隨著中國(guó)二代導(dǎo)航系統(tǒng)的建設(shè)，衛(wèi)星導(dǎo)航的應(yīng)用將普及到各個(gè)行業(yè)，具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的衛(wèi)星導(dǎo)航接收機(jī)的研究與設(shè)計(jì)是該領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在接收機(jī)的設(shè)計(jì)中，對(duì)于成熟技術(shù)將利用ASIC芯片進(jìn)行批量生產(chǎn)，該芯片是專用芯片，一旦制造成型不能改變。但是對(duì)于正在研究的接收機(jī)技術(shù)，特別是在需要利用接收機(jī)平臺(tái)進(jìn)行提高接收機(jī)性能研究時(shí)，利用FPGA通用可編程門陣列芯片是非常方便的。在FPGA上的研究成果，一旦成熟可以很方便的移植到ASIC芯片，進(jìn)行批量生產(chǎn)。本課題就是基于FPGA研究GPS并行捕獲技術(shù)的硬件電路，著重進(jìn)行了其中一個(gè)捕獲通道的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。 GPS信號(hào)捕獲時(shí)間是影響GPS接收機(jī)性能的一個(gè)關(guān)鍵因素，尤其是在高動(dòng)態(tài)和實(shí)時(shí)性要求高的應(yīng)用中或者對(duì)弱GPS信號(hào)的捕獲方面。因此，本文在滑動(dòng)相關(guān)法基礎(chǔ)上引出了基于FFT的并行快速捕獲方法，采用自頂向下的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行總體功能劃分和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并采用自底向上的方法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行功能實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證。 本課題以Xilinx公司的Spartan3E開發(fā)板為硬件開發(fā)平臺(tái)，以ISE9.2i為軟件開發(fā)平臺(tái)，采用Verilog HDL編程實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)。并利用Nemerix公司的GPS射頻芯片NJ1006A設(shè)計(jì)制作了GPS中頻信號(hào)產(chǎn)生平臺(tái)。該平臺(tái)可實(shí)時(shí)地輸出采樣頻率為16.367MHz的GPS數(shù)字中頻信號(hào)。 本課題主要是基于采樣率變換和FFT實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS C/A碼的捕獲。該算法利用平均采樣的方法，將信號(hào)的采樣率降低到1.024 MHz，在低采樣率下利用成熟的1024點(diǎn)FFT IP核對(duì)C/A碼進(jìn)行粗捕，給出GPS信號(hào)的碼相位(精度大約為1/4碼片)和載波的多普勒頻率，符合GPS后續(xù)跟蹤的要求。 同時(shí)，由于FFT算法是以資源換取時(shí)間的方法來(lái)提高GPS捕獲速度的，所以在設(shè)計(jì)時(shí)，合理地采用FPGA設(shè)計(jì)思想與技巧優(yōu)化系統(tǒng)。基于實(shí)用性的要求，詳細(xì)的給出了基于FFT的GPS并行捕獲各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)原理、實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)以及仿真結(jié)果。并達(dá)到降低系統(tǒng)硬件資源，能夠快速、高效地實(shí)現(xiàn)對(duì)GPS C/A碼捕獲的要求。 本研究是導(dǎo)航研究所承擔(dān)的國(guó)家863課題“利用多徑信號(hào)提高GNSS接收機(jī)性能的新技術(shù)研究”中關(guān)于接收機(jī)信號(hào)捕獲算法的一部分，對(duì)接收機(jī)的設(shè)計(jì)具有一定的參考價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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隨著電子工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域需求的增長(zhǎng)，要實(shí)現(xiàn)復(fù)雜程度較高的數(shù)字電子系統(tǒng)，對(duì)數(shù)據(jù)處理能力提出越來(lái)越高的要求。