目前對數字化音頻處理的具體實現主要集中在以DSP或專用ASIC芯片為核心的處理平臺的開發方面,存在著并行處理性能差,系統升級和在線配置不靈活等缺點。另一方面現有解決方案的設計主要集中于處理器芯片,而對于音頻編解碼芯片的關注度較低,而且沒有提出過從芯片層到PCB板層的完整設計思路。本文針對上述問題對數字化音頻處理平臺進行了研究,主要內容包括: 1、提出了基于FPGA的通用音頻處理平臺,該方案有別于現有的基于MCU、DSP和其它專用ASIC芯片的方案,論證了基于FPGA的音頻處理系統的結構及設計工作流程,并對嵌入式音頻處理系統專門進行了研究。 2、提出了從芯片層到PCB板層的完整設計思路,并將設計思路得以實現。完成了FPGA的設計及實現過程,包括:系統整體分析,設計流程分析,配置模塊和數據通信模塊的RTL實現等;解決了FPGA與音頻編解碼芯片TLV320AIC23B之間接口不匹配問題;給出配置和數據通信模塊的功能方框圖;從多個角度完善PCB板設計,給出了各個系統組成部分的詳細設計方案和硬件電路原理圖,并附有PCB圖。 3、建立了實驗和分析環境,完成了各項實驗和分析工作,主要包括:PCB板信號完整性分析和優化,FPGA系統中各個功能模塊的實驗與分析等。實驗和分析結果論證了系統設計的合理性和實用性。 本文的研究與實現工作通過實驗和分析得到了驗證。結果表明,本文提出的由FPGA和音頻編解碼芯片TLV320AIC23B組成的數字化音頻處理系統完全可以實現音頻信號的數字化處理,從而可以將FPGA在數字信號處理領域的優點充分發揮于音頻信號處理領域。
上傳時間: 2013-04-24
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通用異步收發器UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)是廣泛使用的串行傳輸協議。串行外設用到異步串行接口一般采用專用集成電路實現。但是這類芯片一般包含許多輔助模塊,而時常不需要使用完整的UART的功能和輔助功能,或者當在FPGA上設計時,需要將UART功能集成到FPGA內部而不能使用芯片。藍牙主機控制器接口則是實現主機設備與藍牙模塊之間互操作的控制部件。當在使用藍牙設備的時候尤其是在監控場所,接口控制器在控制數據與計算機的傳輸上就起了至關重要的作用。 論文針對信息技術的發展和開發過程中的實際需要,設計了一個藍牙HCI-UART(Host Controller Interface-Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)控制接口的模塊。使用VHDL將其核心功能集成,既可以單獨使用,也可集成到系統芯片中,并且整個設計緊湊、穩定且可靠,其用途廣泛,具有一定的使用價值。 本設計采用TOP-DOWN設計方法,整體上分為UART接口和藍牙主機控制器接口兩部分。首先根據UART和藍牙主機控制器接口的實現原理和設計指標要求進行系統設計,對系統劃分模塊以及各個模塊的信號連接;然后進行模塊設計,設計出每個模塊的功能,并用VHDL語言編寫代碼來實現模塊功能;再使用ISE8.2I自帶的仿真器對各模塊進行功能仿真和時序仿真;最后進行硬件驗證,在Virtex-II開發板上對系統進行功能驗證。實現了發送、接收和波特率發生等功能,驗證了結果,表明設計正確,功能良好,符合設計要求。
上傳時間: 2013-07-13
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視頻監控一直是人們關注的應用技術熱點之一,它以其直觀、方便、信息內容豐富而被廣泛用于在電視臺、銀行、商場等場合。在視頻圖像監控系統中,經常需要對多路視頻信號進行實時監控,如果每一路視頻信號都占用一個監視器屏幕,則會大大增加系統成本。視頻圖像畫面分割器主要功能是完成多路視頻信號合成一路在監視器顯示,是視頻監控系統的核心部分。 傳統的基于分立數字邏輯電路甚至DSP芯片設計的畫面分割器的體積較大且成本較高。為此,本文介紹了一種基于FPGA技術的視頻圖像畫面分割器的設計與實現。 本文對視頻圖像畫面分割技術進行了分析,完成了基于ITU-RBT.656視頻數據格式的畫面分割方法設計;系統采用Xilinx公司的FPGA作為核心控制器,設計了視頻圖像畫面分割器的硬件電路,該電路在FPGA中,將數字電路集成在一起,電路結構簡潔,具有較好的穩定性和靈活性;在硬件電路平臺基礎上,以四路視頻圖像分割為例,完成了I2C總線接口模塊,異步FIFO模塊,有效視頻圖像數據提取模塊,圖像存儲控制模塊和圖像合成模塊的設計,首先,由攝像頭采集四路模擬視頻信號,經視頻解碼芯片轉換為數字視頻圖像信號后送入異步FIFO緩沖。