本文設(shè)計(jì)的井下網(wǎng)絡(luò)分站作為“煤礦安全自動(dòng)檢測(cè)、監(jiān)控及管理系統(tǒng)”的一個(gè)重要的組成部分，以ARM微控制器為核心，以操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ?yàn)椴僮髌脚_(tái)，采用TCP/IP協(xié)議棧實(shí)現(xiàn)了分站的網(wǎng)絡(luò)通信功能，很好的解決了當(dāng)前煤礦企業(yè)安全監(jiān)控系統(tǒng)通信協(xié)議不一致的問(wèn)題。 在硬件方面，嚴(yán)格按照《煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)通用技術(shù)要求》完成了監(jiān)控分站的總體硬件設(shè)計(jì)，并通過(guò)驅(qū)動(dòng)網(wǎng)卡芯片RTL8019AS實(shí)現(xiàn)了以太網(wǎng)連接。選用PHILIPS的32位ARM芯片LPC2214作為分站的控制芯片，它帶有16KB的靜態(tài)RAM和256KB的高速FLASH，包含8路10位A/D，還有多個(gè)串行接口，可使用的GPIO高達(dá)76個(gè)(使用了外部存儲(chǔ)器)，很好了滿(mǎn)足了分站外接傳感器的多樣化要求。在人機(jī)對(duì)話(huà)方面，系統(tǒng)擴(kuò)展了128×64的液晶和1×4的鍵盤(pán)。在通信方面，采用TCP/IP協(xié)議與地面主機(jī)進(jìn)行通信，將各種參數(shù)傳送到地面主機(jī)進(jìn)行復(fù)雜的運(yùn)算處理。 在軟件方面，介紹了嵌入式操作系統(tǒng)μC/OS-Ⅱ的移植過(guò)程，并在此基礎(chǔ)上分析了TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)；制定了統(tǒng)一的數(shù)據(jù)交換格式；通信過(guò)程中采用了標(biāo)準(zhǔn)的TCP/IP協(xié)議；詳細(xì)介紹了幾個(gè)主要程序模塊的編程思路，如LCD顯示、外部輸入頻率信號(hào)的計(jì)數(shù)及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)，并給出了在實(shí)際編程過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決方法。 本監(jiān)控分站根據(jù)《本質(zhì)安全型“i”》標(biāo)準(zhǔn)將外部接入設(shè)備和分站作了電氣隔離，該分站具有2路A/D數(shù)據(jù)采集；6路光電隔離數(shù)字量輸入；2路光電隔離數(shù)字量輸出對(duì)外部設(shè)備進(jìn)行遠(yuǎn)程管理和控制；人機(jī)接口提供人機(jī)交互界面，提供按鍵操作和數(shù)據(jù)顯示；RS485通信接口負(fù)責(zé)與外界設(shè)備進(jìn)行通信；網(wǎng)絡(luò)通信接口負(fù)責(zé)為各種監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)提供兼容的接入接口；非易失性鐵電存儲(chǔ)器作為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)區(qū)以保證掉電后存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不丟失。
標(biāo)簽： ARM 網(wǎng)絡(luò) 分
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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礦用隔爆饋電開(kāi)關(guān)是煤礦井下配電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，作為配電開(kāi)關(guān)，用于含有瓦斯或煤塵等爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的礦井中，控制和保護(hù)低壓供電網(wǎng)絡(luò)。其性能好壞直接影響著煤礦井下的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率，而目前國(guó)內(nèi)饋電開(kāi)關(guān)普遍存在集成度低、可靠性差、智能監(jiān)控水平低等缺點(diǎn)。 