定點(diǎn)運(yùn)算已經(jīng)很難滿足高性能數(shù)字系統(tǒng)的需要，而浮點(diǎn)數(shù)相對(duì)于定點(diǎn)數(shù)，具有表述范圍寬，有效精度高等優(yōu)點(diǎn)，在航空航天、遙感、機(jī)器人技術(shù)以及涉及指數(shù)運(yùn)算和信號(hào)處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對(duì)浮點(diǎn)運(yùn)算的要求主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是速度，即如何快速有效的完成浮點(diǎn)運(yùn)算；二是精度，即浮點(diǎn)運(yùn)算能夠提供多少位的有效數(shù)字。 計(jì)算機(jī)性價(jià)比的提高以及可編程邏輯器件的出現(xiàn)，對(duì)傳統(tǒng)的數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行了變革。FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列)讓設(shè)計(jì)師通過(guò)設(shè)計(jì)芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)電子系統(tǒng)的功能，將傳統(tǒng)的固件選用及電路板設(shè)計(jì)工作放在芯片設(shè)計(jì)中進(jìn)行。FPGA可以完成極其復(fù)雜的時(shí)序與組合邏輯電路功能，適用于高速、高密度，如運(yùn)算器、數(shù)字濾波器、二維卷積器等具有復(fù)雜算法的邏輯單元和信號(hào)處理單元的邏輯設(shè)計(jì)領(lǐng)域。 鑒于FPGA技術(shù)的特點(diǎn)和浮點(diǎn)運(yùn)算的廣泛應(yīng)用，本文基于FPGA將浮點(diǎn)運(yùn)算結(jié)合實(shí)際應(yīng)用設(shè)計(jì)一個(gè)觸摸式浮點(diǎn)計(jì)算器，主要目的是通過(guò)VHDL語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)數(shù)的加減、乘除和開方等基本運(yùn)算功能。 (1)給出系統(tǒng)的整體框架設(shè)計(jì)和各模塊的實(shí)現(xiàn)，包括芯片的選擇、各模塊之間的時(shí)序以及控制、每個(gè)運(yùn)算模塊詳細(xì)的工作原理和算法設(shè)計(jì)流程； (2)通過(guò)VHDL語(yǔ)言編程來(lái)實(shí)現(xiàn)浮點(diǎn)數(shù)的加減、乘除和開方等基本運(yùn)算功能； (3)在Xilinx ISE環(huán)境下，對(duì)系統(tǒng)的主要模塊進(jìn)行開發(fā)設(shè)計(jì)及功能仿真，驗(yàn)證了基于FPGA的浮點(diǎn)運(yùn)算。
標(biāo)簽： FPGA 浮點(diǎn)運(yùn)算器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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擴(kuò)頻通信技術(shù)因?yàn)榫哂休^強(qiáng)的抗干擾、抗噪聲、抗多徑衰落能力、較好的保密性、較強(qiáng)的多址能力和高精度測(cè)量等優(yōu)點(diǎn)，在軍事抗干擾和個(gè)人通信業(yè)務(wù)中得到了很大的發(fā)展。尤其是基于擴(kuò)頻理論的CDMA通信技術(shù)成為國(guó)際電聯(lián)規(guī)定的第三代移動(dòng)通信系統(tǒng)的主要標(biāo)準(zhǔn)化建議后，標(biāo)志著擴(kuò)頻通信技術(shù)在民用通信領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)入了新階段。 近年來(lái)，隨著微電子技術(shù)和電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)技術(shù)的迅速發(fā)展，以FPGA和CPLD為代表的可編程邏輯器件憑借其設(shè)計(jì)方便靈活等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用于數(shù)字信號(hào)處理領(lǐng)域。 本論文正是采用基于FPGA硬件平臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)直接序列擴(kuò)頻通信基帶系統(tǒng)，該系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)涉及擴(kuò)頻通信和有關(guān)FPGA的相關(guān)知識(shí)，以及實(shí)現(xiàn)這些模塊的VHDL硬件描述語(yǔ)言和QuartusⅡ開發(fā)平臺(tái)，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)一個(gè)集成度高、靈活性強(qiáng)、并具有較強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力的擴(kuò)頻通信基帶系統(tǒng)。 本論文中首先對(duì)擴(kuò)頻通信的基礎(chǔ)理論做了探討，著重對(duì)直序擴(kuò)頻的理論進(jìn)行了分析；其次根據(jù)理論分析，設(shè)計(jì)了全數(shù)字直接序列擴(kuò)頻基帶系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，完成了擴(kuò)頻序列的產(chǎn)生、信息碼的輸入和擴(kuò)頻。重點(diǎn)完成了對(duì)基帶擴(kuò)頻信號(hào)的相關(guān)解擴(kuò)和幾種同步捕獲電路的設(shè)計(jì)，將多種專用芯片的功能集成在一片大規(guī)模FPGA芯片上。在論文中列出了部分模塊的VHDL程序，并在QuartusⅡ仿真平臺(tái)上完成各部分模塊的功能仿真。
