逆變器在自動控制系統、電機交流調速、電力變換以及電力系統控制中都起著重要的作用;各系統對逆變器的性能需求也越來越高。PWM控制多重逆變器正是基于這些需求,實現可變頻、調壓、調相、低諧波、高穩定性的解決方案。 PWM控制逆變器通過對每個脈沖寬度進行控制,以達到控制輸出電壓和改善輸出波形的目的;多重逆變器則是把幾個矩形波逆變器的輸出組合起來起來形成階梯波,從而消除諧波;PWM控制多重逆變器綜合上述兩種技術的特點,非常適合于應用在對諧波、電壓輸出及穩定性要求比較高的場合。電力半導體技術和集成電路技術的快速發展,使得多重逆變器的控制、實現成為可能。 本文首先分析風力發電系統對逆變器的要求,從多重逆變器理論和PWM逆變器理論出發,提出同步式PWM控制電壓型串聯多重逆變器系統解決方案。本方案也可以應用在逆變電源、交流電機調速及電力變換領域中。 文中建立了一個多重逆變器的PWM控制算法模型。該算法可完成頻率、相位、幅值可調的多重逆變器的PWM控制,且能完成逆變器故障運行下的保護與告警。并在MATLAB/SIMULINK環境下對算法模型進行仿真與分析。 在比較了現有PWM發生解決方案的基礎上,本文提出了一個基于FPGA(可編程邏輯陣列)的多重逆變器PWM控制系統實現方案。并給出一個主要由FPGA、ADC/DAC、驅動與保護電路、逆變器主回路及其他外圍電路構成的多重逆變器系統解決方案。實驗結果表明,此方案系統結構簡單、可行,很好完成上述多重逆變器的PWM控制算法。
上傳時間: 2013-06-28
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ISO和ITU-T制定的一系列視頻編碼國際標準的推出,開創了視頻通信和存儲應用的新紀元。從H.261視頻編碼建議,到H.262/3、MPEG-1/2/4等都有一個共同的不斷追求的目標,即在盡可能低的碼率(或存儲容量)下獲得盡可能好的圖像質量。 本課題的研究建立在目前主流的壓縮算法的基礎上,綜合出各種標準中實現途徑的共性和優勢,將算法的主體移植于FPGA(FieldProgrammableGateArray)平臺上。憑借該種類嵌入式系統配置靈活、資源豐富的特點,建立一個可重構的內核處理模塊。進一步的完善算法(運算速度、精度)和外圍系統后,就可作為專用視頻壓縮編碼器進行門級電路設計的原型,構建一個片上可編程的獨立系統。 編碼器設計有良好的應用前景,通過使用離散余弦變換和熵編碼,對運動圖像從空間上進行壓縮編碼,使得編碼后的數據流適合于傳輸、通信、存儲和編輯等方面的要求。同時,系統的設計將解碼的工作量大幅度降低,功能模塊在作適當的改動后可為解碼器的參考設計使用。 研究所涉及的各功能模塊都進行了系統性的仿真和綜合,滿足工程樣機的前期研發需要。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著空間科學任務的增加,需要處理的空間科學數據量激增,要求建立一個高速的空間數據連接網絡.高速復接器作為空間飛行器星上網絡的關鍵設備,其性能對整個空間數據網絡的性能起著重要影響.該文闡述了利用先入先出存儲器FIFO進行異步速率調整,應用VHDL語言和可編程門陣列FPGA技術,對多個信號源數據進行數據打包、信道選通調度和多路復接的方法.設計中,用VHDL語言對高速復接器進行行為級建模,為了驗證這個模型,首先使用軟件進行仿真,通過編寫testbench程序模擬FIFO的動作特點,對程序輸入信號進行仿真,在軟件邏輯仿真取得預期結果后,繼續設計硬件電路,設計出的實際電路實現了將來自兩個不同速率的信源數據(1394總線數據和1553B總線數據)復接成一路符合CCSDS協議的位流業務數據.在實驗調試中對FPGA的輸出數據進行檢驗,同時對設計方法進行驗證.驗證結果完全符合設計目標.應用硬件可編程邏輯芯片FPGA設計高速復接器,大幅度提高了數據的復接速率,可應用于未來的星載高速數據系統中,能夠完成在軌系統的數據復接任務.
