隨著空間科學(xué)任務(wù)的增加,需要處理的空間科學(xué)數(shù)據(jù)量激增,要求建立一個(gè)高速的空間數(shù)據(jù)連接網(wǎng)絡(luò).高速復(fù)接器作為空間飛行器星上網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵設(shè)備,其性能對(duì)整個(gè)空間數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的性能起著重要影響.該文闡述了利用先入先出存儲(chǔ)器FIFO進(jìn)行異步速率調(diào)整,應(yīng)用VHDL語言和可編程門陣列FPGA技術(shù),對(duì)多個(gè)信號(hào)源數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)打包、信道選通調(diào)度和多路復(fù)接的方法.設(shè)計(jì)中,用VHDL語言對(duì)高速復(fù)接器進(jìn)行行為級(jí)建模,為了驗(yàn)證這個(gè)模型,首先使用軟件進(jìn)行仿真,通過編寫testbench程序模擬FIFO的動(dòng)作特點(diǎn),對(duì)程序輸入信號(hào)進(jìn)行仿真,在軟件邏輯仿真取得預(yù)期結(jié)果后,繼續(xù)設(shè)計(jì)硬件電路,設(shè)計(jì)出的實(shí)際電路實(shí)現(xiàn)了將來自兩個(gè)不同速率的信源數(shù)據(jù)(1394總線數(shù)據(jù)和1553B總線數(shù)據(jù))復(fù)接成一路符合CCSDS協(xié)議的位流業(yè)務(wù)數(shù)據(jù).在實(shí)驗(yàn)調(diào)試中對(duì)FPGA的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方法進(jìn)行驗(yàn)證.驗(yàn)證結(jié)果完全符合設(shè)計(jì)目標(biāo).應(yīng)用硬件可編程邏輯芯片F(xiàn)PGA設(shè)計(jì)高速復(fù)接器,大幅度提高了數(shù)據(jù)的復(fù)接速率,可應(yīng)用于未來的星載高速數(shù)據(jù)系統(tǒng)中,能夠完成在軌系統(tǒng)的數(shù)據(jù)復(fù)接任務(wù).
上傳時(shí)間： 2013-07-17
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DFT(離散傅立葉變換)作為將信號(hào)從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域的基本運(yùn)算,在各種數(shù)字信號(hào)處理中起著核心作用
標(biāo)簽： FPGA FFT 擴(kuò)展 處理器
上傳時(shí)間： 2013-08-04
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在圖像處理、航空航天、遙感測(cè)量、現(xiàn)代電子測(cè)試等很多領(lǐng)域，要求測(cè)試儀器設(shè)備能及時(shí)保存原始測(cè)試數(shù)據(jù)，用于事后數(shù)據(jù)分析和處理。同時(shí)前端探測(cè)器性能的提高，對(duì)于各種系統(tǒng)存儲(chǔ)容量、體積、造價(jià)、穩(wěn)定性等都提出了更高的要求。因此研制性能可靠、體積小、低成本的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)系統(tǒng)是十分必要的。 本文提出基于ARM嵌入式處理器+FPGA結(jié)構(gòu)的高速信號(hào)采集與存儲(chǔ)系統(tǒng)解決方案。進(jìn)行了信號(hào)采集與存儲(chǔ)系統(tǒng)設(shè)計(jì)。其特點(diǎn)是高性能、低成本、體積小。 文中利用了ARM處理器和FPGA可編程邏輯器件的特點(diǎn)，進(jìn)行了基于本方案的硬件設(shè)計(jì)，：FPGA軟件設(shè)計(jì)。敘述了PCB設(shè)計(jì)以及調(diào)試過程中需注意的問題。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)以ARM和FPGA為平臺(tái)，ARM處理器采用了Samsung公司的S3C2410，F(xiàn)PGA采用Altera公司的EP2C8。硬件設(shè)計(jì)圍繞著核心芯片，進(jìn)行了電源設(shè)計(jì)和ARM和FPGA外圍電路設(shè)計(jì)。 ARM處理器實(shí)現(xiàn)了系統(tǒng)的控制；FPGA作為協(xié)處理器實(shí)現(xiàn)了FIFO，一些接口、時(shí)序控制等，協(xié)助ARM采集數(shù)據(jù)。在FPGA中實(shí)現(xiàn)硬件電路簡化了外圍電路，使得設(shè)計(jì)靈活，開發(fā)調(diào)試方便，也提高了系統(tǒng)的可靠性。 系統(tǒng)軟件操作系統(tǒng)采用的是Linux，基于嵌入式Linux操作系統(tǒng)的特點(diǎn)，分析了系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性。接著進(jìn)行了Linux平臺(tái)上基于Qt的用戶界面應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。 最后分析了系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果，并指出存在的問題和改進(jìn)方法。