標(biāo)簽： FPGA 直擴(kuò)通信 同步設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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通信與信息技術(shù)行業(yè)飛速發(fā)展，已成為我國(guó)支柱產(chǎn)業(yè)之一。隨著該行業(yè)的迅速發(fā)展，社會(huì)對(duì)具備實(shí)際動(dòng)手能力人才的需求也不斷增加，高校通信教學(xué)改革勢(shì)在必行。在最初的通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備中每個(gè)實(shí)驗(yàn)獨(dú)立占用一塊硬件資源，隨著EDA技術(shù)的發(fā)展，實(shí)驗(yàn)設(shè)備廠商將CPLD/FPGA技術(shù)作為獨(dú)立的一項(xiàng)實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，加入到通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備中。FPGA技術(shù)具備集成度高、速度快和現(xiàn)場(chǎng)可編程的優(yōu)勢(shì)，適合高集成度和高速的時(shí)序運(yùn)算。本文總結(jié)現(xiàn)有通信原理實(shí)驗(yàn)設(shè)備的優(yōu)缺點(diǎn)，采用FPGA技術(shù)設(shè)計(jì)出集驗(yàn)證性和設(shè)計(jì)性于一體，具備較高的綜合性和系統(tǒng)性的通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。 本系統(tǒng)提供了一個(gè)開放性的硬件、軟件平臺(tái)，從培養(yǎng)學(xué)生實(shí)際動(dòng)手能力出發(fā)，利用FPGA在通用的硬件上實(shí)現(xiàn)所有實(shí)驗(yàn)內(nèi)容。學(xué)生在本系統(tǒng)上除了能完成已固化的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，還可以實(shí)現(xiàn)電子設(shè)計(jì)開發(fā)和驗(yàn)證。這對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)踐能力大有裨益。 本文結(jié)合數(shù)字通信系統(tǒng)基本模型，把基于FPGA的通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)劃分為信號(hào)源模塊、發(fā)送端模塊、信道仿真模塊、接收端模塊和同步模塊幾部分。其中，模擬信號(hào)源采用DDS技術(shù)，能夠生成非常高的頻率精度，可作為任意波形發(fā)生器。發(fā)送端和接收端模塊結(jié)合到一起組成多體制調(diào)制解調(diào)器，形成多頻段、多波形的軟件無(wú)線電系統(tǒng)。載波同步采用全數(shù)字COSTAS環(huán)提取技術(shù)，具備良好的載波跟蹤特性，利用對(duì)載波相位不敏感 的Gardner算法跟蹤位同步信號(hào)。 本文首先介紹了通信原理實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的研究現(xiàn)狀和意義；然后根據(jù)通信系統(tǒng)模型從《通信原理》各個(gè)章節(jié)中提煉出各模塊的實(shí)驗(yàn)內(nèi)容，分別列出各實(shí)驗(yàn)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)模型；繼而根據(jù)各模塊資源需求選取合適FPGA芯片，并給出硬件設(shè)計(jì)方案；最后，給出各模塊在FPGA上具體實(shí)現(xiàn)過(guò)程、系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果及分析。測(cè)試和實(shí)際運(yùn)行結(jié)果表明設(shè)計(jì)方法正確，且功能和技術(shù)指標(biāo)滿足設(shè)計(jì)要求。 關(guān)鍵詞：通信原理，實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，F(xiàn)PGA，DDS，多體制調(diào)制解調(diào)，全數(shù)字COSTAS環(huán)，位同步