上傳時間: 2013-07-17
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本文研制的數據采集器,用于采集導彈過載模擬試車臺的各種參數,來評價導彈在飛行過程中的性能,由于試車臺是高速旋轉體,其工作環境惡劣,受電磁干擾大,而且設備要求高,如果遇到設備故障或設備事故,其損失相當巨大,保證設備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數字通信技術的基礎上,選用了基于現場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調制(PCM)通信實現多路數據采集器的設計,其優點是FPGA技術在數據采集器中可以進行模塊化設計,增加了系統的抗干擾性、靈活性和適應性,并且可以將整個PCM通信系統設計成可編程序系統,用戶只要稍加變更程序,則系統的被測路數、幀結構、碼速率、標度等均可改變以適應任何場合。并且采用合理的糾錯和加密編碼能夠實現數據在傳輸工程中的完整性和安全性。 通過對PCM通信的特點研究,研制了一套集采集與傳輸的系統。文章給出了各個模塊的具體建模與設計,系統采用的是FPGA技術來實現數據采集和信號處理,采用VHDL實現了數字復接器和分接器、編解碼器、調制與解調模塊的建模與設計。采用基于NiosII實現串口通訊,構建了實時性和準確性通信網絡,實現了數據的采集。 測試數據和數據采集的實驗結果證明,采用FPGA技術實現PCM信號的編碼、傳輸、解碼,能夠有較強的抗干擾性、抗噪聲性能好、差錯可控、易加密、易與現代技術結合,并且誤碼率較低,要遠遠優于傳統的方法。
上傳時間: 2013-04-24
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電臺廣播在我們的社會生活中占有重要的地位。隨著我國廣播事業的發展,對我國廣播業開發技術、信號的傳輸質量和速度提出了更高更新的要求,促使廣播科研人員不斷更新現有技術,以滿足人民群眾日益增長的需求。 本論文主要分析了現行廣播發射臺的數字廣播激勵器輸入接口的不足之處,根據歐洲ETS300799標準,實現了一種激勵器輸入接口的解決方案,這種方案將復接器送來的ETI(NA,G704)格式的碼流轉換成符合ETS300799標準ETI(NI)的標準碼流,并送往后面的信道編碼器。ETI(NA,G704)格式與現行的ETI(NI,G703)格式相比,主要加入了交織和RS糾錯編碼,使得信號抗干擾能力大大加強,提高了節目從演播室到發射臺的傳輸質量,特別是實時直播節目要求信號質量比較好時具有更大的作用。 本論文利用校驗位為奇數個的RS碼,對可檢不可糾的錯誤發出報警信號,通過其它方法替代原有信號,對音質影響不大,節省了糾正這個錯誤的資源和開發成本。 同時,我們采用FPGA硬件開發平臺和VHDL硬件描述語言編寫代碼實現硬件功能,而不采用專用芯片實現功能,使得修改電路和升級變得異常方便,大大提高了開發產品的效率,降低了成本。 經過軟件仿真和硬件驗證,本系統已經基本實現了預想的功能,擴展性較好,硬件資源開銷較小,具有實用價值。
上傳時間: 2013-07-15
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本課題對DQPSK調制解調技術的FPGA實現進行了比較全面的研究,利用DQPSK調制技術實現了碼速200Kbps的調制器。調制載頻3.2MHz、帶寬180KHz、帶外抑制大于45dB,調制器設計達到預定要求。解調器硬件完成,軟件未全部實現,但完成了CIC濾波器、載波跟蹤環、位定時同步、并串轉換等幾個關鍵模塊的設計。對解調器做了實驗測試,驗證了相關模塊設計的正確性,解調器中重要的載波同步功能已能實現。 在本文中,主要介紹了DQPSK調制解調技術的FPGA實現。著重對差分編解碼、成形濾波器、Costas載波跟蹤環以及CIC濾波器進行了詳細敘述,對硬件設計則做了簡要的說明,給出了主要電路圖和實物圖。 在重要設計環節上,文中進行了比較細致的Matlab仿真及System View仿真,并給出了相關分析與說明。最后,采用VHDL 硬件描述語言對系統進行了設計與實現。文中對位定時同步以及CIC濾波器的可變速設計做了創新與改進。
