數(shù)字高清電視是當(dāng)前世界上最先進(jìn)的圖像壓縮編碼技術(shù)和數(shù)字傳輸技術(shù)的結(jié)合，是高技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的焦點(diǎn)之一。其中，信道處理系統(tǒng)及其相關(guān)芯片更是集中了數(shù)字信號(hào)處理、前向糾錯(cuò)編解碼等數(shù)字電視傳輸?shù)暮诵募夹g(shù)，成為設(shè)計(jì)和開發(fā)整個(gè)數(shù)字電視系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)之一。本文以衛(wèi)星數(shù)字電視的信道處理系統(tǒng)為對(duì)象，結(jié)合國(guó)際通行的DVB-S/S2標(biāo)準(zhǔn)，研究了該系統(tǒng)在發(fā)射端的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)所涉及到的一系列內(nèi)容。 本文介紹了數(shù)字電視的發(fā)展概況和主要標(biāo)準(zhǔn)，特別是對(duì)我國(guó)衛(wèi)星電視的發(fā)展進(jìn)行了詳細(xì)的介紹。然后，本文DVB-S/S2信道處理系統(tǒng)的基本原理進(jìn)行了介紹和分析，主要包括RS碼、卷積碼、BCH碼、LDPC碼等的差錯(cuò)編碼的基本原理，以及基帶信號(hào)處理的基本原理。在此基礎(chǔ)上對(duì)兩種系統(tǒng)的傳輸性能和DVB-S2的后向兼容系統(tǒng)分別進(jìn)行了基于Matlab的仿真。最后闡述了基于FPGA的DVB-S調(diào)制器的信道編碼和調(diào)制實(shí)現(xiàn)，按功能對(duì)DVB-S/S2信道編碼過程進(jìn)行模塊分解，并針對(duì)每個(gè)模塊進(jìn)行工作原理分析、算法分析、HDL描述、時(shí)序仿真及FPGA實(shí)現(xiàn)。DVB-S/S2調(diào)制器的核心是信道編碼和調(diào)制部分，利用FPGA在數(shù)字信號(hào)處理方面的優(yōu)勢(shì)，本文重點(diǎn)對(duì)其中的幾個(gè)關(guān)鍵模塊，包括RS編碼、卷積交織器、卷積編碼、BCH編碼、LDPC編碼等的實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，并通過HDL描述和時(shí)序仿真來(lái)驗(yàn)證算法正確性。
標(biāo)簽： DVBSS2 FPGA 調(diào)制器
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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國(guó)家863項(xiàng)目“飛行控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)FC通信卡研制”的任務(wù)是研究設(shè)計(jì)符合CPCI總線標(biāo)準(zhǔn)的FC通信卡。本課題是這個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)一步引伸，用于設(shè)計(jì)SCI串行通信接口，以實(shí)現(xiàn)環(huán)上多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的高速串行通信。 本文以此項(xiàng)目為背景，對(duì)基于FPGA的SCI串行通信接口進(jìn)行研究與實(shí)現(xiàn)。論文先概述SCI協(xié)議，接著對(duì)SCI串行通信接口的兩個(gè)模塊：SCI節(jié)點(diǎn)模型模塊和CPCI總線接口模塊的功能和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。 SCI節(jié)模型包含Aurora收發(fā)模塊、中斷進(jìn)程、旁路FIFO、接受和發(fā)送存儲(chǔ)器、地址解碼、MUX。在SCI節(jié)點(diǎn)模型的實(shí)現(xiàn)上，利用FPGA內(nèi)嵌的RocketIO高速串行收發(fā)器實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的高速串行通信，并利用Aurora IP核實(shí)現(xiàn)了Aurora鏈路層協(xié)議；設(shè)計(jì)一個(gè)同步FIFO實(shí)現(xiàn)旁路FIFO；利用FPGA上的塊RAM實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收存儲(chǔ)器；中斷進(jìn)程、地址解碼和多路復(fù)合分別在控制邏輯中實(shí)現(xiàn)。 CPCI總線接口包括PCI核、PCI核的配置模塊以及用戶邏輯三個(gè)部分。本課題中，采用FPGA+PCI軟核的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)CPCI總線接口。PCI核作為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁：PCI核的配置模塊負(fù)責(zé)對(duì)PCI核進(jìn)行配置，得到用戶需要的PCI核；用戶邏輯模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)整個(gè)通信接口具體的內(nèi)部邏輯功能；并引入中斷機(jī)制來(lái)提高SCI通信接口與主機(jī)之間數(shù)據(jù)交換的速率。 設(shè)計(jì)選用硬件描述語(yǔ)言VerilogHDL和VHDL，在開發(fā)工具Xilinx ISE7.1中完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、綜合、布局布線，利用Modelsim進(jìn)行功能及時(shí)序仿真，使用DriverWorks為SCI串行通信接口編寫WinXP下的驅(qū)動(dòng)程序，用VC++6.0編寫相應(yīng)的測(cè)試應(yīng)用程序。最后，將FPGA設(shè)計(jì)下載到FC通信卡中運(yùn)行，并利用ISE內(nèi)嵌的ChipScope Pro虛擬邏輯分析儀對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，運(yùn)行結(jié)果正常。 文章最后分析傳輸性能上的原因，指出工作中的不足之處和需要進(jìn)一步完善的地方。