LDPC(低密度奇偶校驗(yàn)碼)編碼是提高通信質(zhì)量和數(shù)據(jù)傳輸速率的關(guān)鍵技術(shù)。LDPC碼應(yīng)用于實(shí)際通信系統(tǒng)是本課題的研究重點(diǎn)。實(shí)際通信要求在LDPC碼長盡量短、碼率盡量高及硬件可實(shí)現(xiàn)的前提下，結(jié)合連續(xù)相位MSK調(diào)制，滿足歸一化信噪比SNR=2dB時(shí)，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(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 LDPC碼的編碼復(fù)雜度往往與其幀長的平方成正比，編碼復(fù)雜度大，成為編碼硬件實(shí)現(xiàn)的一個(gè)障礙；論文針對實(shí)際系統(tǒng)的預(yù)期指標(biāo)，通過對多種矩陣構(gòu)造算法的預(yù)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(shè)計(jì)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(zhǔn)循環(huán)編碼器和二階準(zhǔn)循環(huán)編碼器。 對于每種編碼器，分別設(shè)計(jì)了其整體結(jié)構(gòu)，并對每種編碼器的功能模塊進(jìn)行深入研究，設(shè)計(jì)完成后利用第3方軟件MODELSIM對編碼器進(jìn)行了時(shí)序仿真；根據(jù)時(shí)序仿真結(jié)果和綜合報(bào)告對三種編碼方案進(jìn)行比較，最終選擇串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器作為硬件實(shí)現(xiàn)的編碼方案。 最后，在FPGA中硬件實(shí)現(xiàn)了串行準(zhǔn)循環(huán)編碼器并對其進(jìn)行測試，利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗(yàn)證了這種編碼器的正確性和硬件可實(shí)現(xiàn)性。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 編碼器 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-08-02
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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(diǎn)。隨著研究的不斷深入和技術(shù)的發(fā)展，目前，LDPC碼已經(jīng)被多個(gè)通信系統(tǒng)定為信道編碼方案，并被應(yīng)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(shí)序控制復(fù)雜，如何實(shí)現(xiàn)LDPC碼譯碼器成為了人們研究的重點(diǎn)。 論文以基于FPGA實(shí)現(xiàn)LDPC碼譯碼器為研究目標(biāo)，主要對譯碼算法選擇、譯碼數(shù)據(jù)量化、定點(diǎn)數(shù)據(jù)表示方式、譯碼算法關(guān)鍵運(yùn)算單元的FPGA設(shè)計(jì)和譯碼的時(shí)序控制進(jìn)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(diǎn)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(cuò)性能和譯碼復(fù)雜度進(jìn)行比較論證，選出適合硬件實(shí)現(xiàn)的譯碼方案。結(jié)合通信系統(tǒng)，對譯碼算法進(jìn)行仿真分析，確定了譯碼算法的各個(gè)參數(shù)值和譯碼量化方案。 在系統(tǒng)仿真分析論證的基礎(chǔ)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(shí)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(jìn)行了功能驗(yàn)證和時(shí)序驗(yàn)證，最后模擬通信系統(tǒng)完成了譯碼器的硬件測試。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 譯碼器 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著微電子技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)備逐漸向著小型化、集成化方向發(fā)展；人們在要求設(shè)備性能不斷提升的同時(shí)，還要求設(shè)備功耗低、體積小、重量輕、可靠性高。同樣在我軍武器裝備的研制過程中，也對各武器裝備都提出了新的要求，特別是針對單兵配備的便攜設(shè)備，對體積、功耗、擴(kuò)展性的要求更是嚴(yán)格。 在某手持式設(shè)備的開發(fā)項(xiàng)目中，需要設(shè)計(jì)一塊接口板，要求實(shí)現(xiàn)高達(dá)8個(gè)串行口擴(kuò)展以及能源管理和數(shù)字輸入輸出接口等功能，該接口板與處理器模塊的連接總線采用LPC總線，整個(gè)手持設(shè)備除了對功能有基本的要求以外，對體積及功耗都提出了極高的要求。針對項(xiàng)目的具體設(shè)計(jì)要求，經(jīng)過與傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法的比較，決定采用FPGA來實(shí)現(xiàn)LPC接口及UART控制器功能。 論文的主要目標(biāo)是完成LPC接口的UART控制在FPGA中的實(shí)現(xiàn)。對于各模塊中的關(guān)鍵的功能部分，文中對其實(shí)現(xiàn)都進(jìn)行了詳細(xì)的說明。整個(gè)設(shè)計(jì)全部采用硬件描述語言(HDL)實(shí)現(xiàn)，并且采用了分模塊的設(shè)計(jì)風(fēng)格，具有很好的重用性。 為了在硬件平臺上驗(yàn)證設(shè)計(jì)，還實(shí)做了FPGA驗(yàn)證平臺，并用C語言編寫了測試程序。經(jīng)過驗(yàn)證，該方案完全實(shí)現(xiàn)了接口板的功能要求，并且滿足體積和功耗上的要求，取得了良好的效果。 論文通過采用FPGA作為電路設(shè)計(jì)的核心，以一種新的數(shù)字電路設(shè)計(jì)方法實(shí)現(xiàn)電路功能；旨在通過這種方式，不斷提高設(shè)備的性能并拓展設(shè)計(jì)者思想。