標(biāo)簽： ARMFPGA 高速信號(hào) 采集 存儲(chǔ)
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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本文研究基于ARM與FPGA的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)技術(shù)。論文完成了ARM+FPGA結(jié)構(gòu)的共享存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了ARMLinux系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，包括觸摸屏控制、LCD顯示、正弦插值算法設(shè)計(jì)以及各種顯示算法設(shè)計(jì)等。同時(shí)進(jìn)行了信號(hào)的高速采集和處理的實(shí)際測(cè)試，對(duì)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析。 論文分別從軟件和硬件兩方面入手，闡述了基于ARM處理器和FPGA芯片的高速數(shù)據(jù)采集的硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法，以及基于ARMLinux操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)和應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。 硬件方面，在FPGA平臺(tái)上，我們首先利用乒乓操作的方式將一路高速數(shù)據(jù)信號(hào)轉(zhuǎn)換成頻率為原來頻率1/4的4路低速數(shù)據(jù)信號(hào)，再將這四路數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)到4個(gè)FIFO中，然后再對(duì)這4個(gè)FIFO中的數(shù)據(jù)拼接并存儲(chǔ)在FPGA片上的雙端口雙時(shí)鐘RAM中，最后將FPGA的雙端口雙時(shí)鐘RAM掛載到ARM系統(tǒng)的總線上，實(shí)現(xiàn)了ARM和FPGA共享存儲(chǔ)器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使ARM處理器可以直接讀取這個(gè)雙端口雙時(shí)鐘的RAM中的數(shù)據(jù)，從而大大提高了數(shù)據(jù)采集與處理的效率。在采樣頻率控制電路設(shè)計(jì)方面，我們通過使FIFO的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)時(shí)鐘降低為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的1/n實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集頻率降為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)的1/n，從而實(shí)現(xiàn)了由FPGA控制的可變頻率的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。 軟件方面，為了更有效地管理和拓展系統(tǒng)功能，我們移植了ARMLinux操作系統(tǒng)，并在S3C2410平臺(tái)上設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了基于Linux操作系統(tǒng)的觸摸屏驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、LCD驅(qū)動(dòng)程序移植、自定義的FPGA模塊驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)、LCD顯示程序設(shè)計(jì)、多線程的應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。應(yīng)用程序能夠控制FPGA數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)工作。 在前端采樣頻率為125MHz情況下，系統(tǒng)可以正常工作。能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)頻率在5MHz以下的信號(hào)波形的直接顯示；對(duì)5MHz至40MHz的信號(hào)，使用正弦插值算法進(jìn)行處理，顯示效果良好。同時(shí)這種硬件結(jié)構(gòu)可擴(kuò)展性強(qiáng)，可以在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)8路甚至16路緩沖的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，可以使系統(tǒng)支持更高的采樣頻率。
