作為一項正在興起的無線應用服務,無線局域網(wǎng)已在機場、校園、會議室、甚至在家庭都有所應用.它正叩開高速無線數(shù)據(jù)業(yè)務市場的大門.目前,無線局域網(wǎng)仍處于眾多標準共存時期.每一標準的背后都有大公司或者大集團的支持.在眾多無線局域網(wǎng)協(xié)議中IEEE802.11a協(xié)議是很有特色的一個,它的優(yōu)勢在于采用了正交頻分復用(OFDM)方式來傳輸數(shù)據(jù),該技術(shù)可幫助提高速度和改進信號質(zhì)量,并可克服干擾,因此得到眾多關(guān)注.為了讓這種高速的局域網(wǎng)真正應用到實際中,我們的項目就是要在硬件上實現(xiàn)基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)的發(fā)射機和接收機,而本文的主要工作就是用FPGA實現(xiàn)這個系統(tǒng)的內(nèi)接收機.內(nèi)接收機主要包括同步估計和信道估計.但是目前OFDM系統(tǒng)中包括同步、信道編碼、信道估計、用戶檢測、降低峰均比等一些關(guān)鍵技術(shù)在具體實現(xiàn)上還存在著一些困難.許多文獻對這些關(guān)鍵技術(shù)基本停留在理論上的討論,與具體的實現(xiàn)還存在很大的差距.因此本文通過研究同步和信道估計的多種算法的性能和其實現(xiàn)的復雜度,提出一種適合在IEEE802.11a協(xié)議環(huán)境下的同步算法和信道估計,用FPGA加以實現(xiàn).首先本文總結(jié)了目前OFDM系統(tǒng)信道估計的算法.在此基礎(chǔ)上詳細的討論了基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)可以采用的信道估計方法:(1)提出了借助訓練序列的LS估計法和LS-average估計法,分別在AWGN信道和多徑信道對這兩種方法進行了比較,證明無論在哪種信道環(huán)境下后者性能都要好于前者.為了能夠進一步提高信道估計器的性能,在LS-average算法的基礎(chǔ)上提出了消噪算法(NRA).(2)提出了借助導頻的DFT插值算法.其次本文總結(jié)了目前OFDM系統(tǒng)同步的算法.OFDM系統(tǒng)同步包括定時同步和載波同步,其中定時同步又分為符號同步和抽樣同步.本文主要是研究定時同步,而載波同步只是簡單的討論,因為在這項目中這是另有負責人.本文針對基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)把定時同步分為粗定時同步和細定時同步.然后分別對粗定時同步和細定時同步進行了詳細的討論.其中對粗定時同步的方法有:利用短訓練序列和利用循環(huán)前綴,并對這兩種方法進行了比較.對細定時同步是利用導頻來跟蹤.最后根據(jù)前面兩章提出的算法所分析的結(jié)果,以及突發(fā)OFDM系統(tǒng)的信號和信道特征,選取了其中一種信道估計算法和定時同步算法,結(jié)合合作伙伴所提出的載波同步算法一起用FPGA實現(xiàn)整個基于IEEE802.11a協(xié)議的OFDM系統(tǒng)的內(nèi)接收機,并分別測試了各個模塊的性能以及綜合模塊的性能.
