隨著FPGA(FieldProgrammableGateArray)器件的應(yīng)用越來越廣泛且重要，F(xiàn)PGA的測(cè)試技術(shù)也得到了廣泛重視和研究?；贔PGA可編程的特性，應(yīng)用獨(dú)立的測(cè)試(工廠測(cè)試)需要設(shè)計(jì)數(shù)個(gè)測(cè)試編程和測(cè)試向量來完成FPGA的測(cè)試，確保芯片在任何用戶可能的編程下都可靠工作。 本論文正是針對(duì)上述問題，以XilinxXC4000E系列FPGA為主要的研究對(duì)象，在詳細(xì)研究FPGA內(nèi)部結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，基于“分治法”的基本思路對(duì)FPGA的測(cè)試?yán)碚摵头椒ㄗ隽颂剿餍匝芯俊?研究完成了對(duì)可編程邏輯模塊(ConfigrableLogicBlock)及其子模塊的測(cè)試。主要基于“分治法”對(duì)CLB及其子模塊進(jìn)位邏輯(CLM)、查找表(LUT)的RAM工作模式等進(jìn)行了測(cè)試劃分，分別實(shí)現(xiàn)了以“一維陣列”為基礎(chǔ)的測(cè)試配置和測(cè)試向量，以較少了測(cè)試編程次數(shù)完成了所有CLB資源的測(cè)試。 研究完成了對(duì)互連資源(ConfigrableInterconnectResource)的測(cè)試?；谄胀〝?shù)據(jù)總線的測(cè)試方法，針對(duì)互連資源主要由線段和NMOS開關(guān)管組成的特點(diǎn)及其自身的故障模型，通過手工連線實(shí)現(xiàn)測(cè)試配置，僅通過4次編程就實(shí)現(xiàn)了對(duì)其完全測(cè)試。 在測(cè)試?yán)碚撗芯康幕A(chǔ)上，我們開發(fā)了能對(duì)FPGA器件進(jìn)行實(shí)際測(cè)試的測(cè)試平臺(tái)?；谟布抡嫫鞯臏y(cè)試平臺(tái)通過高速光纖連接工作站上的EDA仿真軟件，把軟件語言描述的測(cè)試波形通過硬件仿真器轉(zhuǎn)化為真實(shí)測(cè)試激勵(lì)，測(cè)試響應(yīng)再讀回到仿真軟件進(jìn)行觀察，能夠靈活、快速的完成FPGA器件的配置和測(cè)試。該平臺(tái)在國(guó)內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)了軟硬件協(xié)同在線測(cè)試FPGA。在該平臺(tái)支持下，我們成功完成了對(duì)各軍、民用型號(hào)FPGA的測(cè)試任務(wù)。 本研究成果為國(guó)內(nèi)自主研發(fā)FPGA器件提供了有力保障，具有重大科研與實(shí)踐價(jià)值，成功解決了國(guó)外公司在FPGA測(cè)試技術(shù)上的壟斷問題，幫助國(guó)產(chǎn)FPGA器件實(shí)現(xiàn)完全國(guó)產(chǎn)化。
上傳時(shí)間： 2013-05-17
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Reed-Solomon碼(簡(jiǎn)稱RS碼)是一種具有很強(qiáng)糾正突發(fā)和隨機(jī)錯(cuò)誤能力的信道編碼方式，在深空通信、移動(dòng)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(yīng)用。 本文簡(jiǎn)要介紹了有限域基本運(yùn)算的算法和常用的RS編碼算法，分析了改進(jìn)后的Euclid算法和改進(jìn)后的BM算法，針對(duì)改進(jìn)后的BM算法提出了一種流水線結(jié)構(gòu)的譯碼器實(shí)現(xiàn)方案并改進(jìn)了該算法的實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，在譯碼器復(fù)雜度和譯碼延時(shí)上作了折衷，降低了譯碼器的復(fù)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(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了RS(255,239)編譯碼器，證明了該方案的可行性。
上傳時(shí)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(guān)鍵方程的計(jì)算中采用一種新改進(jìn)的BM算法，然后提出了基于復(fù)數(shù)基的有限域快速并行乘法器和利用冪指數(shù)相減進(jìn)行除法計(jì)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(shí)和硬件資源使用，最后利用VHDL硬件描述語言在FPGA上實(shí)現(xiàn)了流水線處理的RS(255,223)譯碼器。 本課題實(shí)現(xiàn)的RS(255,223)硬件譯碼器的性能在國(guó)內(nèi)具有領(lǐng)先水平，對(duì)我國(guó)以后航天項(xiàng)目高速數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)的設(shè)計(jì)有著很大的意義?！?/p>