本課題將嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用到饋電開(kāi)關(guān)中，通過(guò)對(duì)礦山供電系統(tǒng)工作原理、真空饋電開(kāi)關(guān)工作原理以及基于EasyARM2200(Philips LPC2210為處理器、ARM7為內(nèi)核)嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究，實(shí)現(xiàn)了總體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和智能饋電開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)；通過(guò)對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植、嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)和移植以及基于C/S模式下的套接字編程等的研究和分析，完成了監(jiān)控主機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的通信軟件和保護(hù)控制算法的應(yīng)用程序的編寫(xiě)，從而實(shí)現(xiàn)了礦井地面監(jiān)控主機(jī)與井下嵌入式系統(tǒng)饋電開(kāi)關(guān)的快速通信，解決了地面監(jiān)控主機(jī)對(duì)井下饋電回路及電氣開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控的難題，最終設(shè)計(jì)出一套集實(shí)時(shí)保護(hù)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能于一身的智能型饋電開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：在嵌入式系統(tǒng)端的通信軟件和監(jiān)控主機(jī)端的通信軟件的驅(qū)動(dòng)下，實(shí)現(xiàn)了嵌入式系統(tǒng)與監(jiān)控主機(jī)的快速遠(yuǎn)程通信，通信速度快、可靠性高、可視化效果好，完全滿(mǎn)足了監(jiān)控系統(tǒng)的快速通信要求。 本課題的研究成果為工業(yè)控制領(lǐng)域提供了一個(gè)開(kāi)放式、全分布、可互操作性的通信控制平臺(tái)，為提高煤礦井下設(shè)備的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控水平和安全操控系數(shù)提供了新的解決方法，為地面監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)更大規(guī)模、更深層次地對(duì)井下電氣設(shè)備的集中控制、分散管理奠定了理論和實(shí)踐基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式網(wǎng)絡(luò) 中的應(yīng)用 控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-06-25
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礦用隔爆饋電開(kāi)關(guān)是煤礦井下配電系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備，用于含有瓦斯或煤塵等爆炸危險(xiǎn)環(huán)境的礦井中，控制和保護(hù)低壓供電網(wǎng)絡(luò)。其性能好壞直接影響著煤礦井下的生產(chǎn)安全和生產(chǎn)效率。 論文將嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)應(yīng)用到饋電開(kāi)關(guān)中，通過(guò)對(duì)礦山供電系統(tǒng)工作原理、真空饋電開(kāi)關(guān)工作原理以及基于EasyARM2200(Philips LPC2210為處理器、ARM7為內(nèi)核)嵌入式網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)的研究，實(shí)現(xiàn)了總體網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和智能饋電開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)；通過(guò)對(duì)嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植、嵌入式TCP/IP協(xié)議棧的實(shí)現(xiàn)和移植以及基于C/S模式下的套接字編程等的研究和分析，完成了監(jiān)控主機(jī)與嵌入式系統(tǒng)的通信軟件和保護(hù)控制算法的應(yīng)用程序的編寫(xiě)，從而實(shí)現(xiàn)了礦井地面監(jiān)控主機(jī)與井下嵌入式系統(tǒng)饋電開(kāi)關(guān)的快速通信，解決了地面監(jiān)控主機(jī)對(duì)井下饋電回路及電氣開(kāi)關(guān)的遠(yuǎn)程智能監(jiān)控的難題，設(shè)計(jì)完成了一套集實(shí)時(shí)保護(hù)控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控功能于-身的智能型饋電開(kāi)關(guān)網(wǎng)絡(luò)控制系統(tǒng)。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式 饋電開(kāi)關(guān)
上傳時(shí)間： 2013-05-21