上傳時間： 2013-05-26
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卷積碼是無線通信系統(tǒng)中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法，它具有譯碼效率高、速度快等特點，被認為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內(nèi)容是在FPGA上實現(xiàn)約束長度為9，碼率為1/2，采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念，闡述了Viterbi算法的原理，重點討論了決定Viterbi算法復雜度和譯碼性能的關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了采用“串-并”結(jié)合運算方式的Viterbi譯碼器，并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測試通過。本文的主要工作如下： 1.對輸入數(shù)據(jù)采用了二比特四電平量化的軟判決方式，對歐氏距離的計算方法進行了簡化，以便于用硬件電路方式實現(xiàn)。 2.對ACS運算單元采用了“串-并”結(jié)合的運算方式，和全并行的設(shè)計相比，在滿足譯碼速度的同時，節(jié)約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲器的組織方式，簡化了控制模塊的邏輯電路，優(yōu)化了系統(tǒng)的時序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法，與傳統(tǒng)的寄存器交換法相比，減少了寄存器的使用，大大降低了功耗和設(shè)計的復雜度。 4.本文中設(shè)計了一個仿真平臺，采用Modelsim仿真器對設(shè)計進行了功能仿真，結(jié)果完全正確。同時提出了一種在被測設(shè)計內(nèi)部插入監(jiān)視器的調(diào)試方法，巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結(jié)果，提高了追蹤錯誤的效率。 5.該設(shè)計在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過測試，最大運行時鐘頻率110MHz，最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對譯碼器的綜合結(jié)果和Altera設(shè)計的Viterbi譯碼器IP核進行了性能比較，比較結(jié)果證明本文中設(shè)計的Viterbi譯碼器具有很高的工程實用價值。
上傳時間： 2013-07-23
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數(shù)字信息在有噪聲的信道中傳輸時，受到噪聲的影響，誤碼總是不可避免的。根據(jù)香農(nóng)信息理論，只要使Es/N0足夠大，就可以達到任意小的誤碼率。采用差錯控制編碼，即信道編碼技術(shù)，可以在一定的Es/N0條件下有效地降低誤碼率。按照對信息元處理方式不同，信道編碼分為分組碼與卷積碼兩類。卷積碼的k0和n0較小，實現(xiàn)最佳譯碼與準最佳譯碼更加容易。卷積碼運用廣泛，被ITU選入第三代移動通信系統(tǒng)，作為包括WCDMA，CDMA2000和TD-SCDMA在內(nèi)的信道編碼的標準方案。 本文研究了CDMA2000業(yè)務通道中的幀結(jié)構(gòu)，對CDMA2000系統(tǒng)中的卷積碼特性及維特比譯碼的性能限進行了分析，并基于MATLAB平臺做了相應的譯碼性能仿真。我們設(shè)計了一種可用于CDMA2000通信系統(tǒng)的通用、高速維特比譯碼器。該譯碼器在設(shè)計上具有以下創(chuàng)新之處：(1)采用通用碼表結(jié)構(gòu)，支持可變碼率；幀控制模塊和頻率控制器模塊的設(shè)計中采用計數(shù)器、定時器等器件實現(xiàn)了可變幀長、可變數(shù)據(jù)速率的數(shù)據(jù)幀處理方式。(2)結(jié)合流水線結(jié)構(gòu)思想，利用四個ACS模塊并行運行，加快數(shù)據(jù)處理速度；在ACS模塊中，將路徑度量值存貯器的存儲結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，防止數(shù)據(jù)讀寫的阻塞，縮短存儲器讀寫時間，使譯碼器的處理速度更快。(3)為了防止路徑度量值和幸存路徑長度的溢出，提出了保護處理策略。我們還將設(shè)計結(jié)果在APEXEP20K30E芯片上進行了硬件實現(xiàn)。該譯碼器芯片具有可變的碼率和幀長處理能力，可以運行于40MHZ系統(tǒng)時鐘下，內(nèi)部最高譯碼速度可達625kbps。本文所提出的維特比譯碼器硬件結(jié)構(gòu)具有很強的通用性和高速性，可以方便地應用于CDMA2000移動通信系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-24
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近年來LED顯示技術(shù)發(fā)展迅速,LED全彩顯示屏得到了廣泛的應用.LED顯示技術(shù)涵蓋了微機控制、視頻、光學、機械和數(shù)字圖像處理等多種技術(shù).針對現(xiàn)有LED顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸和顯示存在的缺陷和開發(fā)難度,本文提出并實現(xiàn)了一種新型的LED顯示系統(tǒng)方案.該方案把ARM處理器應用到LED顯示屏中,采用FPGA技術(shù)開發(fā)了LED顯示屏系統(tǒng).本文主要討論了利用網(wǎng)絡傳輸LED顯示數(shù)據(jù)的實現(xiàn)方法,包括嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計以及TCP/IP協(xié)議的實現(xiàn)等分析和設(shè)計工作.全文分為七章,首先提出現(xiàn)有LED顯示系統(tǒng)數(shù)據(jù)傳輸和顯示存在的缺陷和開發(fā)難度,然后提出新的LED顯示系統(tǒng)方案,并論證該方案的可行性.接著闡述了作者采用的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計方法和過程.第三章和第四章是嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計和TCP/IP協(xié)議的實現(xiàn),其中包括硬件和軟件的設(shè)計以及嵌入式操作系統(tǒng)μ C/OS-Ⅱ的移植.詳細地分析了基于LPC2214芯片的操作系統(tǒng)移植步驟和過程.本文使用的是1wIP網(wǎng)關(guān)協(xié)議,把其應用于μ C/OS-Ⅱ,實現(xiàn)了LED顯示屏的網(wǎng)絡通信,還分析了RTL8019芯片的工作過程,編寫了有關(guān)驅(qū)動代碼.在第五章和第六章中闡述了LED顯示屏顯示原理和利用FPGA實現(xiàn)LED顯示的驅(qū)動開發(fā)過程,利用占空比法實現(xiàn)LED顯示屏的灰度顯示,使用VHDL語言描述LED顯示屏的灰度實現(xiàn)邏輯.最后根據(jù)本文的方案實現(xiàn)了LED顯示屏的彩色顯示,通過分析比較,該方案可行并且達到了預定的要求.
