近年來(lái)，人們對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的需求迅猛增加，促進(jìn)了寬帶無(wú)線通信新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiolexing，OFDM)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種高速寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)中。然而 OFDM 系統(tǒng)相比單載波系統(tǒng)更容易受到頻偏和時(shí)偏的影響，因此如何有效地消除頻偏和時(shí)偏，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)頻同步是 OFDM 系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的技術(shù)。 本文討論了非同步對(duì) OFDM 系統(tǒng)的影響，分析了當(dāng)前用于 OFDM 系統(tǒng)中基于數(shù)據(jù)符號(hào)的同步算法，并簡(jiǎn)單介紹非基于數(shù)據(jù)符號(hào)同步技術(shù)。基于數(shù)據(jù)符號(hào)的同步技術(shù)通過(guò)加入訓(xùn)練符號(hào)或?qū)ьl等附加信息，并利用導(dǎo)頻或訓(xùn)練符號(hào)的相關(guān)性實(shí)現(xiàn)時(shí)頻同步。此算法由于加入了附加信息，降低了帶寬利用率，但同步精度相對(duì)較高，同步捕獲時(shí)間較短。 隨著電子芯片技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (Electronic DesignAutomation，EDA) 技術(shù)和可編程邏輯芯片 (FPGA/CPLD) 的應(yīng)用越來(lái)越受到大家的重視，為此文中對(duì) EDA 技術(shù)和 Altera 公司制造的 FPGA 芯片的原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，還介紹了在相關(guān)軟件平臺(tái)進(jìn)行開發(fā)的系統(tǒng)流程。 論文在對(duì)基于數(shù)據(jù)符號(hào)三種算法進(jìn)行較詳細(xì)的分析和研究的基礎(chǔ)上，尤其改進(jìn)了基于導(dǎo)頻符號(hào)的同步算法之后，利用 Altera 公司的 FPGA 芯片EP1S25F102015 在 OuartusⅡ5.0 工具平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了 OFDM 同步的硬件設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行了軟件仿真。其中對(duì)基于導(dǎo)頻符號(hào)同步的改進(jìn)算法硬件設(shè)計(jì)過(guò)程了進(jìn)行了詳細(xì)闡述。不僅如此，對(duì)于基于 PN 序列幀的同步算法和基于循環(huán)前綴 (Cycle Prefix，CP) 的極大似然 (Maximam Likelihood,ML)估計(jì)同步算法也有具體的仿真實(shí)現(xiàn)。 最后，文章還對(duì)它們進(jìn)行了比較，基于導(dǎo)頻符號(hào)同步設(shè)計(jì)的同步精度比較高，但是耗費(fèi)芯片的資源多，另一個(gè)缺點(diǎn)是沒(méi)有頻偏估計(jì)，因此運(yùn)用受到一定限制。基于 PN 序列幀的同步設(shè)計(jì)使用了最少的芯片資源，但要提取 PN 序列中的信號(hào)數(shù)據(jù)有一定困難。基于循環(huán)前綴的同步設(shè)計(jì)占用了芯片 I/O 腳稍顯多。這幾種同步算法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但可以根據(jù)不同的信道環(huán)境選用它們。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù) 同步的 仿真實(shí)現(xiàn)
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本文進(jìn)行了基于FPGA的GPS直序偽碼擴(kuò)頻接收機(jī)的設(shè)計(jì)和數(shù)字化硬件實(shí)現(xiàn)。論文首先對(duì)GPS衛(wèi)星導(dǎo)航定位系統(tǒng)進(jìn)行了分析，并對(duì)與數(shù)字化接收機(jī)直接相關(guān)聯(lián)的GPS信號(hào)中頻部分結(jié)合實(shí)際系統(tǒng)要求進(jìn)行了設(shè)計(jì)和分析，由此確定了數(shù)字化偽碼捕獲跟蹤接收機(jī)研制的具體要求，之后完成了接收機(jī)中頻數(shù)字化方案設(shè)計(jì)。