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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本文對(duì)于全并行Viterbi譯碼器的設(shè)計(jì)及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行了研究，并最終將用FPGA實(shí)現(xiàn)的譯碼器嵌入到某數(shù)字通信系統(tǒng)之中?！ ∈紫冉榻B了卷積碼及Viterbi譯碼算法的基本原理，并對(duì)卷積碼的糾錯(cuò)性能進(jìn)行了理論分析。接著介紹了Viterbi譯碼器各個(gè)模塊實(shí)現(xiàn)的一些經(jīng)典算法，對(duì)這些算法的硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行優(yōu)化并利用FPGA實(shí)現(xiàn)，而后在QuartusⅡ平臺(tái)上對(duì)各模塊的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行仿真以及在Matlab平臺(tái)上對(duì)結(jié)果進(jìn)行驗(yàn)證。最后給出Viterbi譯碼模塊應(yīng)用在實(shí)際系統(tǒng)上的誤碼率測(cè)試性能結(jié)果?！ y(cè)試結(jié)果表明，系統(tǒng)的誤碼率達(dá)到了工程標(biāo)準(zhǔn)的要求，從而驗(yàn)證了譯碼器設(shè)計(jì)的可靠性，同時(shí)所設(shè)計(jì)的基于FPGA實(shí)現(xiàn)的全并行Viterbi譯碼器適用于高速數(shù)據(jù)傳輸?shù)膽?yīng)用場(chǎng)合。
上傳時(shí)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(gè)必然趨勢(shì)。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(shè)計(jì)的巨大變革。本論文將迅速發(fā)展的FPGA技術(shù)應(yīng)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(guān)鍵設(shè)備——傳輸流復(fù)用器的FPGA建模和實(shí)現(xiàn)，以及相關(guān)的關(guān)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(guān)鍵技術(shù)，以及可編程邏輯技術(shù)的發(fā)展和優(yōu)勢(shì)。然后介紹了數(shù)字電視系統(tǒng)中的重要標(biāo)準(zhǔn)MPEG-2以及傳輸流復(fù)用器的原理和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，并且從理論上闡述了復(fù)用器設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)：PSI重組和PCR調(diào)整。接著詳細(xì)說明了如何運(yùn)用創(chuàng)新思路，采用獨(dú)特的硬件架構(gòu)在一片F(xiàn)PGA上實(shí)現(xiàn)整個(gè)復(fù)用器的軟件和硬件系統(tǒng)的方案，并且舉例說明了復(fù)用器硬件邏輯設(shè)計(jì)中所運(yùn)用的幾個(gè)FPGA設(shè)計(jì)技巧。最后對(duì)本文進(jìn)行總結(jié)，并提出了數(shù)字電視系統(tǒng)中復(fù)用器設(shè)備未來發(fā)展的設(shè)想。本文中介紹的基于SOPC的硬件復(fù)用器設(shè)計(jì)方案，將系統(tǒng)的軟件和硬件集成在一款A(yù)ltera公司新推出的低成本高密度cyclone系列FPGA上，并且將FPGA設(shè)計(jì)技巧運(yùn)用于復(fù)用器的硬件邏輯設(shè)計(jì)中。整個(gè)設(shè)計(jì)方案不但簡(jiǎn)化了系統(tǒng)設(shè)計(jì)，而且實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定，高速，低成本，可擴(kuò)展性強(qiáng)的復(fù)用器系統(tǒng)。
上傳時(shí)間： 2013-06-02
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逆變控制器的發(fā)展經(jīng)歷從分立元件的模擬電路到以專用微處理芯片（DSP/MCU）為核心的電路系統(tǒng)，并從數(shù)?；旌想娐愤^渡到純數(shù)字控制的歷程。但是，通用微處理芯片是為一般目的而設(shè)計(jì)，存在一定局限。為此，近幾年來逆變器專用控制芯片（ASIC）實(shí)現(xiàn)技術(shù)的研究越來越受到關(guān)注，已成為逆變控制器發(fā)展的新方向之一。本文利用一個(gè)成熟的單相電壓型PWM逆變器控制模型，圍繞逆變器專用控制芯片ASIC的實(shí)現(xiàn)技術(shù)，依次對(duì)專用芯片的系統(tǒng)功能劃分，硬件算法，全系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)及優(yōu)化，流水線操作和并行化，芯片運(yùn)行穩(wěn)定性等問題進(jìn)行了初步研究。首先引述了單相電壓型PWM逆變器連續(xù)時(shí)間和離散時(shí)間的數(shù)學(xué)模型，以及基于極點(diǎn)配置的單相電壓型PWM逆變器電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)過程，同時(shí)給出了仿真結(jié)果，仿真表明此系統(tǒng)具有很好的動(dòng)、靜態(tài)性能，并且具有自動(dòng)限流功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。