本文介紹了一種基于現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列FPGA器件的電子密碼鎖的設(shè)計(jì)方法。重點(diǎn)闡述了紅外遙控電子密碼鎖的整體架構(gòu)設(shè)計(jì)；介紹了一種由PT2248作為發(fā)送器，MIM-R1AA 38KHZ紅外一體化接收解調(diào)器作為接收器的紅外遙控系統(tǒng)的構(gòu)建方法；詳細(xì)說明了如何運(yùn)用EDA技術(shù)自頂向下的設(shè)計(jì)方法，來實(shí)現(xiàn)基于XILINX公司出品的Spartan-3E系列FPGA芯片的紅外遙控解碼、密碼鎖的解鎖、密碼修改、報(bào)警提示及液晶顯示等功能。在分析紅外遙控電子密碼鎖各功能模塊時(shí)，本論文詳細(xì)闡述了各模塊的功能及外部接口信號(hào)，給出了各模塊的仿真波形以及整個(gè)系統(tǒng)的測(cè)試流程和測(cè)試結(jié)果。本論文在介紹Spartan-3E系列FPGA芯片的特點(diǎn)和性能的同時(shí)，利用Spartan-3E系列的XC3S500芯片中的KCPSM3和自行設(shè)計(jì)完成的狀態(tài)機(jī)控制器分別實(shí)現(xiàn)液晶顯示控制器，通過比較分析得知KCPSM3實(shí)現(xiàn)的控制器，在對(duì)FPGA的資源利用方面更加合理，實(shí)現(xiàn)更加便捷。 本論文利用紅外遙控技術(shù)解鎖，大大提高了電子密碼鎖的安全性能；采用FPGA開發(fā)設(shè)計(jì)，所有算法完全由硬件電路來實(shí)現(xiàn)，使得系統(tǒng)的工作可靠性大為提高，同時(shí)由于FPGA具有在系統(tǒng)可編程功能，當(dāng)設(shè)計(jì)需要更改時(shí)，只需更改FPGA中的控制和接口電路，利用EDA工具將更新后的設(shè)計(jì)下載到FPGA中即可，無需更改外部電路的設(shè)計(jì)，大大提高了設(shè)計(jì)的效率。因此，采用FPGA開發(fā)的數(shù)字系統(tǒng)，不僅具有很高的工作可靠性，其升級(jí)與改進(jìn)也極其方便。
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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人臉識(shí)別技術(shù)繼指紋識(shí)別、虹膜識(shí)別以及聲音識(shí)別等生物識(shí)別技術(shù)之后，以其獨(dú)特的方便、經(jīng)濟(jì)及準(zhǔn)確性而越來越受到世人的矚目。作為人臉識(shí)別系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)—人臉檢測(cè)，隨著研究的深入和應(yīng)用的擴(kuò)大，在視頻會(huì)議、圖像檢索、出入口控制以及智能人機(jī)交互等領(lǐng)域有著重要的應(yīng)用前景，發(fā)展速度異常迅猛。 FPGA的制造技術(shù)不斷發(fā)展，它的功能、應(yīng)用和可靠性逐漸增加，在各個(gè)行業(yè)也顯現(xiàn)出自身的優(yōu)勢(shì)。FPGA允許用戶根據(jù)自己的需要來建立自己的模塊，為用戶的升級(jí)和改進(jìn)留下廣闊的空間。并且速度更高，密度也更大，其設(shè)計(jì)方法的靈活性降低了整個(gè)系統(tǒng)的開發(fā)成本，F(xiàn)PGA 設(shè)計(jì)成為電子自動(dòng)化設(shè)計(jì)行業(yè)不可缺少的方法。 本文從人臉檢測(cè)算法入手，總結(jié)基于FPGA上的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，使用IBM的Coreconnect掛接自定義模塊技術(shù)。經(jīng)過訓(xùn)練分類器、定點(diǎn)化、以及硬件加速等方法后，能夠使人臉檢測(cè)系統(tǒng)在基于Xilinx的Virtex II Pro開發(fā)板上平臺(tái)上，達(dá)到實(shí)時(shí)的檢測(cè)效果。本文工作和成果可以具體描述如下： 1. 算法分析：對(duì)于人臉檢測(cè)算法，首先確保的是檢測(cè)率的準(zhǔn)確性程度。本文所采用的是基于Paul Viola和Michael J.Jones提出的一種基于Adaboost算法的人臉檢測(cè)方法。算法中較多的是積分圖的特征值計(jì)算，這便于進(jìn)一步的硬件設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)檢測(cè)算法進(jìn)行耗時(shí)分析確定運(yùn)行速度的瓶頸。 2. 軟硬件功能劃分：這一步考慮市場(chǎng)可以提供的資源狀況，又要考慮系統(tǒng)成本、開發(fā)時(shí)間等諸多因素。Xilinx公司提供的Virtex II Pro開發(fā)板，在上面有可以供利用的Power PC處理器、可擴(kuò)展的存儲(chǔ)器、I/O接口、總線及數(shù)據(jù)通道等，通過分析可以對(duì)算法進(jìn)行細(xì)致的劃分，實(shí)現(xiàn)需要加速的模塊。 