同時(shí)對(duì)偽碼捕獲跟蹤后端的載波捕獲跟蹤的實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了描述和分析。最后利用EDA工具在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)了GPS數(shù)字化接收機(jī)的偽碼捕獲跟蹤。 受工作環(huán)境的制約，GPS衛(wèi)星接收機(jī)系統(tǒng)首先表現(xiàn)為功率受限系統(tǒng)，接收機(jī)必須滿足在低信噪比條件下工作。同時(shí)接收機(jī)與衛(wèi)星間高動(dòng)態(tài)產(chǎn)生的多普勒頻率，給接收機(jī)實(shí)現(xiàn)快速捕獲帶來(lái)了難度。通過(guò)仿真分析，綜合了實(shí)現(xiàn)難度和性能兩方面因素，針對(duì)小信噪比工作條件提出了改進(jìn)型的序貫偽碼捕獲實(shí)施方案。同時(shí)按照捕獲概率和時(shí)間的要求，對(duì)接收機(jī)偏壓、上、下門限、NCO增益等進(jìn)行了設(shè)計(jì)和仿真分析，確定了捕獲的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方案，偽碼跟蹤采用超前滯后環(huán)方案。捕獲完成后可使本地偽碼與接收偽碼的相對(duì)誤差保持在±1/4碼元范圍內(nèi)，而跟蹤環(huán)路的跟蹤范圍為±4/3碼元，保證了捕獲到跟蹤的可靠銜接，同時(shí)采用可變環(huán)路帶寬措施解決了跟蹤速度和精度的矛盾。 在數(shù)字化實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)中，給出了詳細(xì)的數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方案和分析，這樣在保證工作精度的同時(shí)盡量減少硬件資源的開銷，利用EDA工具，采用Veilog設(shè)計(jì)語(yǔ)言在Xilinx的VirtexII系列的XC2V500fg256的FPGA上完成數(shù)字化接收機(jī)偽碼捕獲跟蹤的實(shí)現(xiàn)，并在其開發(fā)平臺(tái)上對(duì)數(shù)字化接收機(jī)進(jìn)行了仿真驗(yàn)證，在給定的工作條件下達(dá)到了設(shè)計(jì)性能和指標(biāo)要求。
標(biāo)簽： FPGA GPS 中頻 數(shù)字接收機(jī)
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JPEG是聯(lián)合圖像專家組(Joint Picture Expert Group)的英文縮寫，是國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織(ISO)和CCITT聯(lián)合制定的靜態(tài)圖像壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)。JPEG的基于DCT變換有損壓縮具有高壓縮比特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用在數(shù)據(jù)量極大的多媒體以及帶寬資源寶貴的網(wǎng)絡(luò)程序中。 動(dòng)態(tài)圖像的JPEG編解碼處理要求圖像恢復(fù)質(zhì)量高、實(shí)時(shí)性強(qiáng)，本課題就是針對(duì)這兩個(gè)方面的要求展開的研究。該系統(tǒng)由圖像編碼服務(wù)器端和圖像解碼客戶端組成。其中，服務(wù)器端實(shí)時(shí)采集攝像頭傳送的動(dòng)態(tài)圖像，進(jìn)行JPEG編碼，通過(guò)網(wǎng)絡(luò)傳送碼流到客戶端；客戶端接收碼流，經(jīng)過(guò)JPEG解碼，恢復(fù)出原始圖像送VGA顯示。設(shè)計(jì)結(jié)果完全達(dá)到了實(shí)時(shí)性的要求。 本文從系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的角度出發(fā)，首先分析了系統(tǒng)開發(fā)平臺(tái)，介紹FPGA的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及它的設(shè)計(jì)流程和指導(dǎo)原則；然后從JPEG圖像壓縮技術(shù)發(fā)展的歷程出發(fā)，分析JPEG標(biāo)準(zhǔn)實(shí)現(xiàn)高壓縮比高質(zhì)量圖像處理的原理；針對(duì)FPGA在算法實(shí)現(xiàn)上的特點(diǎn)，以及JPEG算法處理的原理，按照編碼和解碼順序，研究設(shè)計(jì)了基于改進(jìn)的DA算法的FDCT和IDCT變換，以及按發(fā)生頻率進(jìn)行優(yōu)化的霍夫曼查找表結(jié)構(gòu)，并且從系統(tǒng)整體上對(duì)JPEG編解碼進(jìn)行簡(jiǎn)化，以提高系統(tǒng)的處理性能。