上傳時(shí)間： 2013-05-21
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本論文是以GSM基站系統(tǒng)為對象研究了軟件無線電思想在移動通信中應(yīng)用的可行性，通過構(gòu)造一個(gè)具有開放性、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的通用硬件平臺，用軟件來完成各種功能。 本文首先從整體上介紹了GSM移動通信系統(tǒng)及其實(shí)現(xiàn)過程，通過大量的Matlab仿真詳細(xì)論述了GSM蜂窩通信系統(tǒng)中的語音編碼、信道編碼、交織、加密、調(diào)制等技術(shù)。 其次，文中介紹了GSM信道編碼規(guī)則，其中重點(diǎn)闡述了CRC、卷積碼和交織碼的基本原理和算法實(shí)現(xiàn)，并完成了三者編碼譯碼的軟件設(shè)計(jì)，采用FPGA技術(shù)實(shí)現(xiàn)并驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的正確性。 最后，對GMSK調(diào)制和解調(diào)的原理及特點(diǎn)進(jìn)行論述，并提出了軟件實(shí)現(xiàn)的可行性方案，為下一步的軟件設(shè)計(jì)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。硬件試驗(yàn)平臺是軟件實(shí)現(xiàn)的基礎(chǔ)，因此，文中進(jìn)行了詳細(xì)的分析與設(shè)計(jì)，并給出了部分電路設(shè)計(jì)圖，對相關(guān)課題的研究具有一定的指導(dǎo)意義和參考價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-11
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用戶對寬帶無線接入業(yè)務(wù)、尤其是對于寬帶無線化以及移動化的需求日益增加,使無線寬帶接入技術(shù)WiMAX(World interoperability for Microwave Access,即全球微波接入互操作性技術(shù))應(yīng)運(yùn)而生、迅猛發(fā)展,成為這兩年業(yè)界關(guān)注的焦點(diǎn)。除了通常的互聯(lián)網(wǎng)接入應(yīng)用外,它還將在提供IPTV和VOIP等寬帶業(yè)務(wù)方面取得成功,它還有可能成為一種先進(jìn)的4G蜂窩電話技術(shù)。WiMAX未來將進(jìn)入蜂窩電話、筆記本電腦和機(jī)頂盒等應(yīng)用中。 本文在介紹WiMAX傳輸標(biāo)準(zhǔn)802.16d基礎(chǔ)上,詳細(xì)闡述了WiMAX接收機(jī)中信道解調(diào)芯片中的自動增益控制(Automatic Gain Control,AGC)部分。首先介紹了自動增益控制系統(tǒng)的基本組成和其主要特性指標(biāo),通過對一個(gè)步進(jìn)式AGC的分析,得到AGC模型的輸出公式。然后針對WiMAX接收機(jī)內(nèi)AGC系統(tǒng)中的模數(shù)轉(zhuǎn)換器以及AGC電路進(jìn)行介紹和理論分析。本文采用SPW(Signal Processing WorkSystem)模型對AGC電路基本結(jié)構(gòu)的算法分析,并結(jié)合仿真結(jié)果對AGC電路做了詳盡解說并對參數(shù)進(jìn)行了解釋說明。 最后給出了基于SPW和FPGA(Field Programmable Gate Array)驗(yàn)證的結(jié)果。通過SPW對AGC進(jìn)行了單獨(dú)的性能測試,并結(jié)合整個(gè)系統(tǒng)的性能測試來說明AGC可以和系統(tǒng)的其他模塊協(xié)同工作。在FPGA測試中,可以證明用Verilog實(shí)現(xiàn)后AGC也同樣能較好的工作。 本文實(shí)現(xiàn)的基于導(dǎo)頻的步進(jìn)式的數(shù)字AGC是針對WiMAX系統(tǒng)的自動增益控制電路提出的解決方案。此算法結(jié)合WiMAX系統(tǒng)的傳輸方式,提出的算法具有迅速鎖定信號的特點(diǎn),能夠滿足WiMAX系統(tǒng)的要求。同時(shí),由于各種關(guān)鍵參數(shù)設(shè)計(jì)為寄存器可配的方式,具有很好的靈活性,也就具有了更高的移植性,可以作為一種通用的數(shù)字AGC算法。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著集成電路頻率的提高和多核時(shí)代的到來，傳統(tǒng)的高速電互連技術(shù)面臨著越來越嚴(yán)重的瓶頸問題，而高速下的光互連具有電互連無法比擬的優(yōu)勢，成為未來電互連的理想替代者，也成為科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。