標(biāo)簽： FPGA ARM 高速數(shù)據(jù) 采集
上傳時(shí)間： 2013-07-04
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合成孔徑雷達(dá)的實(shí)時(shí)信號(hào)處理系統(tǒng),可以分成相對(duì)獨(dú)立的幾個(gè)階段,即A/D變換和緩存、距離向預(yù)處理器、方位向預(yù)處理器、距離向壓縮處理、轉(zhuǎn)置存儲(chǔ)器、方位向壓縮處理、逆轉(zhuǎn)置存儲(chǔ)器.合成孔徑雷達(dá)預(yù)處理的目的,就是緩解高處理數(shù)據(jù)率和低傳輸數(shù)據(jù)率的矛盾,使得在不太影響成像質(zhì)量的前提下,盡量減少傳輸?shù)臄?shù)據(jù)率,有利于后續(xù)處理的硬件實(shí)現(xiàn),做到實(shí)時(shí)處理.論文結(jié)合電子所合成孔徑雷達(dá)實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng),設(shè)計(jì)開發(fā)了基于Xilinx Virtex-E FPGA的星載SAR高速預(yù)處理板,該信號(hào)處理板處理能力強(qiáng),結(jié)構(gòu)緊湊,運(yùn)行效率高;其硬件電路的設(shè)計(jì)思路和結(jié)構(gòu)形式有很強(qiáng)的通用性和使用價(jià)值.論文重點(diǎn)研究了預(yù)處理的核心部分—固定系數(shù)FIR濾波器的設(shè)計(jì)問題.而固定系數(shù)FIR濾波器的實(shí)現(xiàn)問題的重點(diǎn)又是FPGA內(nèi)部的固定系數(shù)FIP濾波器實(shí)現(xiàn)問題,針對(duì)FPGA內(nèi)部的查找表資源,我們選擇目前流行的分布式算法來實(shí)現(xiàn)FIR濾波器的設(shè)計(jì).對(duì)比于預(yù)處理器中其他濾波器設(shè)計(jì)方案,基于FPGA分布式算法的FIR濾波器的設(shè)計(jì),避免了乘累加運(yùn)算,提高了系統(tǒng)運(yùn)行的速度并且節(jié)省了大量的FPGA資源.并且由于FPGA可編程的特性,所以可以靈活的改變?yōu)V波器的系數(shù)和階數(shù).所設(shè)計(jì)的電路簡單高速,工作正常、可靠,完全滿足了預(yù)處理器設(shè)計(jì)的技術(shù)要求.隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù),高密度存儲(chǔ)器技術(shù),計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,一個(gè)全數(shù)字化的機(jī)載實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)的研制,已經(jīng)不是非常困難的事情了.而在現(xiàn)有條件下,全數(shù)字化的高分辨率星載實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)的研制,將是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)意義的課題,論文以星載SAR的預(yù)處理器設(shè)計(jì)為例,拋磚引玉,希望對(duì)未來全數(shù)字化星載實(shí)時(shí)成像處理系統(tǒng)的研制起到一定參考價(jià)值.
上傳時(shí)間： 2013-07-03
上傳用戶：lanhuaying
常用的實(shí)時(shí)數(shù)字信號(hào)處理的器件有可編程的數(shù)字信號(hào)處理(DSP)芯片(如AD系列、TI系列)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列(FPGA)等。在工程實(shí)踐中,往往要求對(duì)信號(hào)處理要有高速性、實(shí)時(shí)性和靈活性,而已有的一些軟件和硬件實(shí)現(xiàn)方式則難以同時(shí)達(dá)到這幾方面的要求。隨著可編程邏輯器件和EDA技術(shù)的發(fā)展,使用FPGA來實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理,既具有實(shí)時(shí)性,又兼顧了一定的靈活性。