緊接著分析了FPGA器件的特征和結(jié)構(gòu)。在給出本芯片應(yīng)用目標(biāo)的基礎(chǔ)上，制定了FPGA目標(biāo)器件的選擇原則和芯片的技術(shù)規(guī)格，完成了器件選型及相關(guān)的開發(fā)環(huán)境和工具的選取。然后系統(tǒng)闡述了復(fù)雜FPGA設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)方法學(xué)，詳細(xì)介紹了基于FPGA的ASIC設(shè)計(jì)流程，概要介紹了僅使用QuartusII的開發(fā)流程，以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結(jié)合使用的開發(fā)流程。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)行了芯片系統(tǒng)功能劃分，針對(duì)：DDS標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器，電壓電流雙環(huán)控制算法單元，硬件PI算法單元，SPWM產(chǎn)生器，三角波發(fā)生器，死區(qū)控制器，數(shù)據(jù)流/控制流模塊等逆變器控制硬件算法/控制單元，研究了它們的硬件算法，完成了模塊化設(shè)計(jì)。分析了全數(shù)字鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)和模型，以此為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)了一種應(yīng)用于逆變器的，用比例積分方法替代傳統(tǒng)鎖相系統(tǒng)中的環(huán)路濾波，用相位累加器實(shí)現(xiàn)數(shù)控振蕩器（DCO）功能的高精度二階全數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）。分析了“流水線操作”等設(shè)計(jì)優(yōu)化問題，并針對(duì)逆變器控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)算法呈多層結(jié)構(gòu)，且層與層之間還有數(shù)據(jù)流聯(lián)系，其執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)流的走向較為復(fù)雜，不利于直接采用流水線技術(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，提出一種全新的“分層多級(jí)流水線”設(shè)計(jì)技術(shù)，有效地解決了復(fù)雜控制系統(tǒng)的流水線優(yōu)化設(shè)計(jì)問題。本文最后對(duì)芯片運(yùn)行穩(wěn)定性等問題進(jìn)行了初步研究。指出了設(shè)計(jì)中的“競(jìng)爭(zhēng)冒險(xiǎn)”和飽受困擾之苦的“亞穩(wěn)態(tài)”問題，分析了產(chǎn)生機(jī)理，并給出了常用的解決措施。
上傳時(shí)間： 2013-05-28
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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(duì)完成各級(jí)數(shù)字信號(hào)處理所涉及到的CORDIC、CIC、HB、DA、重采樣等關(guān)鍵算法做了適當(dāng)介紹;然后根據(jù)這些算法提出了基于FPGA實(shí)現(xiàn)的結(jié)構(gòu)并進(jìn)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(shí)現(xiàn)的數(shù)字下變頻器在測(cè)試中產(chǎn)生的波形和頻譜,作了測(cè)試結(jié)果分析.
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字下變頻
上傳時(shí)間： 2013-05-25
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數(shù)字相關(guān)器是無線數(shù)字接收機(jī)的重要組成部分,它主要用于對(duì)中頻數(shù)字化后的信號(hào)進(jìn)行解調(diào)和同步,從而恢復(fù)出原始的基帶數(shù)據(jù).本文的重點(diǎn)是如何高效的實(shí)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(duì)MSK信號(hào)進(jìn)行正確、有效、實(shí)時(shí)的解調(diào),其內(nèi)容包括1.MSK信號(hào)簡(jiǎn)介及分析,研究其特征,以便有效的對(duì)其解調(diào).2.對(duì)解調(diào)技術(shù)中涉及的重點(diǎn)模塊,比如NCO、CORDIC算法等做了理論上的介紹與分析.3.MSK信號(hào)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(shì)和劣勢(shì),并進(jìn)行了仿真驗(yàn)證.4.在FPGA中實(shí)現(xiàn)了數(shù)字中頻系統(tǒng)的各個(gè)關(guān)鍵模塊.5.最終的解調(diào)模塊在實(shí)際的PCB基板上調(diào)試通過,并應(yīng)用在實(shí)際產(chǎn)品中.
