本課題完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)采集器以及IIC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換器部分、通訊部分的電路設計。其中FPGA采用Xilinx公司Spartan-Ⅱ系列的XC2S100芯片，在芯片中嵌入32位軟處理器MicroBlaze;ⅡC總線的模數(shù)轉(zhuǎn)換采用Microchip公司的MCP3221芯片，通訊部分則在FPGA片內(nèi)用VHDL語言實現(xiàn)。通過上述設計實現(xiàn)了“準單片化”的模擬量和數(shù)字量的數(shù)據(jù)采集和處理。 所設計的數(shù)據(jù)采集器可以和結(jié)構(gòu)類似的上位機通訊，本課題完成了在上位機中用VHDL語言實現(xiàn)的通信電路模塊。通過上述兩部分工作，將微處理器、數(shù)據(jù)存儲器、程序存儲器等數(shù)字邏輯電路均集成在同一個FPGA內(nèi)部，形成一個可編程的片上系統(tǒng)。FPGA片外僅為模擬器件和開關量驅(qū)動芯片。FPGA內(nèi)部的硬件電路采用VHDL語言編寫；MCU軟核工作所需要的程序采用C語言編寫。多臺數(shù)據(jù)采集器與服務器構(gòu)成數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。服務器端軟件用VB開發(fā)，既可以將實時采集的數(shù)據(jù)以數(shù)字方式顯示，也可以用更加直觀的曲線方式顯示。 由于數(shù)據(jù)采集器是所有自控類系統(tǒng)所必需的電路模塊，所以一個通用的片上系統(tǒng)設計可以解決各類系統(tǒng)的應用問題，達到“設計復用”(DesignReuse)的目的。采用基于FPGA的SOPC設計的更加突出的優(yōu)點是不必更換芯片就可以實現(xiàn)設計的改進和升級，同時也可以降低成本和提高可靠性。
標簽： FPGA SOPC 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-12
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Reed-Solomon碼(簡稱RS碼)是一種具有很強糾正突發(fā)和隨機錯誤能力的信道編碼方式，在深空通信、移動通信、磁盤陣列以及數(shù)字視頻廣播(DVB)等系統(tǒng)中具有廣泛的應用。 本文簡要介紹了有限域基本運算的算法和常用的RS編碼算法，分析了改進后的Euclid算法和改進后的BM算法，針對改進后的BM算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的譯碼器實現(xiàn)方案并改進了該算法的實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，在譯碼器復雜度和譯碼延時上作了折衷，降低了譯碼器的復雜度并提高了譯碼器的最高工作頻率。在Xilinx公司的Virtex-Ⅱ系列FPGA上設計實現(xiàn)了RS(255,239)編譯碼器，證明了該方案的可行性。
上傳時間： 2013-06-11
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本課題首先研究了常規(guī)的RS譯碼器的算法，確定在關鍵方程的計算中采用一種新改進的BM算法，然后提出了基于復數(shù)基的有限域快速并行乘法器和利用冪指數(shù)相減進行除法計算的有限域除法器，通過這些優(yōu)化方法提高了RS譯碼器的速度，減少了譯碼延時和硬件資源使用，最后利用VHDL硬件描述語言在FPGA上實現(xiàn)了流水線處理的RS(255,223)譯碼器。 本課題實現(xiàn)的RS(255,223)硬件譯碼器的性能在國內(nèi)具有領先水平，對我國以后航天項目高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設計有著很大的意義。
上傳時間： 2013-06-29
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本文對于全并行Viterbi譯碼器的設計及其FPGA實現(xiàn)方案進行了研究，并最終將用FPGA實現(xiàn)的譯碼器嵌入到某數(shù)字通信系統(tǒng)之中。 首先介紹了卷積碼及Viterbi譯碼算法的基本原理，并對卷積碼的糾錯性能進行了理論分析。接著介紹了Viterbi譯碼器各個模塊實現(xiàn)的一些經(jīng)典算法，對這些算法的硬件結(jié)構(gòu)設計進行優(yōu)化并利用FPGA實現(xiàn)，而后在QuartusⅡ平臺上對各模塊的實現(xiàn)進行仿真以及在Matlab平臺上對結(jié)果進行驗證。最后給出Viterbi譯碼模塊應用在實際系統(tǒng)上的誤碼率測試性能結(jié)果。 測試結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達到了工程標準的要求，從而驗證了譯碼器設計的可靠性，同時所設計的基于FPGA實現(xiàn)的全并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽脠龊稀?/p>
上傳時間： 2013-07-30