標簽： FPGA LED 嵌入式系統(tǒng) 中的應用
上傳時間： 2013-04-24
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隨著通信技術(shù)和計算機技術(shù)的發(fā)展，多媒體的應用與服務越來越廣泛，視頻壓縮編碼技術(shù)也隨之成為非常重要的研究領(lǐng)域。運動估計是視頻壓縮編碼中的一項關(guān)鍵技術(shù)。由于視頻編碼系統(tǒng)的復雜性主要取決于運動估計算法，因此如何找到一種可靠、快速、性能優(yōu)良的運動估計算法一直是視頻壓縮編碼的研究熱點。運動估計在視頻編碼器中承擔的運算量最大、控制最為復雜，由于對視頻編碼的實時性要求，因此運動估計模塊一般都采用硬件來設(shè)計。 本文的目的是在FPGA芯片上設(shè)計實現(xiàn)一種更優(yōu)的易于硬件實現(xiàn)的塊匹配運動估計算法——二步搜索算法。全文首先討論了塊匹配運動估計理論及其主要技術(shù)指標，介紹了運動估計技術(shù)在MPEG-4中的應用，然后在對典型的運動估計算法進行分析比較的基礎(chǔ)上討論了一種性能和硬件實現(xiàn)難易度綜合指數(shù)較高的二步搜索算法。本文對已有的用于全搜索算法實現(xiàn)的VLSI結(jié)構(gòu)進行了改進，設(shè)計了符合二步搜索算法要求的FPGA實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，并在對其理論分析之后，對實現(xiàn)該算法的運動估計模塊進行了功能模塊的劃分，并運用VerilogHDL硬件描述語言、ISE及Modelsim開發(fā)工具在Spartan-IIEXC2S300eFPGA芯片上完成了對各功能模塊的設(shè)計、實現(xiàn)與時序仿真。最后，對整個運動估計模塊進行了仿真測試，給出了其在FPGA上搭建實現(xiàn)后的時序仿真波形圖與占用硬件資源情況，通過對時序仿真結(jié)果可知本文設(shè)計的各功能模塊工作正常，并且能夠協(xié)同工作，整個運動估計模塊能夠正確的實現(xiàn)二步搜索運動估計算法，并輸出正確的運動估計結(jié)果；通過對占用硬件資源及時鐘頻率情況的分析驗證了本文設(shè)計的二步搜索運動估計算法的FPGA實現(xiàn)結(jié)構(gòu)具備先進性和實時可實現(xiàn)性。
上傳時間： 2013-05-27
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本文主要研究Turbo碼的編碼和譯碼算法及其FPGA硬件實現(xiàn).在概述信道編碼理論及其發(fā)展歷程之后,簡要地論述了Turbo碼的原理.然后分別對Turbo碼的MAP譯碼算法,LOG-MAP算法進行推導,在給出LOG-MAP的推導之后,提出了對于LOG-MAP譯碼算法的兩點改進,采用三階牛頓插值函數(shù)對校驗函數(shù)進行擬合,采用雙滑動窗口技術(shù)取代傳統(tǒng)的單滑動窗口技術(shù).Turb碼還有一種譯碼復雜度相對較低的算法——SOVA算法,本文也給出了SOVA算法的詳細推導過程.在對LOG-MAP和SOVA算法的詳細推導之后,本文給出Turbo碼的軟件仿真,采用Matlab語言編寫Turbo碼仿真系統(tǒng)程序,仿真系統(tǒng)比較了單滑動窗口技術(shù)和雙滑動窗口技術(shù)在不同的信噪比下的譯碼性能.在軟件仿真的基礎(chǔ)上,本文給出了Turbo碼編碼器和采用LOG-MAP譯碼算法譯碼器的FPGA硬件實現(xiàn)方法.