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著電力電子技術(shù)、微處理器技術(shù)、控制理論及永磁材料等技術(shù)的快速發(fā)展，以永磁同步電機(jī)作為控制對(duì)象的傳動(dòng)領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的關(guān)注，隨著FPGA的技術(shù)的普及和廣泛應(yīng)用，使得各種先進(jìn)的控制算法得以實(shí)現(xiàn)，于是數(shù)字化、智能化的永磁交流控制器成為必然的發(fā)展趨勢(shì)和當(dāng)前的研究熱點(diǎn)。本文的主要工作就是圍繞數(shù)字化的永磁同步電機(jī)控制器研究來(lái)展開。首先深入研究了永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)建模方法及電機(jī)控制策略問題。在對(duì)永磁同步電機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了推導(dǎo)的基礎(chǔ)上，在PSIM仿真軟件中建立了永磁同步電機(jī)的電機(jī)模型，提出了一種永磁同步電機(jī)傳統(tǒng)控制系統(tǒng)仿真建模的新方法。其次對(duì)常用的數(shù)字脈寬調(diào)制方法進(jìn)行了數(shù)學(xué)推導(dǎo)，并對(duì)滑模控制理論和矢量控制進(jìn)行了深入的研究分析，將滑模變結(jié)構(gòu)控制應(yīng)用于永磁同步電機(jī)的調(diào)速系統(tǒng)中，改善了傳統(tǒng)PI控制器參數(shù)整定繁瑣、系統(tǒng)魯棒性差的缺點(diǎn)，仿真結(jié)果驗(yàn)證了該系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案的優(yōu)越性。最后在永磁同步電機(jī)建模仿真的基礎(chǔ)上，根據(jù)永磁同步電機(jī)控制器的設(shè)計(jì)要求及FPGA的特點(diǎn)，提出永磁同步電機(jī)控制器的的設(shè)計(jì)方案。按照FPGA模塊化設(shè)計(jì)思想，將整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了合理的劃分，分別對(duì)SVPWM、Park變換、SMC、反饋速度測(cè)量等重要模塊的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了深入的研究。各模塊在Modelsim平臺(tái)上完成功能仿真后并下載到Spartan-3E開發(fā)板上完成硬件驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明：永磁同步電機(jī)在低速和高速時(shí)都能穩(wěn)定運(yùn)行，從而證實(shí)了本設(shè)計(jì)方案的可行性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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自香農(nóng)先生于1948年開創(chuàng)信息論以來(lái)，經(jīng)過將近60年的發(fā)展，信道編碼技術(shù)已經(jīng)成為通信領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，各種編碼技術(shù)層出不窮。目前廣泛研究的低密度奇偶校驗(yàn)(LDCP)碼是由R.G.Gallager先生提出的一種具有逼近香農(nóng)限性能的優(yōu)秀糾錯(cuò)碼，并已在數(shù)字電視、無(wú)線通信、磁盤存儲(chǔ)等領(lǐng)域得到大量應(yīng)用。 目前數(shù)字電視已經(jīng)成為最熱門的話題之一，用手機(jī)看北京奧運(yùn)，已經(jīng)成為每一個(gè)中國(guó)人的夢(mèng)想。最近兩年我國(guó)頒布了兩部與數(shù)字電視有關(guān)的通信標(biāo)準(zhǔn)，分別是數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)(DMB-TH)和移動(dòng)多媒體(CMMB)即俗稱的手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)。數(shù)字電視正與每個(gè)人走得越來(lái)越近，我國(guó)預(yù)期在2015年全面實(shí)現(xiàn)數(shù)字電視并停止模擬電視的播出。作為數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)的核心技術(shù)之一的前向糾錯(cuò)碼技術(shù)已經(jīng)成為眾多科研單位的研究熱點(diǎn)，相應(yīng)的編解碼芯片更成為重中之重。在DMB-TH標(biāo)準(zhǔn)中用到了LDPC碼和BCH碼的級(jí)聯(lián)編碼方式，在CMMB標(biāo)準(zhǔn)中用到了LDPC碼和RS碼的級(jí)聯(lián)編碼方式，在DVB-S2標(biāo)準(zhǔn)中用到了LDPC碼和BCH碼的級(jí)聯(lián)編碼方式。 本論文以目前最重要的三個(gè)與數(shù)字電視相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)：數(shù)字電視地面?zhèn)鬏敇?biāo)準(zhǔn)(DMB-TH)、手機(jī)電視標(biāo)準(zhǔn)(CMMB)以及數(shù)字衛(wèi)星電視廣播標(biāo)準(zhǔn)(DVB-S2)為切入點(diǎn)，深入研究它們的編碼方式，設(shè)計(jì)了這三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的LDPC碼編碼器，并在FPGA上實(shí)現(xiàn)了前兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的編碼芯片，實(shí)現(xiàn)了DMB-TH標(biāo)準(zhǔn)中0.4、0.6以及0.8三種碼率的復(fù)用。在研究CMMB標(biāo)準(zhǔn)中編碼器設(shè)計(jì)時(shí)，提出一種改進(jìn)的LU分解算法，該分解方式適合任意的H矩陣，具有一定的廣泛性。測(cè)試結(jié)果表明，芯片邏輯功能完全正確，速度和資源消耗均達(dá)到了標(biāo)準(zhǔn)的要求，具有一定的商用價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-07