FPGA具有的靈活的可編程邏輯可以方便的實(shí)現(xiàn)高速數(shù)字信號(hào)處理,突破了并行處理、流水級(jí)數(shù)的限制,有效地利用了片上資源,加上反復(fù)的可編程能力,越來越受到國內(nèi)外從事數(shù)字信號(hào)處理的研究者所青睞。 FIR數(shù)字濾波器以其良好的線性特性被廣泛使用,屬于數(shù)字信號(hào)處理的基本模塊之一。本論文對(duì)基于FPGA的FIR數(shù)字濾波器實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究,所做的主要工作如下： 1.介紹了FIR數(shù)字濾波器的基本理論和FPGA的基本概況,以及FPGA設(shè)計(jì)流程、設(shè)計(jì)指導(dǎo)原則和常用的設(shè)計(jì)指導(dǎo)思想與技巧。 2.以FIR數(shù)字濾波器的基本理論為依據(jù),使用分布式算法為濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)算法,并對(duì)其進(jìn)行了詳細(xì)的討論。針對(duì)分布式算法中查找表規(guī)模過大的缺點(diǎn),采用優(yōu)化分布式算法的多塊查找表方式使得硬件規(guī)模極大的減小。 3.設(shè)計(jì)出一個(gè)192階的FIR濾波器實(shí)例。其系統(tǒng)要求為：定點(diǎn)16位輸入、定點(diǎn)12位系數(shù)、定點(diǎn)16位輸出,采樣率為75MHz。設(shè)計(jì)用Quartus II軟件進(jìn)行仿真,并將其仿真結(jié)果與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析。 仿真結(jié)果表明,本論文設(shè)計(jì)的濾波器硬件規(guī)模較小,采樣率達(dá)到了75MHz。同時(shí)只要將查找表進(jìn)行相應(yīng)的改動(dòng),就能分別實(shí)現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器,體現(xiàn)了設(shè)計(jì)的靈活性。
標(biāo)簽： FPGA FIR 數(shù)字濾波器
上傳時(shí)間： 2013-06-06
上傳用戶：June
高速PCB板的電源布線設(shè)計(jì):本文分析討論了高速PCB板上由于高頻信號(hào)干擾和走線寬度的減小而產(chǎn)生的電源噪聲和壓降，并提出了高速PCB的電源模型，采用電源總線網(wǎng)絡(luò)布線，選取合適的濾波電容。等問題。
標(biāo)簽： PCB 電源 布線設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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本論文設(shè)計(jì)了一種基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器,濾波器實(shí)現(xiàn)低通濾波,截止頻率為1MHz,通帶波紋小于1 dB,阻帶最大衰減為-40 dB,輸入輸出數(shù)據(jù)為8位二進(jìn)制,采樣頻率為10MHz。 論文首先簡要介紹了數(shù)字濾波器的基本原理和線性FIR數(shù)字濾波器的性質(zhì)、結(jié)構(gòu),根據(jù)濾波器的性能要求選擇窗函數(shù)、確定系數(shù),在算法上為了滿足數(shù)字濾波器的要求,對(duì)系數(shù)放大512倍并取整,并用Matlab對(duì)數(shù)字濾波器原理進(jìn)行了證明。同時(shí)簡述了EDA技術(shù)和FPGA設(shè)計(jì)流程。 其次,論文說明了FIR數(shù)字濾波器模塊的劃分,并用Verilog語言在Modelsim環(huán)境下進(jìn)行了功能測(cè)試。對(duì)于數(shù)字濾波器系數(shù)中的-1,-2,4這些簡單的系數(shù)乘法直接進(jìn)行移位和取反,可以極大的節(jié)省資源和優(yōu)化設(shè)計(jì)。而對(duì)普通系數(shù)乘法采用4-BANT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速實(shí)現(xiàn)了乘積的運(yùn)算；另外,在本設(shè)計(jì)進(jìn)行部分積累加時(shí),采用舍取冗余位,主要是根據(jù)設(shè)計(jì)時(shí)已對(duì)系數(shù)進(jìn)行了放大,而輸出時(shí)又要將結(jié)果相應(yīng)的縮小,所以在累加時(shí),提前對(duì)部分積縮小,從而減少了運(yùn)算量,從時(shí)間和資源上都得到了優(yōu)化。 論文的最后分別用Modelsim和Quartus II進(jìn)行了FIR數(shù)字濾波器的前仿真和后仿真,將仿真的結(jié)果和Matlab中原理驗(yàn)證時(shí)得到的理想值進(jìn)行了比較,并對(duì)所產(chǎn)生的誤差進(jìn)行了分析。仿真結(jié)果表明：本16階FIR數(shù)字濾波器設(shè)計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)截止頻率為1MHz的低通濾波,并且工作頻率可達(dá)150MHz以上。