上傳時間： 2013-06-19
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本文以某型號接收機的應用為背景，主要論述了如何實現(xiàn)基于FPGA的參數(shù)化的Viterbi譯碼器的知識產(chǎn)權(quán)(IP)核。文中詳細論述了譯碼器的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、VerilogHDL(硬件描述語言)實現(xiàn)、仿真測試等。這些可變的參數(shù)包括：碼型、ACS(加比選)單元的數(shù)目、軟判決比特數(shù)、回溯深度等。用戶可以根據(jù)自己的需要設(shè)置不同的參數(shù)由開發(fā)工具生成不同的譯碼器用于不同的系統(tǒng)。 本文的創(chuàng)新之處在于,針對FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)提出了一種新的累加度量RAM的組織形式，大大節(jié)省了嵌入式RAM塊；提出了一種新的累加度量值的歸一化辦法；此外還給出了用Matlab建模得到軟判決信息輔助仿真工具進行電路仿真的方法，大大提高了仿真的速度。 所設(shè)計的(2，1，7)連續(xù)型5比特軟判決譯碼器已經(jīng)應用于某型號接收機，經(jīng)受了實際應用的考驗產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益。
上傳時間： 2013-04-24
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本文研制的數(shù)據(jù)采集器，用于采集導彈過載模擬試車臺的各種參數(shù),來評價導彈在飛行過程中的性能，由于試車臺是高速旋轉(zhuǎn)體，其工作環(huán)境惡劣，受電磁干擾大，而且設(shè)備要求高，如果遇到設(shè)備故障或設(shè)備事故，其損失相當巨大，保證設(shè)備的安全性和可靠性較為困難。 本文在分析數(shù)字通信技術(shù)的基礎(chǔ)上，選用了基于現(xiàn)場可編程邏輯陣列(FPGA)采用脈沖編碼調(diào)制(PCM)通信實現(xiàn)多路數(shù)據(jù)采集器的設(shè)計，其優(yōu)點是FPGA技術(shù)在數(shù)據(jù)采集器中可以進行模塊化設(shè)計，增加了系統(tǒng)的抗干擾性、靈活性和適應性，并且可以將整個PCM通信系統(tǒng)設(shè)計成可編程序系統(tǒng)，用戶只要稍加變更程序，則系統(tǒng)的被測路數(shù)、幀結(jié)構(gòu)、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?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)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?shù)南到y(tǒng)。文章給出了各個模塊的具體建模與設(shè)計，系統(tǒng)采用的是FPGA技術(shù)來實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集和信號處理，采用VHDL實現(xiàn)了數(shù)字復接器和分接器、編解碼器、調(diào)制與解調(diào)模塊的建模與設(shè)計。采用基于NiosII實現(xiàn)串口通訊，構(gòu)建了實時性和準確性通信網(wǎng)絡，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的采集。 測試數(shù)據(jù)和數(shù)據(jù)采集的實驗結(jié)果證明，采用FPGA技術(shù)實現(xiàn)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(xiàn)代技術(shù)結(jié)合，并且誤碼率較低，要遠遠優(yōu)于傳統(tǒng)的方法。
標簽： FPGA PCM 通信實現(xiàn) 多路
上傳時間： 2013-04-24
