本文主要介紹了如何運用可編程邏輯器件(FPGA)實現(xiàn)電機的變頻調(diào)速控制系統(tǒng)。 目前，電機控制芯片主要有兩種選擇。一種是專用集成芯片(ASIC)，一種是單片機(MCU)或數(shù)字信號處理器(DSP)。而FPGA的數(shù)字資源豐富、工作頻率高、可在系統(tǒng)編程等特點使得開發(fā)靈活、開發(fā)周期相對短，可以取代前二種通用的方式。本文利用80C196KC和FPGA控制感應(yīng)電機，簡化了硬件和軟件設(shè)計，并充分利用了FPGA的快速性，利用FPGA，除本身可以用來控制電機以外：可以制成通用的“IP核”應(yīng)用到MCU(或DSP)，或是作為片內(nèi)外設(shè)，這樣就節(jié)約了片內(nèi)資源；另外，它還是ASIC設(shè)計的驗證的必經(jīng)階段，這是本文選題和工作的意義。本文設(shè)計的FPGA調(diào)速控制系統(tǒng)以及2個IP核，下載到芯片，通過驗證。 本文第一章緒論介紹了可編程邏輯器件的發(fā)展、應(yīng)用，以及EDA的發(fā)展歷程，還介紹了ASIC等。針對FPGA的快速發(fā)展，論述了它在變頻調(diào)速技術(shù)應(yīng)用中的優(yōu)勢。 第二章介紹了交流電動機變頻調(diào)速技術(shù)及其相關(guān)技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用情況。著重介紹了電壓空間矢量調(diào)制方式，以及矢量控制技術(shù)、技術(shù)發(fā)展。 第三章詳細(xì)介紹了SVPWM調(diào)速系統(tǒng)整個系統(tǒng)的FPGA設(shè)計，給出了設(shè)計思路、具體方案、邏輯時序分析；最后給出了軟件仿真結(jié)果和實驗波形對照。文中還給出了SVPWM調(diào)速系統(tǒng)運用的FPGA設(shè)計結(jié)果，驅(qū)動電機，得到實驗波形。論證了FPGA在調(diào)速系統(tǒng)應(yīng)用中的可行性和意義。 第四章介紹了作者針對課題相關(guān)的一些內(nèi)容所設(shè)計出的IP核，給出的實驗結(jié)果等。 論文最后，對本課題所做的工作進(jìn)行了簡單的總結(jié)。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 交流變頻 調(diào)速系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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該論文首先對脈沖及其參數(shù)進(jìn)行了分析,然后介紹了雷達(dá)脈沖參數(shù)測量的原理,并針對現(xiàn)代復(fù)雜電磁環(huán)境的特點,對脈沖參數(shù)測量的方案進(jìn)行了設(shè)計.最后利用Xilinx公司的Spartan-II系列20萬門FPGA芯片實現(xiàn)了對高密度視頻脈沖流的脈沖到達(dá)時間(TOA)、脈沖寬度(PW)和脈沖幅度(PA)等參數(shù)的實時高精度測量,并對測量誤差進(jìn)行了分析,同時給出了功能仿真的波形.該測量方法是基于FPGA的硬件實現(xiàn)方法,其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單,測量速度快、精度高,滿足對脈沖參數(shù)測量高精度、實時性的要求.
標(biāo)簽： FPGA 脈沖 參數(shù)測量 技術(shù)研究
上傳時間： 2013-07-05
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隨著星載電子系統(tǒng)復(fù)雜度、小型化需求的提高，SoC已經(jīng)成為應(yīng)對未來星載電子系統(tǒng)設(shè)計需求的解決途徑。為了簡化設(shè)計流程并且提高部件的可重用性，在目前的SoC設(shè)計中引入了稱之為平臺的體系結(jié)構(gòu)模板，用它來描述采用已有的標(biāo)準(zhǔn)核來開發(fā)SoC的方法。在星載電子系統(tǒng)中常用部件的分類設(shè)計，最終建立一個包括多種功能部件，互連部件和處理部件的設(shè)計平臺，從而有效的提高星載電子系統(tǒng)的設(shè)計能力。在當(dāng)前NASA和ESA的空間應(yīng)用中，PCI總線廣泛作為背板總線和局部總線，有鑒于此，本研究選擇PCI總線作為星載電子系統(tǒng)設(shè)計平臺要提供的一個互連部件對其進(jìn)行設(shè)計。 針對這一需求，本論文采用自項向下的設(shè)計方法對PCI總線從設(shè)備控制器的設(shè)計與實現(xiàn)進(jìn)行了研究，對PCI總線協(xié)議做了深刻的分析，完成了PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器的設(shè)計，采用Verilog HDL對其進(jìn)行了RTL級的描述。 在該課題的研究中，采用了目前集成電路設(shè)計中常見的自頂向下設(shè)計方法，使用硬件描述語言Verilog HDL對其進(jìn)行描述，重點分析了PCI總線設(shè)備控制器的設(shè)計。