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隨著數(shù)字時(shí)代的到來(lái)，信息化程度的不斷提高，人們相互之間的信息和數(shù)據(jù)交換日益增加。正交幅度調(diào)制器(QAM Modulator)作為一種高頻譜利用率的數(shù)字調(diào)制方式，在數(shù)字電視廣播、固定寬帶無(wú)線接入、衛(wèi)星通信、數(shù)字微波傳輸?shù)葘拵ㄐ蓬I(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。 近年來(lái)，集成電路和數(shù)字通信技術(shù)飛速發(fā)展，F(xiàn)PGA作為集成度高、使用方便、代碼可移植性等優(yōu)點(diǎn)的通用邏輯開發(fā)芯片，在電子設(shè)計(jì)行業(yè)深受歡迎，市場(chǎng)占有率不斷攀升。本文研究基于FPGA與AD9857實(shí)現(xiàn)四路QAM調(diào)制的全過程。FPGA實(shí)現(xiàn)信源處理、信道編碼輸出四路基帶I/Q信號(hào)，AD9857實(shí)現(xiàn)對(duì)四路I/Q信號(hào)的調(diào)制，輸出中頻信號(hào)。本文具體內(nèi)容總結(jié)如下: 1.介紹國(guó)內(nèi)數(shù)字電視發(fā)展?fàn)顩r、國(guó)內(nèi)國(guó)際的數(shù)字電視標(biāo)準(zhǔn)，并詳細(xì)介紹國(guó)內(nèi)有線電視的系統(tǒng)組成及QAM調(diào)制器的發(fā)展過程。 2.研究了QAM調(diào)制原理，其中包括信源編碼、TS流標(biāo)準(zhǔn)格式轉(zhuǎn)換、信道編碼的原理及AD9857的工作原理等。并著重研究了信道編碼過程，包括能量擴(kuò)散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼等。 3.深入研究了基于FPAG與AD9857電路設(shè)計(jì)，其中包括詳細(xì)研究了FPGA與AD9857的電路設(shè)計(jì)、在allegro下的PCB設(shè)計(jì)及光繪文件的制作，并做成成品。 4.簡(jiǎn)單介紹了FPGA的開發(fā)流程。 5.深入研究了基于FPAG代碼開發(fā)，其中主要包括I2C接口實(shí)現(xiàn)，ASI到SPI的轉(zhuǎn)換，信道編碼中的TS流包處理、能量擴(kuò)散、RS編碼、數(shù)據(jù)交織、星座映射與差分編碼的實(shí)現(xiàn)及AD9857的FPGA控制使其實(shí)現(xiàn)四路QAM的調(diào)制。 6.介紹代碼測(cè)試、電路測(cè)試及系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試。 最終系統(tǒng)指標(biāo)測(cè)試表明基于FPGA與AD9857的四路DVB-C調(diào)制器基本達(dá)到了國(guó)標(biāo)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對(duì)不同的客戶要求來(lái)“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時(shí)幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動(dòng)作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)成為了可能，同時(shí)由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對(duì)不同客戶的需求，這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個(gè)沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來(lái)，數(shù)字電源的研究勢(shì)頭與日俱增，成果也越來(lái)越多。雖然目前中國(guó)制造的開關(guān)電源占了世界市場(chǎng)的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場(chǎng)上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對(duì)系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計(jì)，并通過測(cè)試取得了預(yù)期結(jié)果。測(cè)試證明該方案能夠適合本行業(yè)時(shí)代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時(shí)該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國(guó)內(nèi)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計(jì)方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來(lái)做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來(lái)控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電流電壓反饋信號(hào)做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號(hào)來(lái)自主回路的電流取樣，電壓反饋信號(hào)來(lái)自主回路的電壓采樣。再將這兩個(gè)信號(hào)分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來(lái)實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時(shí)用來(lái)保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號(hào)則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對(duì)各個(gè)模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，并給出了具體的電路圖，同時(shí)寫出了軟件流程圖以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方。