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低密度校驗(yàn)碼（LDPC，Low Density Parity Check Code）是一種性能接近香農(nóng)極限的信道編碼，已被廣泛地采用到各種無(wú)線通信領(lǐng)域標(biāo)準(zhǔn)中，包括我國(guó)的數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)、歐洲第二代衛(wèi)星數(shù)字視頻廣播標(biāo)準(zhǔn)（DVB-S2，Digital Video Broadcasting-Satellite 2）、IEEE 802.11n、IEEE 802.16e等。它是3G乃至將來(lái)4G通信系統(tǒng)中的核心技術(shù)之一。 當(dāng)今LDPC碼構(gòu)造的主流方向有兩個(gè)，分別是結(jié)合準(zhǔn)循環(huán)（QC，Quasi Cyclic）移位結(jié)構(gòu)的單次擴(kuò)展構(gòu)造和類(lèi)似重復(fù)累積（RA，Repeat Accumulate）碼構(gòu)造。相應(yīng)地，主要的LDPC碼編碼算法有基于生成矩陣的算法和基于迭代譯碼的算法。基于生成矩陣的編碼算法吞吐量高，但是需要較多的寄存器和ROM資源；基于迭代譯碼的編碼算法實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，但是吞吐量不高，且不容易構(gòu)造高性能的好碼。 本文在研究了上述幾種碼構(gòu)造和編碼算法之后，結(jié)合編譯碼器綜合實(shí)現(xiàn)的復(fù)雜度考慮，提出了一種切實(shí)可行的基于二次擴(kuò)展（Dex，Duplex Expansion）的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，以實(shí)現(xiàn)高吞吐量的LDPC碼收發(fā)端；并且充分利用該類(lèi)碼校驗(yàn)矩陣準(zhǔn)循環(huán)移位結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，結(jié)合RU算法，提出了一種新編碼器的設(shè)計(jì)方案。 基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造方法，是通過(guò)對(duì)母矩陣先后進(jìn)行亂序擴(kuò)展（Pex，Permutation Expansion）和循環(huán)移位擴(kuò)展（CSEx，Cyclic Shift Expansion）實(shí)現(xiàn)的。在此基礎(chǔ)上，為了實(shí)現(xiàn)可變碼長(zhǎng)、可變碼率，一般編譯碼器需同時(shí)支持多個(gè)亂序擴(kuò)展和循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子。本文所述二次擴(kuò)展構(gòu)造方法的特點(diǎn)在于，固定循環(huán)移位擴(kuò)展的擴(kuò)展因子大小不變，支持多個(gè)亂序擴(kuò)展的擴(kuò)展因子，使得譯碼器結(jié)構(gòu)得以精簡(jiǎn)；構(gòu)造得到的碼字具有近似規(guī)則碼的結(jié)構(gòu)，便于硬件實(shí)現(xiàn)；（偽）隨機(jī)生成的循環(huán)移位系數(shù)能夠提高碼字的誤碼性能，是對(duì)硬件實(shí)現(xiàn)和誤碼性能的一種折中。 新編碼器在很大程度上考慮了資源的復(fù)用，使得實(shí)現(xiàn)復(fù)雜度近似與碼長(zhǎng)成正比。考慮到吞吐量的要求，新編碼器結(jié)構(gòu)完全拋棄了RU算法中串行的前向替換（FS，F(xiàn)orward Substitution）模塊，同時(shí)簡(jiǎn)化了流水線結(jié)構(gòu)，由原先RU算法的6級(jí)降低為4級(jí)；為了縮短編碼延時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)安排每一級(jí)流水線計(jì)算所需的時(shí)鐘數(shù)大致相同。 這種碼字構(gòu)造和編碼聯(lián)合設(shè)計(jì)方案具有以下優(yōu)勢(shì)：相比RU算法，新方案對(duì)可變碼長(zhǎng)、可變碼率的支持更靈活，吞吐量也更大；相比基于生成矩陣的編碼算法，新方案節(jié)省了50％以上的寄存器和ROM資源，單位資源下的吞吐量更大；相比類(lèi)似重復(fù)累積碼結(jié)構(gòu)的基于迭代譯碼的編碼算法，新方案使高性能LDPC碼的構(gòu)造更為方便。以上結(jié)果都在Xilinx Virtex II pro 70 FPGA上得到驗(yàn)證。 通過(guò)在實(shí)驗(yàn)板上實(shí)測(cè)表明，上述基于二次擴(kuò)展的QC-LDPC碼構(gòu)造和相應(yīng)的編碼方案能夠?qū)崿F(xiàn)高吞吐量LDPC碼收發(fā)端，在實(shí)際應(yīng)用中具有很高的價(jià)值。 目前，LDPC碼正向著非規(guī)則、自適應(yīng)、信源信道及調(diào)制聯(lián)合編碼方向發(fā)展。跨層聯(lián)合編碼的構(gòu)造方法，及其對(duì)應(yīng)的編碼算法，也必將成為信道編碼理論未來(lái)的研究重點(diǎn)。