以PCI總線協(xié)議的分析和理解為基礎(chǔ)，對PCI總線設(shè)備控制器進(jìn)行了功能分析和結(jié)構(gòu)劃分。根據(jù)PCI總線設(shè)備控制器的功能和結(jié)構(gòu)劃分，對PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器的設(shè)計思路和各個子模塊電路的設(shè)計和實現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的分析闡述，并且通過編寫測試激勵程序完成了功能仿真。應(yīng)用FPGA作為物理驗證和實現(xiàn)載體，進(jìn)行了面向FPGA的電路綜合，進(jìn)行了布局布線后的時序仿真，證明所實現(xiàn)的PCI目標(biāo)設(shè)備控制器符合基本功能要求，在以上基礎(chǔ)上完成了PCI目標(biāo)設(shè)備控制器的FPGA實現(xiàn)。通過這整個論文的工作，按照設(shè)計、仿真、綜合驗證及布局布線的步驟，完成了PCI總線目標(biāo)設(shè)備控制器IP軟核的設(shè)計。
標(biāo)簽： FPGA PCI 設(shè)備 控制器
上傳時間： 2013-06-07
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在信道編碼的發(fā)展進(jìn)程中，編碼研究人員一直致力于追尋性能盡可能的接近Shannon極限，且譯碼復(fù)雜度較低的信道編碼方案。1993年Berrou等提出了Turbo碼，這種碼在接近香農(nóng)極限的低信噪比下仍能夠獲得較低的誤碼率，它的出現(xiàn)在編碼界引起了廣泛的關(guān)注，并成為編碼研究領(lǐng)域最新的發(fā)展方向之一。但Turbo碼也有其缺點，由于交織器的存在，致使譯碼復(fù)雜度高，譯碼時延長且因為低碼重碼字，存在錯誤平臺現(xiàn)象。在Turbo碼的基礎(chǔ)上，1994年，Pyndiah等提出了Turbo乘積碼，Turbo乘積碼繼承了Turbo碼的優(yōu)點，又因為Turbo乘積碼的構(gòu)造采用了線性分組碼，所以譯碼方法比Turbo碼簡單。Turbo乘積碼近年來開始被廣泛到應(yīng)用到各種通信場合，大有取代傳統(tǒng)的卷積碼之勢。 本文首先圍繞Turbo乘積碼的編譯碼原理，闡述了涉及到的基礎(chǔ)知識；又據(jù)Turbo乘積碼目前的應(yīng)用狀況，回顧了Turbo碼的發(fā)展歷史；其次，根據(jù)Turbo乘積碼的構(gòu)造原理，探討了構(gòu)造的方法，交織類型，子碼的選擇及子碼的性能；再次，研究了Turbo乘積碼的概率譯碼，基于外信息的迭代算法，研究了Chase的譯碼算法；最后通過軟件仿真實現(xiàn)了該迭代譯碼算法，得到的結(jié)果達(dá)到了通信接收的要求。 本文還初步的闡述了Turbo乘積碼硬件實現(xiàn)系統(tǒng)的設(shè)計方案。據(jù)實際工作中碰到的非標(biāo)準(zhǔn)信號，給出了整體模塊設(shè)計圖，及相應(yīng)模塊的功能和模塊問連接的各種參數(shù)。并實現(xiàn)了模態(tài)下的同步搜索和去除相位模糊功能。最后根據(jù)研究中碰到的各種問題，提出了下一步工作建議和研究方向。
上傳時間： 2013-07-02
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在無線通信系統(tǒng)中,信號在傳輸過程中由于多徑效應(yīng)和信道帶寬的有限性以及信道特性的不完善性導(dǎo)致不可避免地產(chǎn)生碼間串?dāng)_(Intersymbol Interference).為了克服碼間串?dāng)_所帶來的信號畸變,則必須在接收端增加均衡器,以補償信道特性,正確恢復(fù)發(fā)送序列.盲均衡器由于不需要訓(xùn)練序列,僅利用接收信號的統(tǒng)計特性就能對信道特性進(jìn)行均衡,消除碼間串?dāng)_,成為近年來通信領(lǐng)域研究的熱點課題.本課題采用已經(jīng)取得了很多研究成果的Bussgang類盲均衡算法,主要因為它的計算復(fù)雜度小,便于實時實現(xiàn),具有較好的性能.本文探討了以FPGA(Field Programmable Gates Array)為平臺,使用Verilog HDL(Hardware Description Language)語言設(shè)計并實現(xiàn)基于Bussgang類型算法的盲均衡器的硬件系統(tǒng).本文簡要介紹了Bussgang類型盲均衡算法中的判決引導(dǎo)LMS(DDLMS)和常模(CMA)兩種算法和FPGA設(shè)計流程.并詳細(xì)闡述了基于FPGA的信道盲均衡器的設(shè)計思想、設(shè)計結(jié)構(gòu)和Verilog設(shè)計實現(xiàn),以及分別給出了各個模塊的結(jié)構(gòu)框圖以及驗證結(jié)果.本課題所設(shè)計和實現(xiàn)的信道盲均衡器,為電子設(shè)計自動化(EDA)技術(shù)做了有益的探索性嘗試,對今后無線通信系統(tǒng)中的單芯片可編程系統(tǒng)(SOPC)的設(shè)計運用有著積極的借鑒意義.