目前，由OIF(Optical Intemetworking Forum，光網(wǎng)絡(luò)論壇)論壇提出的甚短距離光互連協(xié)議，主要面向主干網(wǎng)，其延遲、功耗、兼容性等都不能滿足板間、芯片間光互連的需要，因此，研究定制一種適用于板級、芯片級的光互連協(xié)議具有非常重要的研究意義。 本論文將協(xié)議功能分為數(shù)據(jù)鏈路層和物理層來設(shè)計(jì)，鏈路層功能包括了協(xié)議原語設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)幀格式和數(shù)據(jù)傳輸流程設(shè)計(jì)，流量控制機(jī)制設(shè)計(jì)，協(xié)議通道初始化設(shè)計(jì)，錯(cuò)誤檢測機(jī)制設(shè)計(jì)和空閑字符產(chǎn)生、時(shí)鐘補(bǔ)償方式設(shè)計(jì)；物理層功能包含了數(shù)據(jù)的串化和解串功能，多通道情況下的綁定功能，數(shù)據(jù)編解碼功能等。 然后，文章采用FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)技術(shù)實(shí)現(xiàn)了定制協(xié)議的單通道模式。重點(diǎn)是數(shù)據(jù)鏈路層的實(shí)現(xiàn)，物理層采用定制具備其功能的IP(Intellectual Property,知識產(chǎn)權(quán))——RocketIO來實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)的過程中，采用了Xilinx公司的ISE(Integrated System Environment,集成開發(fā)環(huán)境)開發(fā)流程，使用的設(shè)計(jì)工具包括:ISE，ModelSim，Synplify Pro,ChipScope等。 最后，本文對實(shí)現(xiàn)的協(xié)議進(jìn)行了軟件仿真和上扳測試，訪真和測試結(jié)果表明，實(shí)現(xiàn)的單通道模式，支持的最高串行頻率達(dá)到3.5GHz，完全滿足了光互連驗(yàn)證系統(tǒng)初期的要求，同時(shí)由RocketIO的高速串行差分口得到的眼圖質(zhì)量良好，表明對物理層IP的定制是成功的。
標(biāo)簽： FPGA 板級 光互連 協(xié)議研究
上傳時(shí)間： 2013-06-28
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波前處理機(jī)是自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)中實(shí)時(shí)信號處理和運(yùn)算的核心，隨著自適應(yīng)光學(xué)系統(tǒng)得發(fā)展，波前傳感器的采樣頻率越來越高，這就要求波前處理機(jī)必須有更強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力以保證系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。在整個(gè)波前處理機(jī)的工作流程中，對CCD傳來的實(shí)時(shí)圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行實(shí)時(shí)處理是第一步，也是十分重要的一步。如果不能保證圖像處理的實(shí)時(shí)性，那么后續(xù)的處理過程都無從談起。因此，研制高性能的圖像處理平臺，對波前處理機(jī)性能的提高具有十分重要的意義。 論文介紹了本研究課題的背景以及國內(nèi)外圖像處理技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展?fàn)顩r，接著介紹了傳統(tǒng)的專用和通用圖像處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)和模型，并通過分析DSP芯片以及DSP系統(tǒng)的特點(diǎn)，提出了基于DSP和FPGA芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)基于PC機(jī)模式的圖像處理系統(tǒng)，發(fā)揮了DSP和FPGA兩者的優(yōu)勢，能更好地提高圖像處理系統(tǒng)實(shí)時(shí)性能，同時(shí)也最大可能地降低成本。 論文根據(jù)圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)目的、應(yīng)用需求確定了器件的選型。介紹了主要的器件，接著從系統(tǒng)架構(gòu)、邏輯結(jié)構(gòu)、硬件各功能模塊組成等方面詳細(xì)介紹了DSP+FPGA圖像處理系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)，并分析了包括各種參數(shù)指標(biāo)選擇、連接方式在內(nèi)的具體設(shè)計(jì)方法以及應(yīng)該注意的問題。 論文在闡述傳輸線理論的基礎(chǔ)上，在制作PCB電路板的過程中，針對高速電路設(shè)計(jì)中易出現(xiàn)的問題，詳細(xì)分析了高速PCB設(shè)計(jì)中的信號完整性問題，包括反射、串?dāng)_等，說明了高速PCB的信號完整性、電源完整性和電磁兼容性問題及其解決方法，進(jìn)行了一定的理論和技術(shù)探討和研究。 論文還介紹了基于FPGA的邏輯設(shè)計(jì)，包括了圖像采集模塊的工作原理、設(shè)計(jì)方案和SDRAM控制器的設(shè)計(jì)，介紹了SDRAM的基本操作和工作時(shí)序，重點(diǎn)闡述系統(tǒng)中可編程器件內(nèi)部模塊化SDRAM控制器的設(shè)計(jì)及仿真結(jié)果。 論文最后描述了硬件系統(tǒng)的測試及調(diào)試流程，并給出了部分的調(diào)試結(jié)果。 該系統(tǒng)主要優(yōu)點(diǎn)有：實(shí)時(shí)性、高速性。硬件設(shè)計(jì)的執(zhí)行速度，在高速DSP和FPGA中實(shí)現(xiàn)信號處理算法程序，保證了系統(tǒng)實(shí)時(shí)性的實(shí)現(xiàn)；性價(jià)比高。自行研究設(shè)計(jì)的電路及硬件系統(tǒng)比較好的解決了高速實(shí)時(shí)圖像處理的需求。
