是人類智能活動重要的信息來源之一，是人類相互交流和認識世界的主要媒體。隨著信息高速公路、數(shù)字地球概念的提出，人們對圖像處理技術(shù)的需求與日劇增，同時VLSI技術(shù)的發(fā)展給圖像處理技術(shù)的應(yīng)用提供了廣闊的平臺。圖像處理技術(shù)是圖像識別和分析的基礎(chǔ)，所以圖像處理技術(shù)對整個圖像工程來說就非常重要，對圖像處理技術(shù)的實現(xiàn)的研究也就具有重要的理論意義與實用價值，包括對傳統(tǒng)算法的改進和硬件實現(xiàn)的研究。仿生算法的興起為圖像處理問題的解決提供了一條十分有效的新途徑；FPGA技術(shù)的發(fā)展為圖像處理的硬件實現(xiàn)提供了有效的平臺。 @@ 本文在詳細介紹鄰域圖像處理算法及其數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、遺傳算法和蟻群算法基本原理的基礎(chǔ)上，將其應(yīng)用于圖像增強和圖像分割的圖像處理問題之中，并將其用FPGA技術(shù)實現(xiàn)。論文中采用遺傳算法自適應(yīng)的確定非線性變換函數(shù)的參數(shù)對圖像進行增強，在采用FPGA來實現(xiàn)的過程中先對系統(tǒng)進行模塊劃分，主要分為初始化模塊、選擇模塊、適應(yīng)度模塊、控制模塊等，然后利用VHDL語言描述各個功能模塊，為了提高設(shè)計效率，利用IP核進行存儲器設(shè)計，利用DSP Builder進行數(shù)學(xué)運算處理。時序控制是整個系統(tǒng)設(shè)計的核心，為盡量避免毛刺現(xiàn)象，各模塊的時序控制都是采用單進程的Moore狀態(tài)機實現(xiàn)的。在圖像分割環(huán)節(jié)中，圖像分割問題轉(zhuǎn)換為求圖像的最大熵問題，采用蟻群算法對改進的最大熵確定的適應(yīng)度函數(shù)進行優(yōu)化，并對基于FPGA和蟻群算法實現(xiàn)圖像分割的各個模塊設(shè)計進行了詳細介紹。 @@ 對實驗結(jié)果進行分析表明遺傳算法和蟻群算法在數(shù)字圖像處理中的使用明顯改善了處理的效果，在利用FPGA實現(xiàn)遺傳算法和蟻群算法的整個設(shè)計過程中由于充分發(fā)揮了FPGA的并行計算能力及流水線技術(shù)的應(yīng)用，大大提高算法的運行速度。 @@關(guān)鍵詞：圖像處理；遺傳算法；蟻群算法；FPGA
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字圖像處理
上傳時間： 2013-06-03
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軟件無線電（Software Defined Radio）是無線通信系統(tǒng)收發(fā)信機的發(fā)展方向，它使得通信系統(tǒng)的設(shè)計者可以將主要精力集中到收發(fā)機的數(shù)字處理上，而不必過多關(guān)注電路實現(xiàn)。在進行數(shù)字處理時，常用的方案包括現(xiàn)場可編程門陣列（FPGA）、數(shù)字信號處理器（DSP）和專用集成電路（ASIC）。FPGA以其相對較低的功耗和相對較低廉的成本，成為許多通信系統(tǒng)的首先方案。正是在這樣的前提下，本課題結(jié)合軟件無線電技術(shù)，研究并實現(xiàn)基于FPGA的數(shù)字收發(fā)信機。 @@ 本論文主要研究了發(fā)射機和接收機的結(jié)構(gòu)和相關(guān)的硬件實現(xiàn)問題。首先，從理論上對發(fā)射機和接收機結(jié)構(gòu)進行研究，找到收發(fā)信機設(shè)計中關(guān)鍵問題。其次，在理論上有深刻認識的基礎(chǔ)上，以FPGA為手段，將反饋控制算法、反饋補償算法和前饋補償算法落實到硬件電路上。同步一直是數(shù)字通信系統(tǒng)中的關(guān)鍵問題，它也是本文的研究重點。本文在研究了已有各種同步方法的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新的同步方法和相應(yīng)的接收機結(jié)構(gòu)，并以硬件電路將其實現(xiàn)。最后，針對所設(shè)計的硬件系統(tǒng)，本文還進行了充分的硬件系統(tǒng)測試。硬件測試的各項數(shù)據(jù)結(jié)果表明系統(tǒng)設(shè)計方案是可行的，基本實現(xiàn)了數(shù)字中頻收發(fā)機系統(tǒng)的設(shè)計要求。 @@ 本文中發(fā)射機系統(tǒng)是以Altera公司EP2C70F672C6為硬件平臺，接收機系統(tǒng)以Altera公司EP2S180F1020C3為硬件平臺。收發(fā)系統(tǒng)均是在Ouartus Ⅱ 8．0環(huán)境下，通過編寫Verilog HDL代碼和調(diào)用Altera IP core加以實現(xiàn)。在將設(shè)計方案落實到硬件電路實現(xiàn)之前，各種算法均使用MATLAB進行原理仿真，并在MATLAB仿真得到正確結(jié)果的基礎(chǔ)上，使用Quartus Ⅱ 8．0中的功能仿真工具和時序仿真工具進行了前仿真和后仿真。所有仿真結(jié)果無誤后，可下載至硬件平臺進行調(diào)試，通過Quartus Ⅱ 8．0中集成的SignalTap邏輯分析儀，可以實時觀察電路中各點信號的變化情況，并結(jié)合示波器和頻譜儀，得到硬件測試結(jié)果。 @@關(guān)鍵詞：SDR；數(shù)字收發(fā)機；FPGA；載波同步；符號同步
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字中頻 收發(fā)信機
上傳時間： 2013-04-24