標(biāo)簽： LDPC FPGA 吞吐量 編碼
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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基于彩色路徑識(shí)別的視覺(jué)導(dǎo)航方法是當(dāng)前自動(dòng)導(dǎo)航小車(chē)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)和方向。視覺(jué)導(dǎo)航是指根據(jù)地面路徑和被控對(duì)象之間的位置偏差控制其運(yùn)行的方向，因此，地面彩色路徑圖像的攝取及其識(shí)別處理就成為視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)中的基礎(chǔ)和關(guān)鍵。在當(dāng)前的視覺(jué)導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，圖像處理的硬件平臺(tái)都是基于通用微處理器，嵌入式微處理器或者DSP進(jìn)行設(shè)計(jì)的。這些處理器一個(gè)共同的特點(diǎn)就是數(shù)據(jù)串行處理，而圖像處理過(guò)程涉及大量的并行處理操作，因此傳統(tǒng)的串行處理方式滿(mǎn)足不了圖像處理的實(shí)時(shí)性要求。 鑒于微處理器這方面的不足，作者提出一種使用FPGA實(shí)現(xiàn)圖像識(shí)別的并行處理方案，并據(jù)此設(shè)計(jì)一個(gè)智能圖像傳感器。該傳感器采用先進(jìn)的FPGA技術(shù)，將圖像采集及其顯示，路徑的識(shí)別處理以及通信控制等模塊集成在一個(gè)芯片上，形成一個(gè)片上系統(tǒng)(SOC)。其主要功能是對(duì)所采集的彩色路徑圖像進(jìn)行識(shí)別處理，獲得彩色路徑的坐標(biāo)及其方向角，并將處理結(jié)果發(fā)送給上位機(jī)，為自動(dòng)導(dǎo)航提供控制依據(jù)。 本文將彩色路徑的識(shí)別處理過(guò)程劃分為三個(gè)階段，第一階段為顏色聚類(lèi)識(shí)別，以獲得二值路徑圖像，第二階段為數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)運(yùn)算，用于對(duì)第一階段中獲得的二值圖像進(jìn)行去斑處理，第三階段為路徑中心線的定位及其方向角的測(cè)量。圖像傳感器與上位機(jī)的通信采用異步串行方式，由于上位機(jī)需要控制該傳感器執(zhí)行多種任務(wù)，作者定義一種基于異步串行通信的應(yīng)用層協(xié)議，用于上位機(jī)對(duì)傳感器的控制。在圖像的顯示中，為了彌補(bǔ)圖像采集的速率和VGA顯示速率的不匹配，作者提出一種基于單端口存儲(chǔ)器的圖像幀緩沖機(jī)制，通過(guò)VGA接口將采集的圖像實(shí)時(shí)地顯示出來(lái)。 根據(jù)上述思想，作者完成了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)，并對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試。調(diào)試結(jié)果表明，傳感器系統(tǒng)的各個(gè)模塊都能正常工作，F(xiàn)PGA中的數(shù)字邏輯電路能夠?qū)崟r(shí)地將路徑從圖像中準(zhǔn)確地識(shí)別出來(lái)，.充分體現(xiàn)了FPGA對(duì)路徑圖像的高速處理優(yōu)勢(shì)，達(dá)到了設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)，在一定程度上豐富了路徑圖像識(shí)別處理的技術(shù)和方法。
標(biāo)簽： FPGA 路徑識(shí)別 圖像傳感器
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無(wú)人機(jī)大氣數(shù)據(jù)的采集和處理在無(wú)人機(jī)中占有很重要的位置和作用，它是保障飛機(jī)安全飛行以及保證地面控制和操縱人員正確引導(dǎo)飛機(jī)、順利完成飛行任務(wù)的關(guān)鍵所在。在目前廣泛應(yīng)用的無(wú)人機(jī)大氣數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)中，多數(shù)采用單片機(jī)作為大氣數(shù)據(jù)處理計(jì)算機(jī)，但是單片機(jī)在高速數(shù)據(jù)采集和處理方面卻存在著抗干擾性差、速度慢等缺點(diǎn)，使測(cè)量系統(tǒng)的穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性受到了很大的影響。 本文采用FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)芯片作為大氣數(shù)據(jù)處理器，以大氣數(shù)據(jù)中的氣壓高度為例，介紹了一種基于FPGA技術(shù)的無(wú)人機(jī)氣壓高度測(cè)量系統(tǒng)。