目前,數(shù)字信號處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達、聲納、語音與圖像處理等領(lǐng)域,信號處理算法理論己趨于成熟,但其具體硬件實現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件,由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點,大大推動了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的單片化、自動化,縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計周期、提高了設(shè)計的靈活性和可靠性,在超高速信號處理和實時測控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進行研究,基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點,把FPGA作為整個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究內(nèi)容如下: FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對數(shù)據(jù)采集與處理,對FPGA進行選型,設(shè)計了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個控制系統(tǒng)分為三個部分:多通道采樣控制模塊,數(shù)據(jù)處理模塊,存儲控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設(shè)計。利用4片AD7506和一片AD7862對64路模擬量進行周期采樣,分別設(shè)計了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊,并進行了仿真,完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計。FFT算法在數(shù)字信號處理中占有重要的地位,因此本文研究了FFT的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu),提出了用FPGA實現(xiàn)FFT的一種設(shè)計思想,給出了總體實現(xiàn)框圖。分別設(shè)計了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器,碟形運算單元,存儲器,控制器,并分別進行了仿真。重點設(shè)計實現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元,采用了一種高效乘法器算法設(shè)計實現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器,從而提高了蝶形處理器的運算速度,降低了運算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明,狀態(tài)機控制器成功地對各個模塊進行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲控制模塊的設(shè)計。利用閃存芯片K9K1G08UOA對采集處理后的數(shù)據(jù)進行存儲,設(shè)計了FPGA與閃存的硬件連接,設(shè)計了存儲控制模塊。 本文對FFT算法的硬件實現(xiàn)進行了研究,結(jié)合單片系統(tǒng)的特點,把整個系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊,數(shù)據(jù)處理模塊,存儲控制模塊進行設(shè)計和仿真。設(shè)計采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測試結(jié)果表明,此FPGA單片系統(tǒng)可完成對實時信號的高速采集與處理。
標簽:
FPGA
數(shù)據(jù)采集
處理技術(shù)
上傳時間:
2013-04-24
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