標(biāo)簽： FPGA 通信原理 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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互聯(lián)網(wǎng)、移動(dòng)通信、星基導(dǎo)航是21世紀(jì)信息社會(huì)的三大支柱產(chǎn)業(yè)，而GPS系統(tǒng)的技術(shù)水平和發(fā)展歷程代表著全世界衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的發(fā)展?fàn)顩r。目前，我國(guó)已經(jīng)成為GPS的使用大國(guó)，衛(wèi)星導(dǎo)航產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成。然而，我們對(duì)GPS核心技術(shù)(即如何捕獲衛(wèi)星信號(hào)并保持對(duì)信號(hào)的跟蹤)的研究還不夠深入，我國(guó)GPS產(chǎn)品的核心部分多數(shù)還是靠進(jìn)口。因此，對(duì)GPS核心技術(shù)的研究是非常緊迫的。 本文首先介紹了GPS的定位原理，之后闡述了GPS接收機(jī)的基本原理一直接擴(kuò)頻通信和GPS信號(hào)的結(jié)構(gòu)與特性。從這些方面出發(fā)研究接收機(jī)基帶處理器的捕獲與跟蹤設(shè)計(jì)方案。 設(shè)計(jì)過(guò)程中，先詳細(xì)分析了滑動(dòng)相關(guān)的捕獲算法和基于FFT的快速捕獲算法，并利用matlab進(jìn)行了驗(yàn)證。由于前者靈活性好且可捕獲到高精度的碼相位和載波頻率，適合于本文的硬件接收機(jī)，所以本文確定了滑動(dòng)相關(guān)的捕獲方案。 接著分析了跟蹤環(huán)路的特點(diǎn)，跟蹤模塊采用碼跟蹤環(huán)和載波跟蹤環(huán)耦合的方法實(shí)現(xiàn)。由于GPS系統(tǒng)通常工作在非常低的信噪比環(huán)境中，而非相干環(huán)在低信噪比下環(huán)路跟蹤性能較好，所以碼跟蹤環(huán)采用非相干(DDLL)環(huán)實(shí)現(xiàn)。這種跟蹤環(huán)路采用的鑒相器是能量鑒相器，對(duì)數(shù)據(jù)的調(diào)制和載波相位都不敏感，鑒相器不會(huì)產(chǎn)生不確定量。由于輸入信號(hào)存在180°相位翻轉(zhuǎn)，而COSTAS鎖相環(huán)允許數(shù)據(jù)調(diào)制，對(duì)I支路和Q支路信號(hào)的180°相位翻轉(zhuǎn)不敏感，所以載波跟蹤環(huán)采用COSTAS鎖相環(huán)實(shí)現(xiàn)。上述算法在matlab環(huán)境下得到了驗(yàn)證。 基帶處理器電路的主要模塊在Quartus II8.0開發(fā)平臺(tái)上利用VHDL硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)。然后利用EDA仿真工具M(jìn)odelSim-Altera6.1g進(jìn)行了邏輯仿真。本設(shè)計(jì)滿足系統(tǒng)功能和性能的要求，可以直接用于實(shí)時(shí)GPS接收機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，為自主設(shè)計(jì)GPS接收機(jī)奠定了基礎(chǔ)。 最后，由于在弱電磁環(huán)境下，捕獲失鎖后32PPS信號(hào)會(huì)丟失。所以設(shè)計(jì)了一個(gè)能授時(shí)和守時(shí)的算法去得到與GPS時(shí)同步的精確授時(shí)秒信號(hào)。并且實(shí)現(xiàn)了這個(gè)算法。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System—GPS)是新一代衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)，具有全球、全天候、連續(xù)、高精度導(dǎo)航與定位功能，能夠?yàn)閺V大用戶提供精確的三維坐標(biāo)、速度和時(shí)間信息。因此，GPS系統(tǒng)被廣泛地應(yīng)用于生活中的各個(gè)領(lǐng)域。GPS系統(tǒng)用戶主要是各種型號(hào)的接收機(jī)，而捕獲跟蹤技術(shù)是接收機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，同時(shí)也是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)。在GPS接收機(jī)中，導(dǎo)航電文是用戶定位和導(dǎo)航的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，為了得到導(dǎo)航電文必須要對(duì)GPS信號(hào)進(jìn)行捕獲跟蹤。本文詳細(xì)研究了GPS信號(hào)捕獲跟蹤技術(shù)，并進(jìn)行了FPGA設(shè)計(jì)。 @@ 本文首先概述了GPS系統(tǒng)信號(hào)結(jié)構(gòu)和GPS接收機(jī)工作原理，對(duì)GPS信號(hào)調(diào)制機(jī)理進(jìn)行詳細(xì)地闡述，重點(diǎn)分析了C/A碼生成原理和特性。 @@ 其次敘述了GPS信號(hào)捕獲的基礎(chǔ)理論，重點(diǎn)研究時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)捕獲方法，深入分析其算法和性能。用MATLAB中Simulink軟件包搭建了可自由修改參數(shù)的GPS中頻發(fā)生器，并在此平臺(tái)上，對(duì)GPS信號(hào)時(shí)域滑動(dòng)相關(guān)捕獲算法進(jìn)行仿真與分析。 @@ 接著重點(diǎn)研究了GPS信號(hào)跟蹤技術(shù)，系統(tǒng)分析碼跟蹤環(huán)路和載波跟蹤環(huán)路結(jié)構(gòu)框圖以及算法。在碼跟蹤環(huán)路方面，選用并分析了能分離載波的非相干超前滯后碼鎖定環(huán)的工作機(jī)理。在載波跟蹤環(huán)路中選用對(duì)導(dǎo)航電文數(shù)據(jù)相位翻轉(zhuǎn)不敏感的科斯塔斯環(huán)，并用數(shù)學(xué)模型分析GPS信號(hào)的解調(diào)過(guò)程。之后對(duì)整個(gè)跟蹤環(huán)路進(jìn)行MATLAB仿真，結(jié)果表明環(huán)路參數(shù)設(shè)計(jì)滿足要求，并能成功解調(diào)出GPS導(dǎo)航電文。 @@ 最后本文在QuartusII環(huán)境下完成對(duì)GPS信號(hào)捕獲跟蹤系統(tǒng)的FPGA設(shè)計(jì)。根據(jù)對(duì)相關(guān)器硬件結(jié)構(gòu)框架，對(duì)算法中各個(gè)模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明，包括頂層設(shè)計(jì)到CA碼、NCO等重要模塊設(shè)計(jì)，并給出了仿真結(jié)果。 @@關(guān)鍵詞：GPS接收機(jī)；捕獲；跟蹤；MATLAB仿真：FPGA
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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基于51單片機(jī)的高精度紅外測(cè)溫系統(tǒng)設(shè)計(jì)，非接觸式測(cè)溫設(shè)計(jì)。
標(biāo)簽： 51單片機(jī) 高精度 紅外測(cè)溫
上傳時(shí)間： 2013-05-19
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA，F(xiàn)ield Programmable Gate Array)是可編程邏輯器件的一種，它的出現(xiàn)是隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，設(shè)計(jì)與制造集成電路的任務(wù)已不完全由半導(dǎo)體廠商來(lái)獨(dú)立承擔(dān)。系統(tǒng)設(shè)計(jì)師們更愿意自己設(shè)計(jì)專用集成電路(ASIC，Application Specific Integrated Circuit)．芯片，而且希望ASIC的設(shè)計(jì)周期盡可能短，最好是在實(shí)驗(yàn)室里就能設(shè)計(jì)出合適的ASIC芯片，并且立即投入實(shí)際應(yīng)用之中。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地運(yùn)用于通信領(lǐng)域、消費(fèi)類電子和車用電子。 本文中涉及的I/O端口模塊是FPGA中最主要的幾個(gè)大模塊之一，它的主要作用是提供封裝引腳到CLB之間的接口，將外部信號(hào)引入FPGA內(nèi)部進(jìn)行邏輯功能的實(shí)現(xiàn)并把結(jié)果輸出給外部電路，并且根據(jù)需要可以進(jìn)行配置來(lái)支持多種不同的接口標(biāo)準(zhǔn)。FPGA允許使用者通過(guò)不同編程來(lái)配置實(shí)現(xiàn)各種邏輯功能，在IO端口中它可以通過(guò)選擇配置方式來(lái)兼容不同信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)的I/O緩沖器電路。總體而言，可選的I/O資源的特性包括：IO標(biāo)準(zhǔn)的選擇、輸出驅(qū)動(dòng)能力的編程控制、擺率選擇、輸入延遲和維持時(shí)間控制等。 本文是關(guān)于FPGA中多標(biāo)準(zhǔn)兼容可編程輸入輸出電路(Input/Output Block)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，該課題是成都華微電子系統(tǒng)有限公司FPGA大項(xiàng)目中的一子項(xiàng)，目的為在更新的工藝水平上設(shè)計(jì)出能夠兼容單端標(biāo)準(zhǔn)的I/O電路模塊；同時(shí)針對(duì)以前設(shè)計(jì)的I/O模塊不支持雙端標(biāo)準(zhǔn)的缺點(diǎn)，要求新的電路模塊中擴(kuò)展出雙端標(biāo)準(zhǔn)的部分。