上傳時間: 2013-05-22
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當代科學技術突飛猛進,極大促進了自動識別技術的發展——條形碼、光學字符識別、磁條(卡)、工C卡、語音識別、視覺識別、RFID等,其中,RFID無疑是最為前沿的自動識別技術,是一種非接觸式的識別技術;同時,隨著另外一項技術——嵌入式技術的飛速發展,機構小巧、性能優越、價格便宜、操作簡便的手持式數據自動讀寫設備發展尤為迅速。具體說來,一款好的手持式RFID讀寫器適用于工作現場,可以供工作人員對現場物品信息進行自動收集,而隨著嵌入式操作系統和網絡技術的應用,使讀寫器不僅有數據采集功能,而且可以對數據進行分析以供管理決策。在這其中,操作系統、芯片、總線、接口技術成為讀寫器的內核,嵌入式系統成為技術的代表。 隨著嵌入式操作系統(如linux、wirice.net)的出現,使得軟件開發人員在嵌入式系統和普通pc機上進行應用軟件開發不會感到太大的差別(借助于交叉開發環境,即在pc機上編譯連接,但生成的是目標機代碼)。但是,對于那些應用軟件開發者,往往對某一行業軟件開發比較熟悉卻對硬件有些陌生,熟悉硬件原理(嵌入式處理器架構、部件工作原理等)恰恰是構建一個嵌入式系統所必須的。因此,構建一個性能穩定、持續工作時間長、完善數據接口、方便讀寫器接口的手持式設備成為了當今一個比較熱門的技術領域。本項目就是根據以上事實,先分析了國內外研究現狀,再根據項目需求、生產成本以及RFID應用開發者的要求,決定采用以ARM920T為內核的$3C2410為嵌入式處理器、微軟公司力推的wiIice.net為嵌入式操作系統,設計開發了供RFID應用軟件開發者使用的手持式RFID讀寫器。針對手持式設備的特點和實際要求,對讀寫器軟硬件系統整體結構進行了規劃,完成了時鐘電路、nand flash存儲器接口電路、SDRAM電路、串行接口電路、RFID讀寫模塊接口電路、USB接口電路、無線通信模塊接口電路、LCD/觸摸屏接口電路的設計,并開發了讀寫器的二次發API;在wince.net平臺下,利用platform builder工具定制了適于讀寫器的操作系統,實現了嵌入式操作系統的設計,最后對整個系統進行了測試。
上傳時間: 2013-06-21
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LDPC(低密度奇偶校驗碼)編碼是提高通信質量和數據傳輸速率的關鍵技術。LDPC碼應用于實際通信系統是本課題的研究重點。實際通信要求在LDPC碼長盡量短、碼率盡量高及硬件可實現的前提下,結合連續相位MSK調制,滿足歸一化信噪比SNR=2dB時,系統誤碼率低于10-4。根據課題背景,本文主要研究基于FPGA的LDPC編碼器設計與實現。 LDPC碼的編碼復雜度往往與其幀長的平方成正比,編碼復雜度大,成為編碼硬件實現的一個障礙;論文針對實際系統的預期指標,通過對多種矩陣構造算法的預選方案及影響LDPC碼性能參數仿真分析,基于1/2碼率,1024和2048兩種幀長,設計了三種編碼器的備選方案,分別為直接下三角編碼器,串行準循環編碼器和二階準循環編碼器。 對于每種編碼器,分別設計了其整體結構,并對每種編碼器的功能模塊進行深入研究,設計完成后利用第3方軟件MODELSIM對編碼器進行了時序仿真;根據時序仿真結果和綜合報告對三種編碼方案進行比較,最終選擇串行準循環編碼器作為硬件實現的編碼方案。 最后,在FPGA中硬件實現了串行準循環編碼器并對其進行測試,利用MATLAB仿真程序和串口通信工具最終驗證了這種編碼器的正確性和硬件可實現性。
上傳時間: 2013-08-02