最后，通過(guò)分析Nios嵌入式微處理器可定制特性，根據(jù)SOPC Builder中Avalon總線的要求，把圖像采集，JPEG圖像壓縮和網(wǎng)絡(luò)傳輸轉(zhuǎn)變成用戶自定義模塊，在SOPC Builder下把用戶自定義模塊添加到系統(tǒng)中，由Nios嵌入式軟核的控制下運(yùn)行，在FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)整個(gè)JPEG實(shí)時(shí)圖像編解碼系統(tǒng)(soc)。 在FPGA上實(shí)現(xiàn)硬件模塊化的JPEG算法，具有造價(jià)低功耗低，性能穩(wěn)定，圖像恢復(fù)后質(zhì)量高等優(yōu)點(diǎn)，適用于精度要求高且需要對(duì)圖像進(jìn)行逐幀處理的遠(yuǎn)程微小目標(biāo)識(shí)別和跟蹤系統(tǒng)中以及廣電系統(tǒng)中前期的非線性編輯工作以及數(shù)字電影的動(dòng)畫特技制作，對(duì)降低成本和提高圖像處理速度兩方面都有非常重大的現(xiàn)實(shí)意義。通過(guò)在FPGA上實(shí)現(xiàn)JPEG編解碼，進(jìn)一步探索FPGA在數(shù)字圖像處理上的優(yōu)勢(shì)所在，深入了解進(jìn)行此類硬件模塊設(shè)計(jì)的技術(shù)特點(diǎn)，是本課題的重要學(xué)術(shù)意義所在。
標(biāo)簽： FPGA JPEG 實(shí)時(shí)圖像 編解碼
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在工業(yè)領(lǐng)域中，經(jīng)常需要在產(chǎn)品表面留下永久性的標(biāo)識(shí)，通常作為便于今后追蹤的商標(biāo)、流水號(hào)、日期等等。特別在機(jī)械行業(yè)對(duì)零部件的管理，在市場(chǎng)上需要對(duì)其進(jìn)行識(shí)別和質(zhì)量跟蹤。機(jī)械行業(yè)在零部件上的標(biāo)記打印在追求美觀的同時(shí)，要求有一定的打印速度和打印深度。標(biāo)記打印能夠?yàn)槠髽I(yè)提供產(chǎn)品的可追溯性，更好的貫徹IS09000標(biāo)準(zhǔn)。 由于傳統(tǒng)的標(biāo)記打印在打印效率、美觀以及防偽等方面存在問(wèn)題，不適應(yīng)現(xiàn)代化大生產(chǎn)要求，而激光打印技術(shù)雖然較好的克服了傳統(tǒng)工藝的許多缺點(diǎn)，但激光器在惡劣的生成現(xiàn)場(chǎng)缺乏長(zhǎng)期穩(wěn)定性的工作特點(diǎn)的制約，不能完全滿足生產(chǎn)實(shí)際的需要。為了彌補(bǔ)上述不足，適應(yīng)大批量生產(chǎn)發(fā)展需要，氣動(dòng)標(biāo)記打印技術(shù)成為一種較好的選擇。 本課題在分析了現(xiàn)在市場(chǎng)上存在氣動(dòng)標(biāo)記刻印系統(tǒng)的優(yōu)缺點(diǎn)后，針對(duì)現(xiàn)有的標(biāo)記打印機(jī)打印速度相對(duì)較慢，打印精度相對(duì)較低以及控制軟件不靈活的缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套新的控制方案，使用FPGA作為核心控制器，配合PC機(jī)標(biāo)記打印軟件工作，代替以往PC或單片機(jī)的控制。該方案充分利用了FPGA可以高速并行工作的特點(diǎn)，能夠高精度平穩(wěn)的輸出控制脈沖，使打印過(guò)程平穩(wěn)進(jìn)行。 本文描述了從總體方案設(shè)計(jì)到一些關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)思路和設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，總體方案中提出了整個(gè)控制系統(tǒng)的劃分和關(guān)鍵設(shè)計(jì)指標(biāo)上的考慮。在硬件設(shè)計(jì)方面完成硬件電路設(shè)計(jì)，包括接口電路設(shè)計(jì)和抗干擾設(shè)計(jì)；在設(shè)計(jì)FPGA控制器時(shí)，采用了優(yōu)化后的比較積分直線插補(bǔ)算法使得輸出的插補(bǔ)脈沖均勻穩(wěn)定；采用梯形速率控制算法，克服了速度突變情況時(shí)的失步或過(guò)沖現(xiàn)象；在軟件方面，新開發(fā)了一套PC工業(yè)標(biāo)記系統(tǒng)軟件，采用了多線程技術(shù)和TTF矢量字庫(kù)等技術(shù)。 整套標(biāo)記打印系統(tǒng)經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的運(yùn)行調(diào)試，表現(xiàn)穩(wěn)定，現(xiàn)已經(jīng)試用性投放市場(chǎng)．從生產(chǎn)廠家重慶恒偉精密機(jī)械有限公司和客戶的反饋信息來(lái)看，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，打印速度達(dá)到設(shè)計(jì)指標(biāo)，能夠在256細(xì)分下驅(qū)動(dòng)電機(jī)平穩(wěn)快速運(yùn)動(dòng)，打印精度高，達(dá)到市場(chǎng)領(lǐng)先水平，并且得到客戶充分的肯定。