標(biāo)簽： DSPFPGA 圖像處理 電路板 硬件設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對不同的客戶要求來“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時(shí)幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測成為了可能，同時(shí)由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對不同客戶的需求，這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號處理新技術(shù)，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個(gè)沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來，數(shù)字電源的研究勢頭與日俱增，成果也越來越多。雖然目前中國制造的開關(guān)電源占了世界市場的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計(jì)，并通過測試取得了預(yù)期結(jié)果。測試證明該方案能夠適合本行業(yè)時(shí)代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時(shí)該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國內(nèi)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計(jì)方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電流電壓反饋信號做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號來自主回路的電流取樣，電壓反饋信號來自主回路的電壓采樣。再將這兩個(gè)信號分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時(shí)用來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對各個(gè)模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，并給出了具體的電路圖，同時(shí)寫出了軟件流程圖以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方。整個(gè)系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開關(guān)量檢測、環(huán)境開關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號采集、負(fù)載電壓信號采集、負(fù)載電流信號采集、以及對信號的一階數(shù)字低通濾波。由于整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來控制逆變橋的開關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對數(shù)字化開關(guān)電源和模擬開關(guān)電源做了對比測試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時(shí)也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會隨著使用時(shí)間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動并對系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時(shí)數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時(shí)間以及減少開發(fā)成本與風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前對產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計(jì)要求。但對于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)主控器，提高參考電壓的精度，提高采樣器件的精度等，都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
標(biāo)簽： FPGA DSP 數(shù)字化 開關(guān)電源