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數(shù)字電視近年來飛速發(fā)展，它最終取代模擬電視是一個必然趨勢。可編程邏輯技術(shù)以及EDA技術(shù)的升溫也帶來了電子系統(tǒng)設計的巨大變革。本論文將迅速發(fā)展的FPGA技術(shù)應用于數(shù)字電視系統(tǒng)中，研究探討了數(shù)字電視前端系統(tǒng)中的關鍵設備——傳輸流復用器的FPGA建模和實現(xiàn)，以及相關的關鍵技術(shù)。本論文首先介紹了數(shù)字電視的發(fā)展現(xiàn)狀和前景，概述了數(shù)字電視前端系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)與關鍵技術(shù)，以及可編程邏輯技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)勢。然后介紹了數(shù)字電視系統(tǒng)中的重要標準MPEG-2以及傳輸流復用器的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且從理論上闡述了復用器設計的關鍵技術(shù)：PSI重組和PCR調(diào)整。接著詳細說明了如何運用創(chuàng)新思路，采用獨特的硬件架構(gòu)在一片F(xiàn)PGA上實現(xiàn)整個復用器的軟件和硬件系統(tǒng)的方案，并且舉例說明了復用器硬件邏輯設計中所運用的幾個FPGA設計技巧。最后對本文進行總結(jié)，并提出了數(shù)字電視系統(tǒng)中復用器設備未來發(fā)展的設想。本文中介紹的基于SOPC的硬件復用器設計方案，將系統(tǒng)的軟件和硬件集成在一款Altera公司新推出的低成本高密度cyclone系列FPGA上，并且將FPGA設計技巧運用于復用器的硬件邏輯設計中。整個設計方案不但簡化了系統(tǒng)設計，而且實現(xiàn)了穩(wěn)定，高速，低成本，可擴展性強的復用器系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-02
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隨著移動終端、多媒體、Internet網(wǎng)絡、通信，圖像掃描技術(shù)的發(fā)展，以及人們對圖象分辨率，質(zhì)量要求的不斷提高，用軟件壓縮難以達到實時性要求，而且會帶來因傳輸大量原始圖象數(shù)據(jù)帶來的帶寬要求，因此采用硬件實現(xiàn)圖象壓縮已成為一種必然趨勢。而熵編碼單元作為圖像變換，量化后的處理環(huán)節(jié)，是圖像壓縮中必不可少的部分。研究熵編解碼器的硬件實現(xiàn)，具有廣闊的應用背景。本文以星載視頻圖像壓縮的硬件實現(xiàn)項目為背景，對熵編碼器和解碼器的硬件實現(xiàn)進行探討，給出了并行熵編碼和解碼器的實現(xiàn)方案。熵編解碼器中的難點是huffman編解碼器的實現(xiàn)。在設計并行huffman編碼方案時通過改善Huffman編碼器中變長碼流向定長碼流轉(zhuǎn)換時的控制邏輯,避免了因數(shù)據(jù)處理不及時造成數(shù)據(jù)丟失的可能性，從而保證了編碼的正確性。而在實現(xiàn)并行的huffman解碼器時，解碼算法充分利用了規(guī)則化碼書帶來的碼字的單調(diào)性，及在特定長度碼字集內(nèi)碼字變化的連續(xù)性，將并行解碼由模式匹配轉(zhuǎn)換為算術(shù)運算，提高了存儲器的利用率、系統(tǒng)的解碼效率和速度。在實現(xiàn)并行huffman編碼的基礎上，結(jié)合針對DC子帶的預測編碼，針對直流子帶的游程編碼，能夠?qū)D像壓縮系統(tǒng)中經(jīng)過DWT變換，量化，掃描后的數(shù)據(jù)進行正確的編碼。同時，在并行huffman解碼基礎上的熵解碼器也可以解碼出正確的數(shù)據(jù)提供給解碼系統(tǒng)的后續(xù)反量化模塊，進一步處理。在本文介紹的設計方案中，按照自頂向下的設計方法，對星載圖像壓縮系統(tǒng)中的熵編解碼器進行分析，進而進行邏輯功能分割及模塊劃分，然后分別實現(xiàn)各子模塊，并最終完成整個系統(tǒng)。在設計過程中，用高級硬件描述語言verilogHDL進行RTL級描述。利用了Altera公司的QuartusII開發(fā)平臺進行設計輸入、編譯、仿真，同時還采用modelsim仿真工具和symplicity的綜合工具，驗證了設計的正確性。通過系統(tǒng)波形仿真和下板驗證熵編碼器最高頻率可以達到127M，在62.5M的情況下工作正常。而熵解碼器也可正常工作在62.5M，吞吐量可達到2500Mbps，也能滿足性能要求。仿真驗證的結(jié)果表明：設計能夠滿足性能要求，并具有一定的使用價值。
上傳時間： 2013-05-19