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字相關(guān)器 解調(diào) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-06-21
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低壓電力線通信(PLC)具有網(wǎng)絡(luò)分布廣、無需重新布線和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。近年來，低壓電力線通信被看成是解決信息高速公路“最后一英里”問題的一種方案，在國(guó)內(nèi)外掀起了一個(gè)新的研究熱潮。電力線信道中不僅存在多徑干擾和子信道衰落，而且還存在開關(guān)噪聲和窄帶噪聲，因此在電力線通信系統(tǒng)中，信道編碼是不可或缺的重要組成部分。 本文著重研究了在FPGA上實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的信道編解碼方案。其中編碼端由卷積碼編碼器和交織器組成，解碼端由Viterbi譯碼器和解交織器組成，同時(shí)為了與PC機(jī)進(jìn)行通信，還在FPGA上做了一個(gè)RS232串行接口模塊，以上所有的模塊均采用硬件描述語言VerilogHDL編寫。另外，峰值平均功率比(PAR)較大是OFDM系統(tǒng)所面臨的一個(gè)重要問題，必須要考慮如何降低大峰值功率信號(hào)出現(xiàn)的概率。本文重點(diǎn)研究了三種降低PAR的方法：即信號(hào)預(yù)畸變技術(shù)、信號(hào)非畸變技術(shù)和編碼技術(shù)。這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是迄今為止還沒有一種好方法能夠徹底地解決OFDM系統(tǒng)中較高PAR的弊病。本論文內(nèi)容安排如下：第一章介紹了課題的背景，可編程器件和OFDM技術(shù)的發(fā)展歷程。第二章詳細(xì)介紹了OFDM的原理以及實(shí)現(xiàn)OFDM所采用的一些技術(shù)細(xì)節(jié)。第三章詳細(xì)介紹了本課題中信道編碼的方案，包括信道編碼的基本原理，組成結(jié)構(gòu)以及方案中采用的卷積碼和交織的原理及設(shè)計(jì)。第四章詳細(xì)討論了編碼方案如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)，包括可編程邏輯器件FPGA/CPLD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開發(fā)流程，以及串口通信接口、編解碼器的FPGA設(shè)計(jì)。第五章詳細(xì)介紹了如何降低OFDM系統(tǒng)中的峰值平均功率比。最后，在第六章總結(jié)全文，并對(duì)課題中需要進(jìn)一步完善的方面進(jìn)行了探討。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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Turbo碼是一類并行級(jí)聯(lián)的系統(tǒng)卷積碼，它是在綜合級(jí)聯(lián)碼、最大后驗(yàn)概率(MAP)譯碼、軟輸入軟輸出及迭代譯碼等理論基礎(chǔ)上的一種創(chuàng)新。Turbo碼的基本原理是通過對(duì)編碼器結(jié)構(gòu)的巧妙設(shè)計(jì)，多個(gè)子碼通過交織器隔離進(jìn)行并行級(jí)聯(lián)編碼輸出，增大了碼距。譯碼器則以類似內(nèi)燃機(jī)引擎廢氣反復(fù)利用的機(jī)理進(jìn)行迭代譯碼以反復(fù)利用有效信息流，從而獲得卓越的糾錯(cuò)能力。計(jì)算機(jī)仿真表明，Turbo碼不但在加性高斯噪聲信道下性能優(yōu)越，而且具有很強(qiáng)的抗衰落、抗干擾能力，當(dāng)交織長(zhǎng)度足夠長(zhǎng)時(shí)，其糾錯(cuò)性能接近香農(nóng)極限。 FPGA(FieldProgrammableGateArray)，即現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列，是在PAL、GAL、EPLD等可編程器件的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物。FPGA技術(shù)具有大規(guī)模、高集成度、高可靠性、設(shè)計(jì)周期短、投資小、靈活性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，逐步成為復(fù)雜數(shù)字硬件電路設(shè)計(jì)的理想選擇。 本論文以東南大學(xué)移動(dòng)通信實(shí)驗(yàn)室B3G課題組提出的“支持多天線的廣義多載波無線傳輸技術(shù)”(MIMO-GMC)為背景，分析了Turbo譯碼算法，并針對(duì)MIMO-GMC系統(tǒng)的迭代接收機(jī)中所采用的外信息保留和聯(lián)合檢測(cè)譯碼迭代的特點(diǎn)，完成了采用滑動(dòng)窗Log-MAP算法的軟輸入、軟輸出的Turbo譯碼器的設(shè)計(jì)。整個(gè)譯碼器模塊的設(shè)計(jì)采用Verilog語言描述，并在VirtexⅡPro系列FPGA芯片上實(shí)現(xiàn)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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