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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當(dāng)前，片上系統(tǒng)(SOC)已成為系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的主流技術(shù)。流片風(fēng)險(xiǎn)與費(fèi)用增加、上市時(shí)間壓力加大、產(chǎn)品功能愈加復(fù)雜等因素使得SOC產(chǎn)業(yè)逐漸劃分為IP提供者、SOC設(shè)計(jì)服務(wù)者和芯片集成者三個(gè)層次。SOC設(shè)計(jì)已走向基于IP集成的平臺設(shè)計(jì)階段，經(jīng)過嚴(yán)格驗(yàn)證質(zhì)量可靠的IP核成為SOC產(chǎn)業(yè)中的重要一環(huán)。 GPIB控制器芯片是組建自動測試系統(tǒng)的核心，在測試領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。本人通過查閱大量的技術(shù)資料，分析了集成電路在國內(nèi)外發(fā)展的最新動態(tài)，提出了基于FPGA的自主知識產(chǎn)權(quán)的GPIB控制器IP核的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 本文首先討論了基于FPGA的GPIB控制器的背景意義，接著對FPGA開發(fā)所具備的基本知識作了簡要介紹。文中對GPIB總線進(jìn)行了簡單的描述，根據(jù)芯片設(shè)計(jì)的主要思想，重點(diǎn)在于論述怎樣用FPGA來實(shí)現(xiàn)IEEE-488.2協(xié)議，并詳細(xì)闡述了GPIB控制器的十種接口功能及其狀態(tài)機(jī)的IP核實(shí)現(xiàn)。同時(shí)，對數(shù)據(jù)通路也進(jìn)行了較為細(xì)致的說明。在設(shè)計(jì)的時(shí)候采用基于模塊化設(shè)計(jì)思想，用VerilogHDL語言完成各模塊功能描述，通過Synplifv軟件的綜合，用Modelsim對設(shè)計(jì)進(jìn)行了前、后仿真。最后利用生成的模塊符號采取類似畫電路圖的方法完成整個(gè)系統(tǒng)芯片的lP軟核設(shè)計(jì)，并用EDA工具下載到了FPGA上。 為了更好地驗(yàn)證設(shè)計(jì)思想，借助EDA工具對GPIB控制器的工作狀態(tài)進(jìn)行了軟件仿真，給出仿真結(jié)果，仿真波形驗(yàn)證了GPIB控制器的工作符合預(yù)想。最后，本文對基于FPGA的GPIB控制器的IP核設(shè)計(jì)過程進(jìn)行了總結(jié)，展望了當(dāng)前GPIB控制器設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢，指出了開展進(jìn)一步研究需要做的工作。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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LAMOST(Large Sky Area Multi-Obiect Fiber Spectroscopy Telescope，大天區(qū)面積多目標(biāo)光纖光譜天文望遠(yuǎn)鏡)需要對焦而上的4 000個(gè)光纖定位單元進(jìn)行精確定位，一個(gè)光纖定位單元需要兩個(gè)步進(jìn)電機(jī)來驅(qū)動，即需要對8 000個(gè)電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動控制。如何對這8 000個(gè)電機(jī)進(jìn)行有效的控制，是本文主要的研究內(nèi)容。 本義引入EDA(Electronic Design Automation)，技術(shù)，以FPGA和CAN總線為硬件載體來進(jìn)行設(shè)計(jì)。FPGA相比較于DSP，單片機(jī)而言，具有10管腳多，資源豐富，使用靈活等優(yōu)點(diǎn)，可以存片內(nèi)集成多個(gè)電機(jī)的摔制，這樣對于提高系統(tǒng)的集成度，節(jié)約成本無疑有著很大的幫助。 在電機(jī)的控制當(dāng)中，其失步和過沖會直接影響到系統(tǒng)的精度，所以需要對電機(jī)脈沖頻率加以控制，對于在平穩(wěn)狀態(tài)下能正常工作的電機(jī)，失步往往發(fā)生在啟動停止等脈沖頻率突然發(fā)生改變的時(shí)刻。具體實(shí)現(xiàn)方法是通過實(shí)驗(yàn)找出一條理想的加減速曲線，再將曲線離散化，并把離散化后的加減速分頻系數(shù)存儲在FPGA片內(nèi)ROM里而，當(dāng)電機(jī)運(yùn)行到對應(yīng)的步數(shù)時(shí)，取出分頻系數(shù)來獲取對應(yīng)的運(yùn)行頻率。 在LAMOST觀測中，光纖定位單元的零位是個(gè)很重要的基準(zhǔn)，在每次觀測之前，電機(jī)都要回零，理論上電氣零位和機(jī)械零位在同一點(diǎn)上，如果電氣檢測到達(dá)零位則認(rèn)為已經(jīng)到達(dá)機(jī)械零位位置。但是實(shí)際中由于裝配等一些原因，可能會出現(xiàn)零位短路和零位斷路的情況。零位斷路是指電機(jī)處于機(jī)械零位，但是電氣不能檢測到；零位短路是指電機(jī)不在機(jī)械零位，但是電氣已經(jīng)檢測到處于零位。這兩種情況會造成越界和機(jī)械零位一直被擠壓的后果，有可能會損壞光纖定位單元，為了防止這些情況出現(xiàn)，軟件程序中加入了計(jì)數(shù)器，從而從有效地保護(hù)了光纖定位單元，同時(shí)將這些狀況向上反饋，以便維護(hù)和檢修。 在本文完成之時(shí)，能夠控制驅(qū)動336個(gè)光纖定位單元的小系統(tǒng)已經(jīng)在北京天文臺興隆觀測站實(shí)際投入運(yùn)行，并于2007年5月28日獲得首條光譜，取得了不錯(cuò)的效果。
標(biāo)簽： 步進(jìn)電機(jī)控制 驅(qū)動系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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