標(biāo)簽： FPGA FIR 數(shù)字 濾波器設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-07-15
上傳用戶：lanwei
本文主要研究一種隔離器高速數(shù)據(jù)通信卡設(shè)計(jì)，并對(duì)基于PCI總線的內(nèi)外網(wǎng)數(shù)據(jù)通訊和交換的硬件編程實(shí)現(xiàn)進(jìn)行詳細(xì)的說明，最后在pc機(jī)windows平臺(tái)下對(duì)數(shù)據(jù)通信卡進(jìn)行吞吐量和穩(wěn)定性的測(cè)試。 首先介紹了網(wǎng)絡(luò)安全的現(xiàn)狀以及物理網(wǎng)絡(luò)隔離的原理和重要性，并敘述了網(wǎng)絡(luò)隔離產(chǎn)品的發(fā)展，接著介紹網(wǎng)絡(luò)隔離系統(tǒng)，并提出硬件平臺(tái)的總體設(shè)計(jì)方案：重點(diǎn)敘述了網(wǎng)閘內(nèi)外網(wǎng)通訊的硬件核心數(shù)據(jù)通信卡設(shè)計(jì)思路和數(shù)據(jù)的流程，以及基于FPGA的PCI接口外部邏輯設(shè)計(jì)，并對(duì)該數(shù)據(jù)通訊卡在windows平臺(tái)雙機(jī)之間通訊作了測(cè)試，并對(duì)測(cè)試結(jié)果作了分析。
標(biāo)簽： FPGA PCI 高速數(shù)據(jù) 通信卡
上傳時(shí)間： 2013-07-30
上傳用戶：muyehuli
數(shù)字存儲(chǔ)示波器（DSO）上世紀(jì)八十年代開始出現(xiàn)，由于當(dāng)時(shí)它的帶寬和分辨率較低，實(shí)時(shí)性較差，沒有具備模擬示波器的某些特點(diǎn)，因此并沒有受到人們的重視。隨著數(shù)字電路、大規(guī)模集成電路及微處理器技術(shù)的發(fā)展，尤其是高速模/數(shù)（A/D）轉(zhuǎn)換器及半導(dǎo)體存儲(chǔ)器（RAM）的發(fā)展，數(shù)字存儲(chǔ)示波器的采樣速率和實(shí)時(shí)性能得到了很大的提高，在工程測(cè)量中，越來越多的工程師用DSO來替代模擬示波器。 本文介紹了一款雙通道采樣速率達(dá)1GHz，分辨率為8Bits，實(shí)時(shí)帶寬為200MHz數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研制。通過對(duì)具體功能和技術(shù)指標(biāo)的分析，提出了FPGA＋ARM架構(gòu)的技術(shù)方案。然后，本文分模塊詳細(xì)敘述了整機(jī)系統(tǒng)中部分模塊，包括前端高速A/D轉(zhuǎn)換器和FPGA的硬件模塊設(shè)計(jì)，數(shù)據(jù)處理模塊軟件的設(shè)計(jì)，以及DSO的GPIB擴(kuò)展接口邏輯模塊的設(shè)計(jì)。 本文在分析了傳統(tǒng)DSO架構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想和實(shí)現(xiàn)方案。在高速A/D選擇上，國家半導(dǎo)體公司2005年推出的雙通道采樣速率達(dá)500MHz高速A/D轉(zhuǎn)換器芯片ADC08D500，利用其雙邊沿采樣模式（DES）實(shí)現(xiàn)對(duì)單通道1GHz的采樣速率，并且用Xilinx公司Spraten-3E系列FPGA作為數(shù)據(jù)緩沖單元和存儲(chǔ)單元，提高了系統(tǒng)的集成度和穩(wěn)定性。其中，F(xiàn)PGA緩沖單元完成對(duì)不同時(shí)基情況下多通道數(shù)據(jù)的抽取，處理單元完成對(duì)數(shù)據(jù)正弦內(nèi)插的計(jì)算，而DSO中其余數(shù)據(jù)處理功能包括數(shù)字濾波和FFT設(shè)計(jì)在后端的ARM內(nèi)完成。DSO中常用的GPIB接口放在FPGA內(nèi)集成，不僅充分利用了FPGA內(nèi)豐富的邏輯資源，而且降低了整機(jī)成本，也減少了電路規(guī)模。 最后，利用ChipscopePro工具對(duì)采樣系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，并分析了數(shù)據(jù)中的壞數(shù)據(jù)產(chǎn)生的原因，提出了解決方案, 并給出了FPGA接收高速A/D的正確數(shù)據(jù)。
標(biāo)簽： FPGA 高速實(shí)時(shí)數(shù) 字存儲(chǔ) 示波器
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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