3. 定點(diǎn)化：在Adaboost算法中，需要進(jìn)行大量的浮點(diǎn)計(jì)算。這里采用的方法是直接對(duì)數(shù)據(jù)位進(jìn)行操作它提取指數(shù)和尾數(shù)，然后對(duì)尾數(shù)執(zhí)行移位操作。 4. 改進(jìn)檢測(cè)用的級(jí)聯(lián)分類器的訓(xùn)練，提出可以迅速提高分類能力、特征數(shù)量大大減小的一種訓(xùn)練方法。 5. 最后對(duì)系統(tǒng)的整體進(jìn)行了驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)表明，在視頻輸入輸出接入的同時(shí)，人臉檢測(cè)能夠達(dá)到17fps的檢測(cè)速度，并且獲得了很好的檢測(cè)率以及較低的誤檢率。
標(biāo)簽： FPGA 人臉檢測(cè) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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隨著Internet的不斷發(fā)展，人們希望日常生活中所用到的嵌入式設(shè)備都能夠很方便地實(shí)現(xiàn)Intemet接入，這對(duì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)提出了新的挑戰(zhàn)，要求低成本、多功能、高性能。這些是目前嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的熱點(diǎn)。 可編程邏輯器件FPGA在過去的幾十年中取得了飛速發(fā)展，從最初的幾千門到現(xiàn)在的幾百萬門，可靠性與集成度不斷提高，而功耗和成本卻在不斷降低，具有很高的性價(jià)比。再加上開發(fā)周期短、對(duì)開發(fā)人員的要求相對(duì)較低的優(yōu)點(diǎn)，因此被大量應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中。 本文是基于FPGA高性價(jià)比、可靈活配置的特點(diǎn)，也是當(dāng)前流行的“微控制器+FPGA”的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，所以我們提出了基于FPGA的實(shí)現(xiàn)方案。本文通過在FPGA中硬件實(shí)現(xiàn)嵌入式TCP/IP協(xié)議(包括UDP、IP、ARP、TCP等網(wǎng)絡(luò)協(xié)議)以及以太網(wǎng)MAC協(xié)議，并提供標(biāo)準(zhǔn)MII接口，通過外接PHY實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。最終成功地通過了驗(yàn)證。 基于FPGA的實(shí)現(xiàn)可以有效地降低成本，同時(shí)可以在其中集成其他功能模塊，提高整個(gè)系統(tǒng)的集成度，減小PCB版圖面積和布線復(fù)雜度，有利于提高系統(tǒng)可靠性。因此，本研究課題對(duì)嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)有很大的實(shí)用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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近年來，基于DSP和FPGA的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)己成為新一代運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的主流。基于DSP和FPGA的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)不僅具有信息處理能力強(qiáng)，而且具有開放性、實(shí)時(shí)性、可靠性的特點(diǎn)，因此在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。 論文從步行康復(fù)訓(xùn)練器的設(shè)計(jì)與制作出發(fā)，主要進(jìn)行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)和研究。文章首先提出了多種運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方案。根據(jù)它們的優(yōu)缺點(diǎn)，選定以DSP和FPGA為核心進(jìn)行運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)平臺(tái)的設(shè)計(jì)。 