標(biāo)簽： 工業(yè) 標(biāo)記 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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隨著信號(hào)處理技術(shù)的進(jìn)步和電子技術(shù)的發(fā)展，雷達(dá)信號(hào)偵察接收機(jī)逐漸從模擬體制向數(shù)字體制轉(zhuǎn)變。軟件無(wú)線電概念的提出，促使雷達(dá)偵察接收機(jī)朝大帶寬、全截獲方向發(fā)展，現(xiàn)有的串行信號(hào)處理體制已經(jīng)很難滿足系統(tǒng)要求。FPGA器件的出現(xiàn)，為實(shí)現(xiàn)寬帶雷達(dá)信號(hào)偵察數(shù)字接收機(jī)提供了硬件支持。 本文結(jié)合FPGA芯片特點(diǎn)，在前人研究基礎(chǔ)上，從算法和硬件實(shí)現(xiàn)兩方面，對(duì)雷達(dá)信號(hào)偵察數(shù)字接收機(jī)若干關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究和創(chuàng)新，主要研究?jī)?nèi)容包括以下幾個(gè)方面。 1)給出了基于QuartusII/Matlab和ISE/ModelSim/Matlab的兩種FPGA設(shè)計(jì)聯(lián)合仿真技術(shù)。這種聯(lián)合仿真技術(shù)，大大提高了基于FPGA的雷達(dá)信號(hào)偵察數(shù)字接收機(jī)的設(shè)計(jì)效率。 2)給出了一種基于FFT/IFFT的寬帶數(shù)字正交變換算法，并將該算法在FPGA中進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)可對(duì)600MHz帶寬內(nèi)的輸入信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)正交變換。 3)提出了一種全并行結(jié)構(gòu)FFT的FPGA實(shí)現(xiàn)方案，并將其在FPGA芯片中進(jìn)行了硬件實(shí)現(xiàn)，設(shè)計(jì)能夠在一個(gè)時(shí)鐘周期內(nèi)完成32點(diǎn)并行FFT運(yùn)算，滿足了數(shù)字信道化接收機(jī)對(duì)數(shù)據(jù)處理速度的要求。 4)提出了一種自相關(guān)信號(hào)檢測(cè)FPGA實(shí)現(xiàn)方案，通過(guò)改變FIFO長(zhǎng)度改變自相關(guān)運(yùn)算點(diǎn)數(shù)，實(shí)現(xiàn)了弱信號(hào)檢測(cè)。提出通過(guò)二次門限處理來(lái)消除檢測(cè)脈沖中的毛刺和凹陷，降低了虛警概率，提高了檢測(cè)結(jié)果的可靠性。 5)在單通道自相關(guān)信號(hào)檢測(cè)算法基礎(chǔ)上，提出采用三路并行檢測(cè)，每路采用不同的相關(guān)點(diǎn)數(shù)和檢測(cè)門限，再綜合考慮三路檢測(cè)結(jié)果，得到最終檢測(cè)結(jié)果。給出了算法FPGA實(shí)現(xiàn)過(guò)程，并對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了聯(lián)合時(shí)序仿真，提高了檢測(cè)性能。 6)給出了一種利用FFT變換后的兩根最大譜線進(jìn)行插值的快速高精度頻率估計(jì)方法，并將該算法在FPGA硬件中進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。通過(guò)利用FFT運(yùn)算后的實(shí)/虛部最大值進(jìn)行插值，降低了硬件資源消耗、縮短了運(yùn)算延遲。 7)結(jié)合4)、5)、6)中的研究成果，完成了對(duì)雷達(dá)脈沖信號(hào)到達(dá)時(shí)間、終止時(shí)間、脈沖寬度和脈沖頻率的估計(jì)，最終在一塊FPGA芯片內(nèi)實(shí)現(xiàn)了一個(gè)精簡(jiǎn)的雷達(dá)信號(hào)偵察數(shù)字接收機(jī)，并在微波暗室中進(jìn)行了測(cè)試。
標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號(hào) 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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本文介紹了一種用單片機(jī)AT89C2501 來(lái)控制的樓宇直按可視對(duì)講門鈴系統(tǒng)的工作原理，并給出了其完整的硬件電路和軟件的設(shè)計(jì)方案與實(shí)現(xiàn)方法。關(guān)鍵詞：可視對(duì)講門鈴；單片機(jī)；音頻和視頻信號(hào)城