由于該測(cè)量系統(tǒng)中的FPGA數(shù)據(jù)處理器具有可靠性高、速度快、邏輯功能強(qiáng)等特點(diǎn)，有效地解決了單片機(jī)在高速無(wú)人機(jī)大氣數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)中處理速度較慢、實(shí)時(shí)性較差的問(wèn)題。 論文首先介紹了FPGA的基本結(jié)構(gòu)、工作原理、開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程和FPGA編程所采用的VHDL硬件描述語(yǔ)言，還介紹了數(shù)字式大氣數(shù)據(jù)測(cè)量系統(tǒng)的基本組成和工作原理，并且詳細(xì)闡述了氣壓高度測(cè)量的原理和方法；然后提出了基于FPGA的無(wú)人機(jī)氣壓高度測(cè)量系統(tǒng)的整體設(shè)計(jì)，并對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)各組成部分的硬件電路進(jìn)行詳細(xì)的分析和設(shè)計(jì)；隨后論文又介紹了氣壓高度測(cè)量系統(tǒng)中FPGA的相關(guān)軟件設(shè)計(jì)，并就FPGA內(nèi)部所設(shè)計(jì)的各功能模塊的作用、模塊內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工作流程進(jìn)行詳細(xì)的論述；最后使用Modelsim和QuartusII仿真軟件對(duì)程序進(jìn)行功能和時(shí)序的仿真，以驗(yàn)證FPGA內(nèi)部各功能模塊和FPGA總體設(shè)計(jì)的正確性，并在所有仿真通過(guò)后將程序產(chǎn)生的配置文件下載到FPGA芯片中，在制作和安裝測(cè)量系統(tǒng)的電路板后對(duì)整個(gè)測(cè)量系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)際的測(cè)試，將測(cè)試結(jié)果與理論值比較并分析測(cè)量系統(tǒng)的誤差來(lái)源。 根據(jù)系統(tǒng)測(cè)試的結(jié)果，本文驗(yàn)證了以FPGA芯片為核心的無(wú)人機(jī)氣壓高度測(cè)量系統(tǒng)的可行性，并對(duì)該測(cè)量系統(tǒng)提出了今后的進(jìn)一步改進(jìn)和完善的思路。
標(biāo)簽： FPGA 無(wú)人機(jī) 氣壓 測(cè)量系統(tǒng)
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一般由信源發(fā)出的數(shù)字基帶信號(hào)含有豐富的低頻分量，甚至直流分量，這些信號(hào)往往不宜直接用于傳輸，易產(chǎn)生碼間干擾進(jìn)而直接影響傳輸?shù)目煽啃裕蚨獙?duì)其進(jìn)行編碼以便傳輸。傳統(tǒng)的井下信號(hào)在傳輸過(guò)程中普遍采用曼徹斯特碼的編解碼方式，而該方式的地面解碼電路復(fù)雜。FPGA(現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列)作為一種新興的可編程邏輯器件，具有較高的集成度，能將編解碼電路集成在一片芯片上，而HDB3碼(三階高密度雙極性碼)具有解碼規(guī)則簡(jiǎn)單，無(wú)直流，低頻成份少，可打破長(zhǎng)連0和提取同步方便等優(yōu)點(diǎn)。基于上述情況，本文提出了基于FPGA的}tDB3編譯碼設(shè)計(jì)方案。 該研究的總體設(shè)計(jì)方案包括用MATLAB進(jìn)行HDB3編譯碼算法的驗(yàn)證，基于FPGA的HDB3碼編譯碼設(shè)計(jì)與仿真，結(jié)果分析與比較三大部分。為了保證該設(shè)計(jì)的可靠性，首先是進(jìn)行編譯碼的算法驗(yàn)證；其次通過(guò)在FPGA的集成設(shè)計(jì)環(huán)境QuartusⅡ軟件中完成HDB3碼的編譯、綜合、仿真等步驟，通過(guò)下載電纜下載到特定的FPGA芯片上，用邏輯分析儀進(jìn)行時(shí)序仿真；最后將算法驗(yàn)證結(jié)果與仿真結(jié)果作一對(duì)比，分析該研究的可行性與可靠性。 研究表明，基于FPGA的HDB3編譯碼設(shè)計(jì)具有體積小，譯碼簡(jiǎn)單，編程靈活，集成度高，可靠等優(yōu)點(diǎn)。
標(biāo)簽： FPGA HDB3 編譯碼
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本文針對(duì)應(yīng)用于軍用直升機(jī)上的Doppler/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)高精度、高性能的要求，設(shè)計(jì)出一種基于DSP(TMS320C6713)和FPGA(Spartan-3E XC3S500E) 協(xié)同合作的機(jī)載導(dǎo)航計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。