上傳時間： 2013-07-25
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本文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA這種大規(guī)模的可編程邏輯器件實現(xiàn)CCD（Charge Coupled Device，電荷耦合器件）數(shù)字圖像的實時采集及預(yù)處理。基于對實時圖像處理系統(tǒng)的研究與設(shè)計，本文主要研究工作及成果如下： 1.本論文詳細(xì)的介紹了圖像采集卡的結(jié)構(gòu)和基本工作原理。同時，針對高分辨率的CCD攝像機，探討了有關(guān)點目標(biāo)與CCD像元一一對應(yīng)的圖像采集及其硬件和軟件設(shè)計方法。 2.本文分析了星圖中弱小目標(biāo)、噪聲以及背景的特點，給出了點目標(biāo)的場景圖像的數(shù)學(xué)模型及復(fù)雜背景下點目標(biāo)檢測的預(yù)處理方法。針對星圖灰度分布的特點，采用高斯低通濾波算法和高通濾波算法對星圖進(jìn)行預(yù)處理，同時還對圖像掃描聚類算法進(jìn)行了研究與分析。 3.數(shù)字信號處理器常常因為在復(fù)雜性、運算速度等方面的限制，難以實時的實現(xiàn)復(fù)雜的檢測算法。本文采用FPGA技術(shù)，實現(xiàn)了復(fù)雜背景下弱點目標(biāo)的預(yù)處理算法，解決了計算、數(shù)據(jù)緩沖和存儲操作協(xié)調(diào)一致的問題，同時采用并行高密度加法器和流水線的工作方式，使整個系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以很大的提高，合理的解決了資源和速度之間的相互制約問題，并在實際中取得滿意的結(jié)果。
上傳時間： 2013-07-03
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隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯器件取得了迅速的發(fā)展，其功能日益強大，F(xiàn)PGA內(nèi)部可用邏輯資源飛速增長，近來推出的FPGA都針對數(shù)字信號處理的特點做了特定設(shè)計，集成了存儲器、鎖相環(huán)（PLL）、硬件乘法器、DSP模塊等，通過使用各個公司提供的FPGA開發(fā)軟件使用硬件描述語言，可以實現(xiàn)特定的信號處理算法，如FFT、FIR等算法，為電子設(shè)計工程師提供了新的選擇。實時圖像處理系統(tǒng)采用FPGA+DSP的結(jié)構(gòu)來完成整個復(fù)雜的圖像處理算法。將圖像處理算法進(jìn)行分類，F(xiàn)PGA和DSP份協(xié)作發(fā)揮各自的長處，對于算法實現(xiàn)簡單、運算量大、實時性高的這類處理過程由大容量高性能的FPGA實現(xiàn)，DSP則用來處理經(jīng)過預(yù)處理后的圖像數(shù)據(jù)，來運行算法結(jié)構(gòu)復(fù)雜，乘加運算多的算法。整個系統(tǒng)主要包括FPGA處理單元、DSP處理單元以及PCI接口通訊三個部分。主要取得的了以下的研究成果：（1）研究了FPGA的工作原理及應(yīng)用，完成了Stratix芯片的選型。設(shè)計了數(shù)字圖像處理板的電路原理圖和PCB設(shè)計圖。并對電路板進(jìn)行調(diào)試，工作正常。（2）完成了FPGA程序下載電纜的PCB電路設(shè)計，并調(diào)試成功，應(yīng)用到FPGA的調(diào)試下載配置中，取得了良好的實驗與經(jīng)濟(jì)效果。（3）充分利用FPGA的設(shè)計開發(fā)軟件與工具，完成了中值濾波、形態(tài)學(xué)濾波和自適應(yīng)閾值的FPGA實現(xiàn)，并給出了詳細(xì)的實現(xiàn)過程。將算法下載到FPGA芯片，經(jīng)過試驗調(diào)試，達(dá)到要求。（4）研究了PCI接口通訊的實現(xiàn)方式，選用PCI9054芯片實現(xiàn)通訊，完成PCI接口電路設(shè)計，經(jīng)過調(diào)試，實現(xiàn)了中斷、DMA等方式，滿足了數(shù)據(jù)傳輸?shù)囊蟆＃?）學(xué)習(xí)了C6701DSP芯片的工作特性以及內(nèi)部功能結(jié)構(gòu)，完成了DSP外圍存儲器的擴(kuò)展、時鐘信號發(fā)生以及電源模塊等外圍電路的設(shè)計。
標(biāo)簽： FPGA DSP 紅外 圖像預(yù)處理
上傳時間： 2013-07-22