論文詳細(xì)研究了以DSP和FPGA為核心實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的軟、硬件設(shè)計(jì)，利用DSP實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)與相關(guān)功能模塊，利用FPGA實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)地址譯碼電路、脈沖分配電路以及光電編碼器信號(hào)處理電路，并對(duì)以上電路系統(tǒng)進(jìn)行了功能仿真和時(shí)序仿真。 結(jié)果表明，基于DSP和FPGA為核心的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)不僅實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)功能要求，同時(shí)提高了機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的開放性、實(shí)時(shí)性和可靠性，并大大減小了系統(tǒng)的體積與功耗。
上傳時(shí)間： 2013-05-29
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基于FPGA的智能小車系統(tǒng)就是本地計(jì)算機(jī)通過接入Internet小車實(shí)現(xiàn)對(duì)遠(yuǎn)端工作現(xiàn)場(chǎng)、危險(xiǎn)工作地段等特殊環(huán)境進(jìn)行監(jiān)視和控制的系統(tǒng)。智能小車是智能行走機(jī)器人的一種，這種智能小車可以適應(yīng)不同環(huán)境，不受溫度、濕度、空間、磁場(chǎng)輻射、重力等條件的影響，可以在人類無法進(jìn)入或生存的環(huán)境中完成人類無法完成的探測(cè)任務(wù)。適用于國(guó)防及民用多個(gè)領(lǐng)域。整個(gè)系統(tǒng)以遙控小車裝置為基礎(chǔ)，通過配置在上面的攝像頭實(shí)現(xiàn)圖像的采集及對(duì)行車道的檢測(cè)，通過配置的紅外測(cè)溫儀探測(cè)環(huán)境和目標(biāo)的溫度，具有一定的智能性。其明顯的優(yōu)點(diǎn)是可以通過網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程控制小車運(yùn)行及采集現(xiàn)場(chǎng)的溫度、圖像等相關(guān)信息，完成人類在特定條件下無法完成的工作。對(duì)人類的科學(xué)研究、探索未知領(lǐng)域、遠(yuǎn)程監(jiān)控等有著重要的意義。 論文在深入研究SOPC和嵌入式操作系統(tǒng)的基礎(chǔ)上，提出了基于FPGA的智能小車遠(yuǎn)程監(jiān)控方案。采用FPGA來實(shí)現(xiàn)，可以充分利用現(xiàn)有的IP核，功能擴(kuò)展容易，設(shè)計(jì)開發(fā)成本低，上市時(shí)間快，修改方便，甚至可以遠(yuǎn)程重構(gòu)系統(tǒng)。與單片機(jī)相比，集成度高，可靠性好，調(diào)試和維護(hù)方便。 論文主要內(nèi)容包括以下幾個(gè)部分：在對(duì)智能小車功能分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了硬件系統(tǒng)，并在FPGA上構(gòu)建了基于Nios Ⅱ的嵌入式系統(tǒng)，配置了SPI、串行口和以太網(wǎng)接口模塊和驅(qū)動(dòng)程序，以及各種存儲(chǔ)器。移植了μClinux操作系統(tǒng)，配置嵌入式Web服務(wù)器，編寫CGI程序，設(shè)計(jì)了動(dòng)態(tài)網(wǎng)頁；并對(duì)行車道檢測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行了研究，在DSP Builder中構(gòu)建了該模塊，并在Matlab中進(jìn)行了仿真。在研究數(shù)碼相機(jī)模塊和紅外測(cè)溫模塊的基礎(chǔ)上，編寫了圖像采集和溫度測(cè)量程序以及小車運(yùn)動(dòng)控制程序，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了調(diào)試，初步達(dá)到通過Internet實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的目的。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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一般由信源發(fā)出的數(shù)字基帶信號(hào)含有豐富的低頻分量，甚至直流分量，這些信號(hào)往往不宜直接用于傳輸，易產(chǎn)生碼間干擾進(jìn)而直接影響傳輸?shù)目煽啃裕蚨獙?duì)其進(jìn)行編碼以便傳輸。傳統(tǒng)的井下信號(hào)在傳輸過程中普遍采用曼徹斯特碼的編解碼方式，而該方式的地面解碼電路復(fù)雜。FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)作為一種新興的可編程邏輯器件，具有較高的集成度，能將編解碼電路集成在一片芯片上，而HDB3碼(三階高密度雙極性碼)具有解碼規(guī)則簡(jiǎn)單，無直流，低頻成份少，可打破長(zhǎng)連0和提取同步方便等優(yōu)點(diǎn)。基于上述情況，本文提出了基于FPGA的}tDB3編譯碼設(shè)計(jì)方案。 該研究的總體設(shè)計(jì)方案包括用MATLAB進(jìn)行HDB3編譯碼算法的驗(yàn)證，基于FPGA的HDB3碼編譯碼設(shè)計(jì)與仿真，結(jié)果分析與比較三大部分。為了保證該設(shè)計(jì)的可靠性，首先是進(jìn)行編譯碼的算法驗(yàn)證；其次通過在FPGA的集成設(shè)計(jì)環(huán)境QuartusⅡ軟件中完成HDB3碼的編譯、綜合、仿真等步驟，通過下載電纜下載到特定的FPGA芯片上，用邏輯分析儀進(jìn)行時(shí)序仿真；最后將算法驗(yàn)證結(jié)果與仿真結(jié)果作一對(duì)比，分析該研究的可行性與可靠性。 研究表明，基于FPGA的HDB3編譯碼設(shè)計(jì)具有體積小，譯碼簡(jiǎn)單，編程靈活，集成度高，可靠等優(yōu)點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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在數(shù)字通信中，采用差錯(cuò)控制技術(shù)(糾錯(cuò)碼)是提高信號(hào)傳輸可靠性的有效手段，并發(fā)揮著越來越重要的作用。糾錯(cuò)碼主要有分組碼和卷積碼兩種。在碼率和編碼器復(fù)雜程度相同的情況下，卷積碼的性能優(yōu)于分組碼。 卷積碼的譯碼方法主要有代數(shù)譯碼和概率譯碼。代數(shù)譯碼是基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)；而概率譯碼不僅基于碼的代數(shù)結(jié)構(gòu)，還利用了信道的統(tǒng)計(jì)特性，能充分發(fā)揮卷積碼的特點(diǎn)，使譯碼錯(cuò)誤概率達(dá)到很小。 卷積碼譯碼器的設(shè)計(jì)是由高性能的復(fù)雜譯碼器開始的，對(duì)于概率譯碼最初的序列譯碼，隨著譯碼約束長(zhǎng)度的增加，其譯碼錯(cuò)誤概率可達(dá)到非常小。后來慢慢地向低性能的簡(jiǎn)單譯碼器演化，對(duì)不太長(zhǎng)的約束長(zhǎng)度，維特比(Viterbi)算法是非常實(shí)用的。維特比算法是一種最大似然的譯碼方法。當(dāng)編碼約束度不太大(小于等于10)或者誤碼率要求不太高(約10-5)時(shí)，Viterbi譯碼算法效率很高，速度很快，譯碼器也較簡(jiǎn)單。 目前，卷積碼在數(shù)傳系統(tǒng)，尤其是在衛(wèi)星通信、移動(dòng)通信等領(lǐng)域已被廣泛應(yīng)用。 本論文對(duì)卷積碼編碼和Viterbi譯碼的設(shè)計(jì)原理及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究。同時(shí)，將交織和解交織技術(shù)應(yīng)用于編碼和解碼的過程中。 首先，簡(jiǎn)要介紹了卷積碼的基礎(chǔ)知識(shí)和維特比譯碼算法的基本原理，并對(duì)硬判決譯碼和軟判決譯碼方法進(jìn)行了比較。其次，討論了交織和解交織技術(shù)及其在糾錯(cuò)碼中的應(yīng)用。然后，介紹了FPGA硬件資源和軟件開發(fā)環(huán)境Quartus Ⅱ，包括數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)規(guī)則。再有，對(duì)基于FPGA的維特比譯碼器各個(gè)模塊和相應(yīng)算法實(shí)現(xiàn)、優(yōu)化進(jìn)行了研究。最后，在Quartus Ⅱ平臺(tái)上對(duì)硬判決譯碼和軟判決譯碼以及有無交織等不同情況進(jìn)行了仿真，并根據(jù)仿真結(jié)果分析了維特比譯碼器的性能。 分析結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了設(shè)計(jì)要求，從而驗(yàn)證了譯碼器設(shè)計(jì)的可靠性，所設(shè)計(jì)基于FPGA的并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膱?chǎng)合。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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單片微型計(jì)算機(jī)(單片機(jī))是將微處理器CPU、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、輸入/輸出并行接口等集成在一起。由于單片機(jī)具有專門為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，所以它最能滿足嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用要求。Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機(jī)是我國(guó)目前應(yīng)用最廣的單片機(jī)之一。 隨著可編程邏輯器件設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，每個(gè)邏輯器件中門電路的數(shù)量越來越多，一個(gè)邏輯器件就可以完成本來要由很多分立邏輯器件和存儲(chǔ)芯片完成的功能。這樣做減少了系統(tǒng)的功耗和成本，提高了性能和可靠性。FPGA就是目前最受歡迎的可編程邏輯器件之一。IP核是將一些在數(shù)字電路中常用但比較復(fù)雜的功能塊，設(shè)計(jì)成可修改參數(shù)的模塊，讓其他用戶可以直接調(diào)用這些模塊，這樣就大大減輕了工程師的負(fù)擔(dān)，避免重復(fù)勞動(dòng)。隨著FPGA的規(guī)模越來越大，設(shè)計(jì)越來越復(fù)雜，使用IP核是一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。 本課題結(jié)合FPGA與8051單片機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，主要針對(duì)以下三個(gè)方面研究： (1)FPGA開發(fā)平臺(tái)的硬件實(shí)現(xiàn)選用Xilinx公司的XC3S500E-PQ208-4-C作為核心器件，采用Intel公司的EEPROM芯片2816A和SRAM芯片6116作為片內(nèi)程序存儲(chǔ)器，搭建FPGA的硬件開發(fā)平臺(tái)。 (2)用VHDL語言實(shí)現(xiàn)8051IP核分析研究8051系列單片機(jī)內(nèi)部各模塊結(jié)構(gòu)以及各部分的連接關(guān)系，實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的8051IP核。主要包括如下幾個(gè)模塊：CPU模塊、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器模塊、定時(shí)/計(jì)數(shù)器模塊、并行端口模塊、串行端口模塊、中斷處理模塊、同步復(fù)位模塊等。 (3)基于FPGA的8051IP核應(yīng)用用所設(shè)計(jì)的8051IP核，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一個(gè)4×4鍵盤的監(jiān)測(cè)掃描、鍵盤確認(rèn)、按鍵識(shí)別等應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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論文提出了一種基于FPSLIC的下位機(jī)控制器系統(tǒng)設(shè)計(jì)，并且在嵌入式硬件和軟件的聯(lián)合調(diào)度之下予以實(shí)現(xiàn)，并將該系統(tǒng)應(yīng)用于微小型無人直升機(jī)MUAV控制上。 微小型無人直升機(jī)體積小、重量輕、隱蔽性好、機(jī)動(dòng)性強(qiáng)、易實(shí)現(xiàn)懸停和超低空飛行，因此在軍用和民用領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用前景。微小型無人直升機(jī)在空中執(zhí)行任務(wù)時(shí)需要實(shí)時(shí)獲得在空間的姿態(tài)和高度位置信息，然后通過調(diào)制舵機(jī)狀態(tài)來調(diào)整飛行器的空中姿態(tài)，糾正飛行路線，而MUAV的飛控系統(tǒng)需要具有負(fù)荷輕，功能強(qiáng)大，實(shí)時(shí)性強(qiáng)以及低功耗的特點(diǎn)，對(duì)嵌入式處理器要求較高，所以針對(duì)MUAV的控制采用上下位機(jī)聯(lián)合控制的結(jié)構(gòu)。并且由于目前現(xiàn)有的下位機(jī)控制器滿足不了MUAV控制發(fā)展的需求，所以本文中利用FPS[JC優(yōu)越的性能，實(shí)現(xiàn)了一種新的下位機(jī)控制器的設(shè)計(jì)，具有體積小、重量輕、價(jià)格低、功耗低、實(shí)時(shí)性強(qiáng)、可靠性高、擴(kuò)展性好等優(yōu)點(diǎn)的同時(shí)，完成了基于PWM的舵機(jī)的控制和基于Kalman濾波的多傳感器的數(shù)據(jù)融合，以及上下位機(jī)之間的通訊等功能，具有較強(qiáng)的使用和應(yīng)用價(jià)值。 論文首先介紹了MUAV飛行控制的結(jié)構(gòu)，以及下位機(jī)實(shí)現(xiàn)功能的模塊劃分。然后是對(duì)MUAV控制系統(tǒng)相關(guān)理論的介紹，包括舵機(jī)控制的原理和方法以及多傳感器數(shù)據(jù)融合的理論。 