文中以低壓雙端差分標(biāo)準(zhǔn)(LVDS)為代表構(gòu)建雙端標(biāo)準(zhǔn)收發(fā)轉(zhuǎn)換電路，與單端標(biāo)準(zhǔn)比較，LVDS具有很多優(yōu)點(diǎn)： (1)LVDS傳輸?shù)男盘?hào)擺幅小，從而功耗低，一般差分線上電流不超過(guò)4mA，負(fù)載阻抗為100Ω。這一特征使它適合做并行數(shù)據(jù)傳輸。 (2)LVDS信號(hào)擺幅小，從而使得該結(jié)構(gòu)可以在2.5V的低電壓下工作。 (3)LVDS輸入單端信號(hào)電壓可以從0V到2.4V變化，單端信號(hào)擺幅為400mV，這樣允許輸入共模電壓從0.2V到2.2V范圍內(nèi)變化，也就是說(shuō)LVDS允許收發(fā)兩端地電勢(shì)有±1V的落差。 本文采用0.18μm1.8V/3.3V混合工藝，輔助Xilinx公司FPGA開發(fā)軟件ISE，設(shè)計(jì)完成了可以用于Virtex系列各低端型號(hào)FPGA的IOB結(jié)構(gòu)，它有靈活的可配置性和出色的適應(yīng)能力，能支持大量的I/O標(biāo)準(zhǔn)，其中包括單端標(biāo)準(zhǔn)，也包括雙端標(biāo)準(zhǔn)如LVDS等。它具有適應(yīng)性的優(yōu)點(diǎn)、可選的特性和考慮到被文件描述的硬件結(jié)構(gòu)特征，這些特點(diǎn)可以改進(jìn)和簡(jiǎn)化系統(tǒng)級(jí)的設(shè)計(jì)，為最終的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)打下基礎(chǔ)。設(shè)計(jì)中對(duì)包括20種IO標(biāo)準(zhǔn)在內(nèi)的各電器參數(shù)按照用戶手冊(cè)描述進(jìn)行仿真驗(yàn)證，性能參數(shù)已達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。
標(biāo)簽： FPGA 標(biāo)準(zhǔn) 可編程
上傳時(shí)間： 2013-05-15
上傳用戶：shawvi
現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)的發(fā)展已經(jīng)有二十多年，從最初的1200門發(fā)展到了目前數(shù)百萬(wàn)門至上千萬(wàn)門的單片F(xiàn)PGA芯片。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地應(yīng)用于通信、消費(fèi)類電子和車用電子類等領(lǐng)域，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本上是國(guó)外品牌的天下。 在高密度FPGA中，芯片上時(shí)鐘分布質(zhì)量變的越來(lái)越重要，時(shí)鐘延遲和時(shí)鐘偏差已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。目前，為了消除FPGA芯片內(nèi)的時(shí)鐘延遲，減小時(shí)鐘偏差，主要有利用延時(shí)鎖相環(huán)(DLL)和鎖相環(huán)(PLL)兩種方法，而其各自又分為數(shù)字設(shè)計(jì)和模擬設(shè)計(jì)。雖然用模擬的方法實(shí)現(xiàn)的DLL所占用的芯片面積更小，輸出時(shí)鐘的精度更高，但從功耗、鎖定時(shí)間、設(shè)計(jì)難易程度以及可復(fù)用性等多方面考慮，我們更愿意采用數(shù)字的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎(chǔ)，對(duì)全數(shù)字延時(shí)鎖相環(huán)(DLL)電路進(jìn)行分析研究和設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的模塊電路。 本文作者在一年多的時(shí)間里，從對(duì)電路整體功能分析、邏輯電路設(shè)計(jì)、晶體管級(jí)電路設(shè)計(jì)和仿真以及最后對(duì)設(shè)計(jì)好的電路仿真分析、電路的優(yōu)化等做了大量的工作，通過(guò)比較DLL與PLL、數(shù)字DLL與模擬DLL，深入的分析了全數(shù)字DLL模塊電路組成結(jié)構(gòu)和工作原理，設(shè)計(jì)出了符合指標(biāo)要求的全數(shù)字DLL模塊電路，為開發(fā)自我知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FPGA奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本文先簡(jiǎn)要介紹FPGA及其時(shí)鐘管理技術(shù)的發(fā)展，然后深入分析對(duì)比了DLL和PLL兩種時(shí)鐘管理方法的優(yōu)劣。接著詳細(xì)論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設(shè)計(jì)考慮，給出了全數(shù)字DLL整體架構(gòu)設(shè)計(jì)。