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隨著安全通信數(shù)據(jù)速率的提高,關(guān)鍵數(shù)據(jù)加密算法的軟件實施成為重要的系統(tǒng)瓶頸.基于FPGA的高度優(yōu)化的可編程的硬件安全性解決方案提供了并行處理能力,并且可以達(dá)到所要求的加密處理性能(每秒的SSL或RSA運算次數(shù))基準(zhǔn).網(wǎng)絡(luò)的迅速發(fā)展,對安全性的需要變得越來越重要.然而,盡管網(wǎng)絡(luò)技術(shù)進(jìn)步很快,安全性問題仍然相對落后.由于FPGA所提供的設(shè)計優(yōu)勢,特別是新的高速版本,網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計人員可以在這些網(wǎng)絡(luò)設(shè)備中經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)安全性支持.FPGA是實現(xiàn)設(shè)計靈活性和功能升級的關(guān)鍵,對于容錯、IPSec協(xié)議和系統(tǒng)接口問題而言這兩點非常重要.而且,FPGA還為網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)設(shè)計人員提供了適應(yīng)不同安全處理功能以及隨著安全技術(shù)的發(fā)展方便地增加對新技術(shù)支持的能力.標(biāo)準(zhǔn)加密/解決以及認(rèn)證算法,如RC-4、DES、三次DES、MD-5以及安全哈希算法-1(SHA-1)被廣泛用于全球網(wǎng)絡(luò)安全系統(tǒng)中.本文介紹了基于PCI總線的加密卡的研制,硬件板卡的結(jié)構(gòu),著重論述了加密卡上加密模塊的實現(xiàn),即用FPGA實現(xiàn)3DES及IDEA、MD5算法的過程,加密卡的工作原理,加密卡中多種密碼算法的配置原理,最后對3DES算法及IDEA、MD5算法的實現(xiàn)進(jìn)行仿真,并繪制了板卡的原理圖,對PCI接口原理進(jìn)行了闡述.在論文中,首先闡述了數(shù)據(jù)加密原理.介紹了數(shù)據(jù)加密的算法和數(shù)據(jù)加密的技術(shù)發(fā)展趨勢,并重點說明了3DES的算法.由于加密卡的生存空間在于其高速的加密性能與便捷的使用方式,所以,我們的加密卡采用的是基于PCI插槽的結(jié)構(gòu),遵從的是PCI2.2規(guī)范,理解并掌握PCI總線的規(guī)范是了解整個系統(tǒng)的重要一環(huán),本文講述了PCI總線的特點和性能,以及總線的信號.由于遵從高速性的要求,我們在硬件選型的時候,選用的是TI公司高速DSP T M S 3 2 0 C 5 4 x:T I公司新推出的T M S 3 2 0 C 6 x系列D S P功能強,速度也非常快,但目前價格仍然太高,不適合一般加解密使用.而TMS3 2 0 C 5 4 x系列具有性能適中,價格低廉,產(chǎn)品成熟等特點,是較好的選擇.FPGA選用的XILINX公司的XC2V3000,在隨后的文章中,我們將會對這些器件特性做相應(yīng)說明.并由此得出電路原理圖的繪制.文章的重點之一在于3DES算法及IDEA、MD5算法的FPGA實現(xiàn),以Xilinx公司VIRTEXII結(jié)構(gòu)的VXC2V3000為例,闡述用FPGA高速實現(xiàn)3DES算法及IDEA、MD5算法的設(shè)計要點及關(guān)鍵部分的設(shè)計.
上傳時間： 2013-04-24
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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(rèn)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(fù)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(jìn)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(fù)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(jìn)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(jìn)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。
標(biāo)簽： Viterbi FPGA 軟判決 譯碼器
上傳時間： 2013-07-23
上傳用戶：葉山豪
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(dá)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)方案。 本文研究了CDMA2000業(yè)務(wù)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(jìn)行了分析，并基于MATLAB平臺做了相應(yīng)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(jìn)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(hù)處理策略。我們還將設(shè)計結(jié)果在APEXEP20K30E芯片上進(jìn)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(dá)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(yīng)用于CDMA2000移動通信系統(tǒng)。
上傳時間： 2013-06-24
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