然后,根據畫面分割需要進行視頻圖像數據抽取,并將抽取的視頻圖像數據按照一定的規則存儲到圖像存儲器。最后,按照數字視頻圖像的數據格式,將四路視頻圖像合成一路編碼輸出,實現了四路視頻圖像分割的功能。從而驗證了電路設計和分割方法的正確性。 本文通過由FPGA實現多路視頻圖像的采集、存儲和合成等邏輯控制功能,I2C總線對兩片視頻解碼器進行動態配置等方法,實現四路視頻圖像的輪流采集、存儲和圖像的合成,提高了系統集成度,并可根據系統需要修改設計和進一步擴展功能,同時提高了系統的靈活性。
上傳時間: 2013-04-24
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隨著國民經濟的發展和社會的進步,人們越來越需要便捷的交通工具,從而促進了汽車工業的發展,同時汽車發動機檢測維修等相關行業也發展起來。在汽車發動機檢測維修中,發動機電腦(Electronic Control.Unit-ECU)檢測維修是其中最關鍵的部分。發動機電腦根據發動機的曲軸或凸輪軸傳感器信號控制發動機的噴油、點火和排氣。所以,維修發動機電腦時,必須對其施加正確的信號。目前,許多發動機的曲軸和凸輪軸傳感器信號已不再是正弦波和方波等傳統信號,而是多種復雜波形信號。為了能夠提供這種信號,本文研究并設計了一種能夠產生復雜波形的低成本任意波形發生器(Arbitrary Waveform Generator-AWG)。 本文提出的任意波形發生器依據直接數字頻率合成(Direct Digial FrequencySynthesis-DDFS)原理,采用自行設計現場可編程門陣列(FPGA)的方案實現頻率合成,擴展數據存儲器存儲波形的量化幅值(波形數據),在微控制單元(MCU)的控制與協調下輸出頻率和相位均可調的信號。 任意波形發生器主要由用戶控制界面、DDFS模塊、放大及濾波、微控制器系統和電源模塊五部分組成。在設計中采用FPGA芯片EPF10K10QC208-4實現DDFS的硬件算法。波形調整及濾波由兩級放大電路來完成:第一級對D/A輸出信號進行調整;第二級完成信號濾波及信號幅值和偏移量的調節。電源模塊利用三端集成穩壓器進行電壓值變換,利用極性轉換芯片ICL7660實現正負極性轉換。 該任意波形發生器與通用模擬信號源相比具有:輸出頻率誤差小,分辨率高,可產生任意波形,成本低,體積小,使用方便,工作穩定等優點,十分適合汽車維修行業使用,具有較好的市場前景。
上傳時間: 2013-05-28
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隨著現代計算機技術、微電子技術的進一步結合和發展,可編程邏輯技術已成為當前電子設計領域中最具活力和發展前途的技術。通過采用FPGA/EDA技術,對通信卡的PCI接口、E1接口、外部邏輯電路進行集成,并利用目前通用計算機強大的數字信息處理能力,可大大簡化CTI硬件的設計,降低制造成本,提高系統可靠性。 據此,本論文提出了基于FPGA/EDA技術的PCI-E1接口設計方法,文中對PCI總線接口、E1接口及兩接口的互連等相關技術進行了深入分析,對各功能模塊和系統進行了VHDL建模與仿真。 同時,論文還介紹了基于ALTERACyclone系列FPGA芯片的PCI-E1接口硬件平臺的設計原理和基于DriverWorks的WDM驅動程序的設計方法。 本論文涉及的軟件、硬件系統已經開發、調試完成。測試結果表明:1、論文所研究的PCI接口(主/從設備)在進行配置讀/寫、I/O讀寫、存儲器讀寫及總線的猝發數據傳送等操作中,各項性能符合PCI2.3規范的要求。 2、論文所研究的E1接口支持成幀和不成幀兩種傳輸方式:在成幀模式下,信息的有效傳送速率為31×64Kbit/s;在不成幀的模式下,信息的有效傳送速率為2.048Mbit/s。E1輸出口各項參數符合CCITT相關規范要求。 3、論文所研究的PCI-E1接口在與現網設備、模塊的對接測試中,性能穩定。基于本論文的產品已經正式發布。國內部分廠家已對該產品進行了多方面的綜合測試,并計劃將其應用到實際的生產和研究中。 本論文對于CTI硬件的設計是一項嘗試和革新。測試和應用證明該方法行之有效,符合設計目標,具有較廣闊的應用前景。
上傳時間: 2013-06-02