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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由于旋轉(zhuǎn)變壓器的高精度高可靠性等特點(diǎn)，廣泛的應(yīng)用于如航空、航天、船舶、兵器、雷達(dá)、通訊等領(lǐng)域。旋轉(zhuǎn)變壓器輸出模擬量交流信號(hào)，經(jīng)過(guò)數(shù)字處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字角度信號(hào)才能進(jìn)入計(jì)算機(jī)或其他控制系統(tǒng)，而這種數(shù)字處理比較復(fù)雜，采用專用的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片想達(dá)到理想的精度通常需要較高的成本，限制了它在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。傳統(tǒng)的角測(cè)量系統(tǒng)面臨的問(wèn)題有：體積、重量、功耗偏大，調(diào)試、誤差補(bǔ)償試驗(yàn)復(fù)雜，費(fèi)用較高。 現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)是近年來(lái)迅速發(fā)展起來(lái)的新型可編程器件。隨著它的不斷應(yīng)用和發(fā)展，也使電子設(shè)計(jì)的規(guī)模和集成度不斷提高。同時(shí)也帶來(lái)了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想的不斷推陳出新。 本文的目的是研究利用FPGA實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器的硬件解碼算法，設(shè)計(jì)基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼系統(tǒng)。 在本文所設(shè)計(jì)的系統(tǒng)中，通過(guò)FPGA芯片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵(lì)信號(hào)，再控制A/D轉(zhuǎn)換器對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的模擬信號(hào)的數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣和轉(zhuǎn)換，并對(duì)轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波處理，使用基于CORDIC算法流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的反正切函數(shù)模塊解算出偏轉(zhuǎn)角θ，最后通過(guò)串行口將解算的偏差角數(shù)據(jù)輸出。本文還分析了該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因和提高系統(tǒng)精度的方法。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本文所設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼器的硬件組成和軟件實(shí)現(xiàn)基本能夠較精確的完成上述的信號(hào)轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)運(yùn)算。
標(biāo)簽： FPGA 旋轉(zhuǎn)變壓器 解碼 算法
上傳時(shí)間： 2013-05-23
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隨著城市居民住房的發(fā)展，樓房用表需求量不斷增大，傳統(tǒng)的把多個(gè)電能表掛在一起的計(jì)量方式越來(lái)越顯出它的弊端；即體積大，成本高，工程造價(jià)高，不利于新型住房的集中用電管理。多用戶、多功能智能電表不僅能很好地解決上述問(wèn)題，還能實(shí)現(xiàn)很多智能化的功能。 多用戶多功能智能電能表可同時(shí)計(jì)量48戶居民的用電量。該電能表采用2塊LPC2294控制，以完成數(shù)據(jù)的通信和采集；采用2塊ARM，以減輕CUP的負(fù)擔(dān)，提高系統(tǒng)的多功能化和智能化。相對(duì)于單用戶電表，多用戶電表有多達(dá)32路以上通道，采用同一系統(tǒng)進(jìn)行分時(shí)處理，該系統(tǒng)采用12位A／D轉(zhuǎn)換芯片AD8364，能保證數(shù)據(jù)采集的精度和速度。上位機(jī)還能實(shí)現(xiàn)與銀聯(lián)系統(tǒng)聯(lián)網(wǎng)，可遠(yuǎn)程控制用戶的用電。多用戶、多功能電能表在靈活性、多功能化、智能化、精度等方面都有優(yōu)勢(shì)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：葉山豪