整個(gè)系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開關(guān)量檢測(cè)、環(huán)境開關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號(hào)采集、負(fù)載電壓信號(hào)采集、負(fù)載電流信號(hào)采集、以及對(duì)信號(hào)的一階數(shù)字低通濾波。由于整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來(lái)控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號(hào)做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來(lái)控制逆變橋的開關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對(duì)數(shù)字化開關(guān)電源和模擬開關(guān)電源做了對(duì)比測(cè)試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時(shí)也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會(huì)隨著使用時(shí)間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動(dòng)并對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時(shí)數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時(shí)間以及減少開發(fā)成本與風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前對(duì)產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來(lái)基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計(jì)要求。但對(duì)于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)主控器，提高參考電壓的精度，提高采樣器件的精度等，都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測(cè)控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來(lái)。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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基于∑-△噪聲整形技術(shù)和過采樣技術(shù)的數(shù)模轉(zhuǎn)換器(DAC)可以可靠地把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換成為高精度的模擬信號(hào)。采用這一結(jié)構(gòu)進(jìn)行數(shù)模轉(zhuǎn)換具有諸多優(yōu)點(diǎn),例如極低的失配噪聲和高的可靠性,便于作為IP模塊嵌入到其他芯片系統(tǒng)中等,更重要的是可以得到其他DAC結(jié)構(gòu)所無(wú)法達(dá)到的精度和動(dòng)態(tài)范圍。在高精度測(cè)量、音頻轉(zhuǎn)換、汽車電子等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值。 由于非線性和不穩(wěn)定性的存在,高階∑-△調(diào)制器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)存在較大的難度。本設(shè)計(jì)綜合大量文獻(xiàn)中的經(jīng)驗(yàn)原則和方法,首先闡述了∑-△調(diào)制器的一般原理,并討論了一般結(jié)構(gòu)調(diào)制器的設(shè)計(jì)過程,然后描述了穩(wěn)定的高階高精度調(diào)制器的設(shè)計(jì)流程。根據(jù)市場(chǎng)需求,設(shè)定了整個(gè)設(shè)計(jì)方案的性能指標(biāo),并據(jù)此設(shè)計(jì)了達(dá)到16bit精度和滿量程輸入范圍的三階128倍過采樣調(diào)制器。 本設(shè)計(jì)采用∑-△結(jié)構(gòu),根據(jù)系統(tǒng)要求設(shè)計(jì)了量化器位數(shù)、調(diào)制器過采樣比和階數(shù)。在分析高階單環(huán)路調(diào)制器穩(wěn)定性的基礎(chǔ)上,成功設(shè)計(jì)了六位量化三階單環(huán)路調(diào)制器結(jié)構(gòu)。在16比特的輸入信號(hào)下,達(dá)到了90dB左右的信噪比。該設(shè)計(jì)已經(jīng)在Cyclone系列FPGA器件下得到硬件實(shí)現(xiàn)和驗(yàn)證,并實(shí)現(xiàn)了實(shí)時(shí)音頻驗(yàn)證。測(cè)試表明,該DAC模塊輸出信號(hào)的信噪比能滿足16比特?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)換應(yīng)用的分辨率要求,并具備良好的兼容性和通用性。 本設(shè)計(jì)可作為IP核廣泛地在其他系統(tǒng)中進(jìn)行復(fù)用,具有很強(qiáng)的應(yīng)用性和一定的創(chuàng)新性。
上傳時(shí)間： 2013-07-10
上傳用戶：chuandalong
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(jiǎn)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(jiǎn)述了EDA技術(shù)和FPGA設(shè)計(jì)流程。 其次,論文說(shuō)明了FIR數(shù)字濾波器模塊的劃分,并用Verilog語(yǔ)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(jiǎn)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。
上傳時(shí)間： 2013-05-24
上傳用戶：qiaoyue