其次論文介紹了基于FPSLIC的下位機(jī)控制器系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計(jì)。在硬件設(shè)計(jì)上，給出了硬件總體設(shè)計(jì)方案，并對(duì)各個(gè)功能模塊進(jìn)行了詳細(xì)論述，軟件部分在給出了主要的框架和功能劃分后，主要介紹了利用FPSLIC的FPGA部分實(shí)現(xiàn)PWM控制和測(cè)量的模塊以及AVR部分對(duì)多傳感器信息進(jìn)行Kalman濾波融合的實(shí)現(xiàn)。 最后在實(shí)驗(yàn)室的汽油無人直升機(jī)的測(cè)試平臺(tái)上進(jìn)行了舵機(jī)控制和高度測(cè)試實(shí)驗(yàn)，取得了滿意的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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目前，數(shù)字信號(hào)處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語音與圖像處理等領(lǐng)域，信號(hào)處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實(shí)現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點(diǎn)，大大推動(dòng)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動(dòng)化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性，在超高速信號(hào)處理和實(shí)時(shí)測(cè)控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號(hào)處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點(diǎn)，把FPGA作為整個(gè)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究?jī)?nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理，對(duì)FPGA進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個(gè)控制系統(tǒng)分為三個(gè)部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設(shè)計(jì)。利用4片AD7506和一片AD7862對(duì)64路模擬量進(jìn)行周期采樣，分別設(shè)計(jì)了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進(jìn)行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)。FFT算法在數(shù)字信號(hào)處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的一種設(shè)計(jì)思想，給出了總體實(shí)現(xiàn)框圖。分別設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運(yùn)算單元，存儲(chǔ)器，控制器，并分別進(jìn)行了仿真。重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運(yùn)算速度，降低了運(yùn)算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機(jī)控制器成功地對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲(chǔ)控制模塊的設(shè)計(jì)。利用閃存芯片K9K1G08UOA對(duì)采集處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)控制模塊。 本文對(duì)FFT算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點(diǎn)，把整個(gè)系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。設(shè)計(jì)采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測(cè)試結(jié)果表明，此FPGA單片系統(tǒng)可完成對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)的高速采集與處理。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 處理技術(shù)
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