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本文完成了對MIPS-CPU的指令集確定，流水線與架構(gòu)設(shè)計，代碼編寫，并且在x86計算機上搭建了稱為gccmips_elf的仿真系統(tǒng)，完成了對MIPS-CPU硬件系統(tǒng)的模擬仿真，最終完成FPGA芯片的下載與實現(xiàn)。 @@ 本文完成了包含34條指令的MIPS-CPU指令集的制定，完成了整個MIPS-CPU的架構(gòu)設(shè)計與5級流水線級數(shù)的確定。制定了整個CPU的主控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；根據(jù)MIPS-CPU的指令集的模式，完成了對不同模式下的指令的分析，給出了相應(yīng)的取指，譯碼，產(chǎn)生新的程序存儲器尋址地址，執(zhí)行，數(shù)據(jù)存儲器與寄存器文件回寫的控制信號，完成取指令模塊，譯碼模塊，執(zhí)行模塊，數(shù)據(jù)回寫等模塊代碼的編寫，從而完成了流水線模塊的代碼設(shè)計。 @@ 重點分析了由于流水線設(shè)計而引入的競爭與冒險，分析了在不同流水線階段可能存在的競爭與冒險，對引起競爭與冒險的原因進行了確定，并通過增加一些電路邏輯來避免競爭與冒險的發(fā)生，完成了競爭與冒險檢測電路模塊以及數(shù)據(jù)回寫前饋電路模塊的代碼編寫，從而解決了競爭與冒險的問題，使設(shè)計的5級流水線得以暢順實現(xiàn)。 @@ 完成了MIPS-CPU的仿真系統(tǒng)平臺的搭建，該仿真器用來對應(yīng)用程序進行編譯，鏈接與執(zhí)行，生成相應(yīng)匯編語言程序以及向量文件(16進制機器碼)；并且同時產(chǎn)生相關(guān)的Modelsim仿真，及Quartus II下載驗證的文件。本設(shè)計利用該仿真系統(tǒng)來評估設(shè)計的MIPS-CPU的硬件系統(tǒng)，模擬仿真結(jié)果證明本文設(shè)計的MIPS-CPU可以實現(xiàn)正常功能。本論文課題的研究成功對今后從事專用RISC-CPU設(shè)計的同行提供了有益的參考。 @@ 最終將設(shè)計的MIPS-CPU下載到ALTERA公司的FPGA-EP1C6Q240芯片，并且借助ALTERA公司提供的Quartus II軟件進行了編譯與驗證，對設(shè)計的MIPS-CPU的資源使用，關(guān)鍵路徑上的時序，布線情況進行了分析，最終完成各個指標(biāo)的檢查，并且借助Quartus II軟件內(nèi)嵌的Signal Tap軟件進行軟硬件聯(lián)合調(diào)試，結(jié)果表明設(shè)計的MIPS-CPU功能正常，滿足約束，指標(biāo)正確。 @@關(guān)鍵詞 MIPS；流水線；競爭與冒險；仿真器；FPGA
上傳時間： 2013-07-31
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自20世紀90年代以來，隨著計算機技術(shù)、超大規(guī)模集成電路技術(shù)和通信及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，微機保護和測控裝置的性能得到大幅提升，以此為基礎(chǔ)的變電站自動化系統(tǒng)在我國的電力系統(tǒng)中得到長足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 @@ 為增加產(chǎn)品的市場競爭力，電力系統(tǒng)二次設(shè)備生產(chǎn)廠商緊跟市場需求，將各種具有高性價比的新型處理器芯片和外圍芯片大量應(yīng)用到變電站自動化系統(tǒng)的保護、測控裝置上，如32位CPU、數(shù)字信號處理芯片DSP、高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、大容量Flash存儲芯片、可編程邏輯器件CPLD、FPGA等。這些功能強大的器件的應(yīng)用使保護測控裝置在外形上趨于小型化集成化，而在功能上則較以前有顯著提升。同時，各種成熟的商用嵌入式實時操作系統(tǒng)的采用使處理器的性能得到充分發(fā)揮，裝置通信、數(shù)據(jù)存儲及處理能力更強，性能大幅提高，程序移植升級更加方便快捷。 @@ 本論文以現(xiàn)階段國內(nèi)外變電站自動化系統(tǒng)測控技術(shù)為參考，根據(jù)變電站自動化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢和要求，研究一種基于ARM和FPGA技術(shù)并采用嵌入式實時操作系統(tǒng)的高性能測控裝置，并給出硬軟件設(shè)計。 @@ 裝置硬件采用模塊化設(shè)計，按照測控裝置基本功能設(shè)計插件板。分為主CPU插件、交流采樣插件、遙信采集插件、遙控出口插件、直流采樣及輸出插件。除主CPU插件，其他插件的數(shù)量可以根據(jù)需要任意增減，滿足不同用戶的需求。 @@ 裝置主CPU采用目前先進的基于ARM技術(shù)的微處理器AT91RM9200，通過數(shù)據(jù)、地址總線和其他插件板連接，構(gòu)成裝置的整個系統(tǒng)。交流采樣插件采用FPGA技術(shù)，利用ALTERA公司的FPGA芯片EP1K10實現(xiàn)交流采樣的控制，降低了CPU的負擔(dān)。 @@ 軟件采用Vxworks嵌入式實時操作系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的性能。以任務(wù)來管理不同的軟件功能模塊，利于裝置軟件的并行開發(fā)和維護。 @@關(guān)鍵詞：測控裝置；嵌入式實時操作系統(tǒng)；ARM；現(xiàn)場可編程門陣列
上傳時間： 2013-04-24
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