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H.264/AVC是ITU與ISO/IEC(International Standard Organization/Intemational Electrotechnical Commission國際標準化組織/國際電工委員會)聯合推出的活動圖像編碼標準。作為最新的國際視頻編碼標準,H.264/AVC與MPEG-4、H.263等視頻編碼標準相比,性能有了很大提高,并已在流媒體、數字電視、電話會議、視頻存儲等諸多領域得到廣泛的應用。基于上下文的自適應二進制算術編碼(Conrext-based Adaptive Binary Arithmetic Coding,CABAC)是H.264/AVC的兩個熵編碼方案之一,相對于另一熵編碼方案-CAVLC(基于上下文的自適應可變長編碼),CABAC具有更高的數據壓縮率:在同等編碼質量下要比CAVLC提高10%~15%的壓縮率。CABAC能實現很高的數據壓縮率,但這是以增加實現的復雜性為代價的。在已有的硬件實現方法上,CABAC的解碼效率并不高。 論文在深入研究CABAC解碼算法及其實現流程,并在仔細分析了H.264/AVC碼流結構的基礎上,總結出了影響CABAC解碼效率的各個環節,并以此為出發點,對CABAC解碼所需中的各個功能模塊進行了優化設計,設計出一種新的CABAC解碼器結構,相對于一般的CABAC解碼器,它的解碼效率得到了顯著提高。論文針對影響CABAC解碼過程的"瓶頸"問題一多次訪問存儲部件影響解碼速率,提出了新的存儲組織方式,并根據CABAC的碼流結構特性,采用4個子解碼器級聯的方式來進一步提高解碼速率。 最后,用Verilog語言對所設計的CABAC解碼器進行了描述,用EDA軟件對其進行了仿真,并在FPGA上驗證了其功能,結果顯示,該CABAC解碼器結構顯著提高了解碼效率,能夠滿足高檔次實時通訊的要求。
上傳時間: 2013-07-03
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H.264/AVC是ITU-T和ISO聯合推出的新標準,采用了近幾年視頻編碼方面的先進技術,以較高編碼效率和網絡友好性成為新一代國際視頻編碼標準。 本文以實現D1格式的H.264/AVC實時編碼器為目標,作者負責系統架構設計,軟硬件劃分以及部分模塊的硬件算法設計與實現。通過對H.264/AVC編碼器中主要模塊的算法復雜度的評估,算法特點的分析,同時考慮到編碼器系統的可伸縮性,可擴展性,本文采用了DSP+FPGA的系統架構。DSP充當核心處理器,而FPGA作為協處理器,針對編碼器中最復雜耗時的模塊一運動估計模塊,設計相應的硬件加速引擎,以提供編碼器所需要的實時性能。 H.264/AVC仍基于以前視頻編碼標準的運動補償混合編碼方案,其中一個主要的不同在于幀間預測采用了可變塊尺寸的運動估計,同時運動向量精度提高到1/4像素。更小和更多形狀的塊分割模式的采用,以及更加精確的亞像素位置的預測,可以改善運動補償精度,提高圖像質量和編碼效率,但同時也大大增加了編碼器的復雜度,因此需要設計專門的硬件加速引擎。 本文給出了1/4像素精度的運動估計基于FPGA的硬件算法設計與實現,包括整像素搜索,像素插值,亞像素(1/2,1/4)搜索以及多模式選擇(支持全部七種塊分割模式)。設計中,將多處理器技術和流水線技術相結合,提供高性能的并行計算能力,同時,采用合理的存儲器組織結構以提供高數據吞吐量,滿足運算的帶寬要求,并使編碼器具有較好的可伸縮性。最后,在Modelsim環境下建立測試平臺,完成了對整個設計的RTL級的仿真驗證,并針對Altera公司的FPGA芯片stratixⅡ系列的EP2S60-4器件進行優化,從而使工作頻率最終達到134MHz,分析數據表明該模塊能夠滿足編碼器的實時性要求。
上傳時間: 2013-07-24
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