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論文以反應式步進電機為研究對象,應用了先進的FPGA/CPLD技術,設計了一種全數字的步進電機控制系統,通過了仿真、綜合和下載的各個程序測試環節,并在實驗中得到了良好的應用。 本論文分析了反應式步進電機工作原理以及其具體的控制過程,然后闡述了FPGA的設計原理以及所涉及到的相關芯片,接著對所要應用的硬件語言VerilogHDL方面的知識進行了簡要地介紹,這些為論文的具體設計部分提供了理論基礎。 本系統針對需要實現對步進電機的調速,設計出了一種符合要求的連續可調的脈沖信號發生器,整個脈沖信號發生器有兩個大的模塊組成,最后用一個頂層的模塊將二者連接起來,并且每個子模塊以及頂層的模塊都通過了仿真測試。系統采用了模塊化的設計思路,為系統的設計和維護提供了方便,同時也提高了系統性能的可擴展性。系統采用一種軟件硬化的設計思路,應用了VerilogHDL硬件語言,該語言較容易理解。軟件也是采用了目前應用比較廣泛的幾種。在最后的實物實驗中也取得了良好的效果,從而證明了設計的正確性。論文針對VerilogHDL硬件語言的應用技巧以及實際編寫程序中經常遇到的問題都做了詳細的解釋,并提出了幾個解決問題的方法;對于如何合理的選擇芯片,文章也做了仔細說明。 FPGA+VerilogHDL+EDA工具構成的數字系統現場集成技術,是本系統設計的核心部分,該門技術具有操作靈活、利用廣泛以及價廉等特點。該門技術具有旺盛的生命力和廣闊的前景,必然推動著整個集成電路產業系統集成的進一步發展。整個系統設計采用了全數字化的控制方案,使系統更加緊湊、更加合理以及經濟節約。由于系統的全數字化,使得整個系統運行變得十分可靠,調試也極為方便。作為一種先進技術的應用,論文在很多方面做了新的嘗試。
上傳時間: 2013-05-20
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在團簇與激光相互作用的研究中和在團簇與加速器離子束的碰撞研究中,需要對加速器束流或者激光束進行脈沖化與時序同步,同時用于測量作用產物的探測系統如飛行時間譜儀(TOF)等要求各加速電場的控制具有一定的時序匹配。在整個實驗中,需要用到符合要求的多路脈沖時序信號控制器,而且要求各脈沖序列的周期、占空比、重復頻率等方便可調。為此,本論文基于FPGA設計完成了一款多路脈沖時序控制電路。 本文基于Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片EPlC3T100C8,設計出了一款可以同時輸出8路脈沖序列、各脈沖序列之間具有可調高精度延遲、可調脈沖寬度及占空比等。論文討論了FPGA芯片結構及開發流程,著重討論了較高頻率脈沖電路的可編程實現方法,以及如何利用VHDL語言實現硬件電路軟件化設計的技巧與方法,給出了整個系統設計的原理與實現。討論了高精密電源的PWM技術原理及實現,并由此設計了FPGA所需電源系統。給出了配置電路設計、數據通信及接口電路的實現。開發了上層控制軟件來控制各路脈沖時序及屬性。 該電路工作頻率200MHz,輸出脈沖最小寬度可達到10ns,最大寬度可達到us甚至ms量級。可以同時提供l路同步脈沖和7路脈沖,并且7路脈沖相對于同步脈沖的延遲時間可調,調節步長為5ns。
上傳時間: 2013-06-15
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邏輯無環流可逆直流調速系統:一、實驗目的1.熟悉、了解“電平變換器” 的工作原理及其在“邏輯無環流可逆直流調速系統”中的作用。2.熟悉、了解“邏輯控制器”的組成及其工作原理。
上傳時間: 2013-07-04
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集成運放線性應用電路分析方法的研究 集成運放線性應用電路分析方法的研究
上傳時間: 2013-06-06
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集成運放應用:一、實訓任務1 學會組裝集成運放應用電路;2 學會測試集成運放應用電路。二、實訓目標1 學會集成運放典型電路應用,理解集成運放應用電路的工作原理;
標簽: 集成運放
上傳時間: 2013-06-11
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