人體血液成份的無(wú)創(chuàng)檢測(cè)是生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域尚未攻克的前沿課題之一，動(dòng)態(tài)光譜法在理論上克服了其它檢測(cè)方法難以逾越的障礙——個(gè)體差異和測(cè)量條件對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)光譜檢測(cè)，其關(guān)鍵在于采集多波長(zhǎng)的光電容積脈搏波信號(hào)，并對(duì)其進(jìn)行處理。針對(duì)動(dòng)態(tài)光譜檢測(cè)中信號(hào)微弱、信噪比低、處理數(shù)據(jù)量大的特點(diǎn)，本文設(shè)計(jì)了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的動(dòng)態(tài)光譜數(shù)據(jù)采集與預(yù)處理系統(tǒng)，提高檢測(cè)精度，采集出滿足動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)提取要求的光電脈搏波；并對(duì)動(dòng)態(tài)光譜頻域提取法的核心算法FFT的FPGA實(shí)現(xiàn)進(jìn)行研究。 課題提出用高靈敏度的面陣CCD攝像頭替代常規(guī)光柵光譜儀中的光電接收器，實(shí)現(xiàn)對(duì)多波長(zhǎng)的光電容積脈搏波的檢測(cè)。結(jié)合面陣CCD的二維圖像特點(diǎn)，采用信號(hào)累加法去除噪聲，提高信號(hào)的信噪比。 創(chuàng)新性的提出一種不同于以往的信號(hào)累加方法——將處于同一行的視頻信號(hào)在采樣過(guò)程中直接累加，然后再進(jìn)行傳輸和存儲(chǔ)。不同于幀累加和異行累加，這種同行累加方式不但大大的提高了信號(hào)的信噪比，同時(shí)減小了數(shù)據(jù)的傳輸速度和傳輸量，降低了對(duì)存儲(chǔ)器容量的要求，改善了動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)檢測(cè)系統(tǒng)的性能。 針對(duì)面陣CCD攝像頭輸出的復(fù)合視頻信號(hào)的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)視頻信號(hào)解調(diào)電路，得到高速、高精度的數(shù)字視頻信號(hào)和準(zhǔn)確的視頻同步信號(hào)，用于后續(xù)的視頻信號(hào)采集與處理。 根據(jù)動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)檢測(cè)和視頻信號(hào)采集的要求，選擇可編程邏輯器件FPGA作為硬件平臺(tái)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA和面陣CCD攝像頭的光電脈搏波采集與預(yù)處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了視頻信號(hào)的精確定位，通過(guò)光譜信號(hào)的高速同行累加，實(shí)現(xiàn)了光電脈搏波信號(hào)的高精度檢測(cè)。系統(tǒng)采用基于FPGA的Nios II嵌入式處理器系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)其應(yīng)用程序的開發(fā)，可靠的實(shí)現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集、傳輸和存儲(chǔ)，提高了系統(tǒng)的集成度，降低了開發(fā)成本。 為實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)的頻域提取，研究了基于FPGA的FFT實(shí)現(xiàn)方案，對(duì)各關(guān)鍵模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，為動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)的進(jìn)一步處理打下良好的基礎(chǔ)。 最后，通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集的正確性和信號(hào)預(yù)處理的可行性，得到了符合動(dòng)態(tài)光譜信號(hào)提取要求的脈搏波信號(hào)。
標(biāo)簽： 動(dòng)態(tài) 光譜數(shù)據(jù)采集 預(yù)處理