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ZigBee是近年來出現(xiàn)的一種新型無線通信技術(shù)，其具有近距離、低復雜度、低功耗、低數(shù)據(jù)速率、低成本的特點，在家用系統(tǒng)控制、樓宇自動化、工業(yè)監(jiān)控領(lǐng)域具有廣闊的市場空間。ZigBee的物理層和數(shù)據(jù)鏈路層由IEEE802.15.4工作組制定，高層(網(wǎng)絡層、數(shù)據(jù)安全性及互邊互通應用)由ZigBee聯(lián)盟負責。 隨著ZigBee技術(shù)在工業(yè)現(xiàn)場應用，越來越多的ZigBee設(shè)備終端將出現(xiàn)在工業(yè)現(xiàn)場，這就提出了將這些ZigBee設(shè)備與傳統(tǒng)的以太網(wǎng)連接起來要求，為此需要設(shè)計一個無線的ZigBee網(wǎng)關(guān)來進行數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，因此對ZigBee網(wǎng)關(guān)的研究和設(shè)計具有重要的意義。 本系統(tǒng)選用基于ARM 920T內(nèi)核的S3C2410作為ZigBee網(wǎng)關(guān)的主處理器，并且選用符合802.15.4標準的CC2420作為ZigBee網(wǎng)關(guān)的無線收發(fā)器。為了降低開發(fā)成本以及方便程序升級，網(wǎng)關(guān)選用開源嵌入式Linux操作系統(tǒng)，基于2.6.內(nèi)核進行開發(fā)。本文主要對網(wǎng)關(guān)軟件部分進行了深入研究。軟件部分主要由2個程序組成：無線收發(fā)器的驅(qū)動程序和網(wǎng)關(guān)程序。其中網(wǎng)關(guān)程序主要包含Zigbee協(xié)議棧模塊和網(wǎng)關(guān)通信模塊。開發(fā)和測試主要語言采用標準C語言，驅(qū)動部分測試部分采用Bash腳本。 本文首先介紹了無線通信的背景知識和ZigBee協(xié)議棧，然后詳細闡述了采用Linux來進行無線收發(fā)器驅(qū)動程序設(shè)計的關(guān)鍵點，同時對基于Linux的嵌入式ZigBee網(wǎng)關(guān)協(xié)議棧進行了移植，并且給出了ZigBee網(wǎng)關(guān)通信程序的設(shè)計方法以及程序的編譯、調(diào)試和測試方法，實現(xiàn)了將ZigBee設(shè)備的數(shù)據(jù)及其狀態(tài)轉(zhuǎn)發(fā)給上位數(shù)據(jù)服務器的過程，最后還提出了作者對未來工作方向的一些改進思路和方法。
標簽： ZigBee ARM 嵌入式無線 網(wǎng)關(guān)
上傳時間： 2013-07-17
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AD程序?qū)崿F(xiàn)模擬量到數(shù)字量的轉(zhuǎn)換功能； CAN程序?qū)崿F(xiàn)CAN總線通訊功能； keyboard_check程序?qū)崿F(xiàn)鍵盤的掃描查詢方式輸入； keyboard_disturb程序?qū)崿F(xiàn)PORTB的"電平變化中斷"進行鍵盤的輸入； led0-8程序?qū)崿F(xiàn)在8個LED上依次顯示1~8數(shù)字； PWM程序用于使CCP1模塊產(chǎn)生分辨率為10位的PWM波形，占空比為50%； RS-232程序通過RS-232接口來完成PC計算機與單片機之間的通信； simple_POARD程序為外圍功能模塊簡單應用實例，點亮與PORTD口相連的八個發(fā)光二極管； stopwatch程序?qū)崿F(xiàn)計時秒表功能，時鐘顯示范圍00.00～99.99秒，分辨度為0.01秒； switchinput程序用于開關(guān)量的輸入（采用SPI總線），并顯示在與D口相連的LED上； wakeup程序?qū)崿F(xiàn)PIC18F458的休眠工作方式，并由實驗板上的按鍵產(chǎn)生"電平變化中斷"將其從休眠狀態(tài)中激活； WDT程序?qū)崿F(xiàn)"看門狗"WDT的功能； Yejing程序?qū)崿F(xiàn)液晶顯示器的接口和顯示功能。
上傳時間： 2013-06-04
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