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隨著圖像處理和模式識別技術(shù)的進步，基于生物特征的識別技術(shù)成為蓬勃發(fā)展的高技術(shù)之一，根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統(tǒng)計和預測，該領域的收入的年增長率30-50％，到2008年，全球總收入將達到46.39億美元。而基于指紋特征的識別技術(shù)由于其獨特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點，恰好符合了市場的需求。目前指紋識別技術(shù)是生物識別領域中應用最廣泛的識別技術(shù)，也是研究與應用的一個熱點。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當前電子設計領域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成一個基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識別系統(tǒng)對速度的要求。 本文對指紋識別技術(shù)中各個環(huán)節(jié)的算法進行了較為深入的研究，結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點，對算法進行了合理的選擇與優(yōu)化，形成了一套完整的指紋識別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識別系統(tǒng)硬件設計方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個方面： 1、對指紋圖像預處理、后處理和匹配算法進行了改進，提高了算法的性能；設計了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；提出了一套基于特征點匹配的指紋識別算法。實驗結(jié)果表明該算法速度快、誤識率較低、可靠性較高，可以滿足實用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時提升系統(tǒng)的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個單片嵌入式系統(tǒng)，然后以內(nèi)嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設計了一個便攜式指紋識別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設計方案。 3、利用NiosⅡ開發(fā)板對硬件設計方案進行了初步的驗證，實現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進行了算法的移植。 實驗結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設計方案是可行的。基于FPGA的自動指紋識別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴展性方面有著獨特的優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對這一設計繼續(xù)改進的思路和下一步研究的內(nèi)容。
標簽： FPGA 指紋識別 法的研究 硬件實現(xiàn)
上傳時間： 2013-06-07
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本論文首先描述了數(shù)字下變頻基本理論和結(jié)構(gòu),對完成各級數(shù)字信號處理所涉及到的CORDIC、CIC、HB、DA、重采樣等關鍵算法做了適當介紹;然后根據(jù)這些算法提出了基于FPGA實現(xiàn)的結(jié)構(gòu)并進一步給出了性能分析;并且從數(shù)字下變頻的系統(tǒng)層次上考慮了各模塊彼此間的性能制約,從而選擇合理配置、優(yōu)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)以獲得模塊間的性能均衡和系統(tǒng)性能的最優(yōu)化;最后給出了FPGA實現(xiàn)的數(shù)字下變頻器在測試中產(chǎn)生的波形和頻譜,作了測試結(jié)果分析.
標簽： FPGA 數(shù)字下變頻
上傳時間： 2013-05-25
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數(shù)字相關器是無線數(shù)字接收機的重要組成部分,它主要用于對中頻數(shù)字化后的信號進行解調(diào)和同步,從而恢復出原始的基帶數(shù)據(jù).本文的重點是如何高效的實現(xiàn)無線通信接收系統(tǒng)中數(shù)字中頻部分,主要研究如何對MSK信號進行正確、有效、實時的解調(diào),其內(nèi)容包括1.MSK信號簡介及分析,研究其特征,以便有效的對其解調(diào).2.對解調(diào)技術(shù)中涉及的重點模塊,比如NCO、CORDIC算法等做了理論上的介紹與分析.3.MSK信號的數(shù)字解調(diào)技術(shù),比較了各種解調(diào)技術(shù),主要是正交解調(diào)和差分解調(diào),分析了它們的優(yōu)勢和劣勢,并進行了仿真驗證.4.在FPGA中實現(xiàn)了數(shù)字中頻系統(tǒng)的各個關鍵模塊.5.最終的解調(diào)模塊在實際的PCB基板上調(diào)試通過,并應用在實際產(chǎn)品中.
標簽： FPGA 數(shù)字相關器 解調(diào) 系統(tǒng)設計
上傳時間： 2013-06-21
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本文介紹帶有收發(fā)器的全系列40-nmFPGA和ASIC，發(fā)揮前沿技術(shù)優(yōu)勢，在前一代創(chuàng)新基礎上，解決下一代系統(tǒng)難題。
上傳時間： 2013-07-26
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