視頻監(jiān)控一直是人們關(guān)注的應(yīng)用技術(shù)熱點(diǎn)之一，它以其直觀、方便、信息內(nèi)容豐富而被廣泛用于在電視臺(tái)、銀行、商場(chǎng)等場(chǎng)合。在視頻圖像監(jiān)控系統(tǒng)中，經(jīng)常需要對(duì)多路視頻信號(hào)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，如果每一路視頻信號(hào)都占用一個(gè)監(jiān)視器屏幕，則會(huì)大大增加系統(tǒng)成本。視頻圖像畫面分割器主要功能是完成多路視頻信號(hào)合成一路在監(jiān)視器顯示，是視頻監(jiān)控系統(tǒng)的核心部分。 傳統(tǒng)的基于分立數(shù)字邏輯電路甚至DSP芯片設(shè)計(jì)的畫面分割器的體積較大且成本較高。為此，本文介紹了一種基于FPGA技術(shù)的視頻圖像畫面分割器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)。 本文對(duì)視頻圖像畫面分割技術(shù)進(jìn)行了分析，完成了基于ITU-RBT.656視頻數(shù)據(jù)格式的畫面分割方法設(shè)計(jì)；系統(tǒng)采用Xilinx公司的FPGA作為核心控制器，設(shè)計(jì)了視頻圖像畫面分割器的硬件電路，該電路在FPGA中，將數(shù)字電路集成在一起，電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔，具有較好的穩(wěn)定性和靈活性；在硬件電路平臺(tái)基礎(chǔ)上，以四路視頻圖像分割為例，完成了I2C總線接口模塊，異步FIFO模塊，有效視頻圖像數(shù)據(jù)提取模塊，圖像存儲(chǔ)控制模塊和圖像合成模塊的設(shè)計(jì)，首先，由攝像頭采集四路模擬視頻信號(hào)，經(jīng)視頻解碼芯片轉(zhuǎn)換為數(shù)字視頻圖像信號(hào)后送入異步FIFO緩沖。然后，根據(jù)畫面分割需要進(jìn)行視頻圖像數(shù)據(jù)抽取，并將抽取的視頻圖像數(shù)據(jù)按照一定的規(guī)則存儲(chǔ)到圖像存儲(chǔ)器。最后，按照數(shù)字視頻圖像的數(shù)據(jù)格式，將四路視頻圖像合成一路編碼輸出，實(shí)現(xiàn)了四路視頻圖像分割的功能。從而驗(yàn)證了電路設(shè)計(jì)和分割方法的正確性。 本文通過由FPGA實(shí)現(xiàn)多路視頻圖像的采集、存儲(chǔ)和合成等邏輯控制功能，I2C總線對(duì)兩片視頻解碼器進(jìn)行動(dòng)態(tài)配置等方法，實(shí)現(xiàn)四路視頻圖像的輪流采集、存儲(chǔ)和圖像的合成，提高了系統(tǒng)集成度，并可根據(jù)系統(tǒng)需要修改設(shè)計(jì)和進(jìn)一步擴(kuò)展功能，同時(shí)提高了系統(tǒng)的靈活性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：gundan
基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題，如果實(shí)現(xiàn)PID軟算法的微處理器因?yàn)閺?qiáng)干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會(huì)引起輸出值的大幅度變化或停止響應(yīng)。而FPGA的應(yīng)用可以從本質(zhì)上解決這個(gè)問題。因此，利用FPGA開發(fā)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場(chǎng)合，具有很大的應(yīng)用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，總結(jié)FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)及開發(fā)流程，指出實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，降低設(shè)計(jì)難度，是擴(kuò)展設(shè)計(jì)功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價(jià)比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個(gè)模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機(jī)接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)類型和特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進(jìn)型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計(jì)方法。在PID算法與FPGA的運(yùn)算器邏輯映像過程中，采用將補(bǔ)碼的加法器代替減法器設(shè)計(jì)，增加整數(shù)運(yùn)算結(jié)果的位擴(kuò)展處理，進(jìn)行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運(yùn)算部件。應(yīng)用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語(yǔ)言相結(jié)合設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗(yàn)證了設(shè)計(jì)結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進(jìn)行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實(shí)現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設(shè)計(jì)完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對(duì)象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，達(dá)到無(wú)超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實(shí)現(xiàn)PID控制器的設(shè)計(jì)難度提供了有效的方法。
上傳時(shí)間： 2013-06-13
上傳用戶：15071087253
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