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：cknck
數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號(hào)與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時(shí)也是軟件無(wú)線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)以及無(wú)線基站系統(tǒng)中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。為了能夠滿足目前對(duì)軟件無(wú)線電接收機(jī)自適應(yīng)性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺(tái)上設(shè)計(jì)SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過(guò)FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設(shè)計(jì)，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可調(diào)試性。 在時(shí)序數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)上，充分利用FPGA中豐富的時(shí)序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計(jì)數(shù)器等，能夠方便的完成對(duì)系統(tǒng)輸入輸出時(shí)鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對(duì)各處時(shí)序延時(shí)進(jìn)行修正。 在存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)上，采用FPGA片內(nèi)存儲(chǔ)器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時(shí)進(jìn)行設(shè)置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。 在傳輸接口設(shè)計(jì)上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過(guò)FPGA中的宏功能模塊和IP資源實(shí)現(xiàn)了對(duì)這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進(jìn)行切換。 在系統(tǒng)工作過(guò)程控制上，通過(guò)VB程序編寫了應(yīng)用于PC端的上層控制軟件。并通過(guò)并行接口實(shí)現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機(jī)上完成對(duì)系統(tǒng)工作過(guò)程的控制和工作模式的選擇。 在系統(tǒng)調(diào)試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實(shí)時(shí)準(zhǔn)確的驗(yàn)證了在系統(tǒng)整個(gè)傳輸過(guò)程中數(shù)據(jù)的正確性和時(shí)序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測(cè)FPGA中眾多待測(cè)引腳的難度。 本文第四章針對(duì)FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對(duì)每個(gè)模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時(shí)，文中還在其它章節(jié)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、并行接口設(shè)計(jì)、PCI接口設(shè)計(jì)、PC端控制軟件設(shè)計(jì)以及用于調(diào)試過(guò)程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對(duì)系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測(cè)試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計(jì)圖、實(shí)物圖及注釋詳細(xì)的相關(guān)源程序清單。
標(biāo)簽： FPGA 控制 高速數(shù)據(jù) 采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-09
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