在分析Doppler/SINS組合導(dǎo)航系統(tǒng)模型的特點(diǎn)和系統(tǒng)對(duì)導(dǎo)航計(jì)算機(jī)的需求后，提出了基于DSP和FPGA的機(jī)載導(dǎo)航計(jì)算機(jī)整體設(shè)計(jì)方案，該方案采用DSP負(fù)責(zé)導(dǎo)航解算，利用FPGA強(qiáng)大的內(nèi)部資源擴(kuò)展系統(tǒng)的通信接口，完成外圍通信模塊控制信號(hào)的整合。在導(dǎo)航計(jì)算機(jī)整體設(shè)計(jì)方案，包括硬件設(shè)計(jì)方案和軟件設(shè)計(jì)方案確立的基礎(chǔ)上，首先對(duì) DSP和FPGA芯片進(jìn)行選型，其次對(duì)實(shí)現(xiàn)各個(gè)功能模塊的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)，包括基于FPGA的數(shù)據(jù)通信模塊、基于DSP的處理器模塊以及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊，開(kāi)發(fā)過(guò)程中做了大量的仿真和驗(yàn)證，最后對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行綜合測(cè)試和聯(lián)調(diào)，并進(jìn)行了地面跑車(chē)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明：系統(tǒng)能夠?qū)崟r(shí)采集IMU角速率和加速度、Doppler雷達(dá)的速度等信息，能夠?qū)MU、Doppler、GPS、航姿系統(tǒng)、高度表等信息進(jìn)行導(dǎo)航解算，生成當(dāng)前位置、姿態(tài)等導(dǎo)航數(shù)據(jù)，并能夠完成與機(jī)載電子設(shè)備間的數(shù)據(jù)通信與控制。多次的聯(lián)調(diào)和跑車(chē)實(shí)驗(yàn)結(jié)果證明，機(jī)載導(dǎo)航計(jì)算機(jī)達(dá)到了預(yù)期設(shè)計(jì)的目的，可以有效提高導(dǎo)航系統(tǒng)的運(yùn)算精度，實(shí)現(xiàn)了高性能、小體積、低成本的要求，系統(tǒng)具有較高的應(yīng)用價(jià)值。關(guān)鍵詞：Doppler/SINS組合導(dǎo)航，導(dǎo)航計(jì)算機(jī)，DSP,FPGA
標(biāo)簽： FPGA DSP 機(jī)載 導(dǎo)航計(jì)算機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-07-25
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隨著各種通信系統(tǒng)數(shù)量的日益增多，為了充分地利用有限的頻譜資源，高頻譜利用率的調(diào)制技術(shù)不斷被應(yīng)用。偏移正交相移鍵控(OQPSK: Offset QuadraturePhase Shift Keying)是一種恒包絡(luò)調(diào)制技術(shù)，具有較高的頻譜利用率和功率利用率，廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通信系統(tǒng)和地面移動(dòng)通信系統(tǒng)。因此，對(duì)于OQPSK全數(shù)字解調(diào)技術(shù)的研究具有一定的理論價(jià)值。 本文以軟件無(wú)線電和全數(shù)字解調(diào)的相關(guān)理論為指導(dǎo)，成功設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的OQPSK全數(shù)字解調(diào)。論文介紹了OQPSK全數(shù)字接收解調(diào)原理和基于軟件無(wú)線電設(shè)計(jì)思想的全數(shù)字接收機(jī)的基本結(jié)構(gòu)，詳細(xì)闡述了當(dāng)今OQPSK數(shù)字解調(diào)中載波頻率同步、載波相位同步、時(shí)鐘同步和數(shù)據(jù)幀同步的一些常用算法，并選擇了相應(yīng)算法構(gòu)建了三種系統(tǒng)級(jí)的實(shí)現(xiàn)方案。通過(guò)MATLAB對(duì)解調(diào)方案的仿真和性能分析，確定了FPGA中的系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。在此基礎(chǔ)上，本文采用VerilogHDL硬件描述語(yǔ)言在Altera公司的Quartus II開(kāi)發(fā)平臺(tái)上設(shè)計(jì)了同步解調(diào)系統(tǒng)中的各個(gè)模塊，還對(duì)各模塊和整個(gè)系統(tǒng)在ModelSim中進(jìn)行了時(shí)序仿真驗(yàn)證，并對(duì)設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行了修正。最后，經(jīng)過(guò)FPGA調(diào)試工具嵌入式邏輯分析儀SignalTapⅡ的硬件實(shí)際測(cè)試，本文對(duì)系統(tǒng)方案進(jìn)行了最終的改進(jìn)與調(diào)整。 實(shí)際測(cè)試結(jié)果表明，本文的設(shè)計(jì)最終能夠達(dá)到了預(yù)期的指標(biāo)和要求。本課題設(shè)計(jì)經(jīng)過(guò)時(shí)序和資源優(yōu)化后還可以向ASIC和系統(tǒng)級(jí)SOC轉(zhuǎn)化，以進(jìn)一步縮小系統(tǒng)體積、降低成本和提高電路的可靠性，因此具有良好的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。