最后對(duì)DLL整體電路進(jìn)行整體仿真分析，驗(yàn)證電路功能，得出應(yīng)用參數(shù)。在設(shè)計(jì)中，用Verilog-XL對(duì)部分電路進(jìn)行數(shù)字仿真，Spectre對(duì)進(jìn)行部分電路的模擬仿真，而電路的整體仿真工具是HSIM。 本設(shè)計(jì)采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫(kù)建模，設(shè)計(jì)出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz，工作電壓為1.8V，工作溫度為-55℃～125℃，最大抖動(dòng)時(shí)間為28ps，在輸入100MHz時(shí)鐘時(shí)的功耗為200MW，達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的相應(yīng)指標(biāo)。最后完成了輸出電路設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘占空比調(diào)節(jié)，2倍頻，以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時(shí)鐘分頻等時(shí)鐘頻率合成功能。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 延時(shí)
上傳時(shí)間： 2013-06-10
上傳用戶：yd19890720
自20世紀(jì)90年代以來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)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(jī)保護(hù)和測(cè)控裝置的性能得到大幅提升，以此為基礎(chǔ)的變電站自動(dòng)化系統(tǒng)在我國(guó)的電力系統(tǒng)中得到長(zhǎng)足的發(fā)展和廣泛的應(yīng)用。 @@ 為增加產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，電力系統(tǒng)二次設(shè)備生產(chǎn)廠商緊跟市場(chǎng)需求，將各種具有高性價(jià)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(dòng)化系統(tǒng)的保護(hù)、測(cè)控裝置上，如32位CPU、數(shù)字信號(hào)處理芯片DSP、高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、大容量Flash存儲(chǔ)芯片、可編程邏輯器件CPLD、FPGA等。這些功能強(qiáng)大的器件的應(yīng)用使保護(hù)測(cè)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(shí)，各種成熟的商用嵌入式實(shí)時(shí)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(chǔ)及處理能力更強(qiáng)，性能大幅提高，程序移植升級(jí)更加方便快捷。 @@ 本論文以現(xiàn)階段國(guó)內(nèi)外變電站自動(dòng)化系統(tǒng)測(cè)控技術(shù)為參考，根據(jù)變電站自動(dòng)化系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)和要求，研究一種基于ARM和FPGA技術(shù)并采用嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的高性能測(cè)控裝置，并給出硬軟件設(shè)計(jì)。 @@ 裝置硬件采用模塊化設(shè)計(jì)，按照測(cè)控裝置基本功能設(shè)計(jì)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(jìn)的基于ARM技術(shù)的微處理器AT91RM9200，通過(guò)數(shù)據(jù)、地址總線和其他插件板連接，構(gòu)成裝置的整個(gè)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(shí)現(xiàn)交流采樣的控制，降低了CPU的負(fù)擔(dān)。 @@ 軟件采用Vxworks嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，增加了系統(tǒng)的性能。以任務(wù)來(lái)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(hù)。 @@關(guān)鍵詞：測(cè)控裝置；嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；ARM；現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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