標(biāo)簽： OQPSK FPGA 全數(shù)字 解調(diào)
上傳時(shí)間： 2013-07-14
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隨著數(shù)字電視全國(guó)范圍丌播時(shí)間表的臨近，數(shù)字電視技術(shù)得到很大發(fā)展，數(shù)字電視信號(hào)在信源基帶數(shù)據(jù)和信道傳輸?shù)确矫嬉呀?jīng)進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化，數(shù)字電視傳播途徑也越來(lái)越廣，在衛(wèi)星、地面及有線電視網(wǎng)中傳輸數(shù)字電視信號(hào)得到迅速發(fā)展。借著2008年奧運(yùn)的東風(fēng)，數(shù)字電視領(lǐng)域的應(yīng)用研究方興未艾。 本課題目的是完成有線數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的重要設(shè)備--調(diào)制器的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，核心器件選用FPGA芯片。系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)以國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GY/T 170-2001(有線數(shù)字電視廣播信道編碼與調(diào)制規(guī)范)為主要依據(jù)，以Xilinx公司的Virtex系列(Virtex 4，Virtex 5)芯片及相關(guān)開(kāi)發(fā)板(ML402、ML506)為平臺(tái)，主要任務(wù)是基于相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其實(shí)用技術(shù)進(jìn)行研究和開(kāi)發(fā)。完成了信道編碼和調(diào)制的模塊劃分、Verilog HLD程序的編寫(xiě)(或IP核的調(diào)用)和仿真以及在板調(diào)試和聯(lián)調(diào)等工作，設(shè)計(jì)目的是在提高整個(gè)系統(tǒng)集成度的前提下實(shí)現(xiàn)多頻點(diǎn)調(diào)制。 本文在研究現(xiàn)有數(shù)字電視網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和相關(guān)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，以國(guó)標(biāo)GY/T170-2001為主要依據(jù)并參閱了其他的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，提出了多頻點(diǎn)QAM調(diào)制器的實(shí)現(xiàn)方案。整個(gè)工作包括：模塊劃分，完成了基帶物理接口(輸入)、包頭反轉(zhuǎn)與隨機(jī)化、RS編碼、卷積交織、碼流變換、差分編碼、星座映射、基帶成型(包括Nyquist濾波器、半帶濾波器、CIC濾波器的設(shè)計(jì)或模塊調(diào)用)、高端DAC的配置(輸出)等模塊的Verilog HLD程序的編寫(xiě)(或者IP核調(diào)用)和仿真等工作；成功進(jìn)行了開(kāi)發(fā)板板級(jí)調(diào)試，調(diào)試的過(guò)程中充分利用Xilinx公司的開(kāi)發(fā)板和調(diào)試軟件ChipScope，成功設(shè)計(jì)了驗(yàn)證方案并進(jìn)行了模塊驗(yàn)證；最后進(jìn)行了各模塊聯(lián)調(diào)工作，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)驗(yàn)證方案并成功完成對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的驗(yàn)證工作。 經(jīng)測(cè)試表明，該系統(tǒng)主要性能達(dá)到國(guó)家相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)GY/T 198-2003(有線數(shù)字電視廣播QAM調(diào)制器技術(shù)要求和測(cè)量方法)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)，可以進(jìn)入樣機(jī)試生產(chǎn)環(huán)節(jié)。
標(biāo)簽： 有線數(shù)字電視 廣播系統(tǒng) 信道編碼
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