激光測距是激光技術(shù)在軍事上最早和最成熟的應(yīng)用，自1961．年美國休斯飛機(jī)公司研制成功世界上第一臺激光測距機(jī)之后，激光測距技術(shù)發(fā)展迅速。如今，它已經(jīng)被廣泛運(yùn)用于軍用領(lǐng)域和民用領(lǐng)域。為了進(jìn)一步提高我國激光測距水平，研制更高性能激光測距機(jī)依然是我國國防科技研究中的重要課題之一。其中，測距精度是激光測距機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。而激光測距機(jī)能否準(zhǔn)確的檢測激光回波信號將直接影響測距精度。 脈沖激光測距系統(tǒng)主要包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、激光回波探測子系統(tǒng)、回波檢測與主控子系統(tǒng)、終端顯示子系統(tǒng)等組成。其中設(shè)計(jì)高精度激光回波檢測與主控子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高精度激光測距的核心問題。傳統(tǒng)激光回波檢測與主控子系統(tǒng)通常采用分立元件和小規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)，電路復(fù)雜且精度較低。隨著數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，已出現(xiàn)大規(guī)模可編程邏輯器件FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)和CPLD(復(fù)雜可編程邏輯器件)。采用FPGA代替?zhèn)鹘y(tǒng)的分立元件和小規(guī)模集成電路來設(shè)計(jì)激光回波檢測與主控子系統(tǒng)，不僅提高了回波檢測精度，同時(shí)簡化了整個(gè)測距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本文研究了將激光回波信號直接送入FPGA進(jìn)行檢測的方案。同時(shí)，采用這種方案設(shè)計(jì)了一種激光回波檢測系統(tǒng)，并把它成功運(yùn)用在一引信項(xiàng)目中。這種方案電路設(shè)計(jì)簡單，易于實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于激光回波探測子系統(tǒng)只是完成由光信號到電信號的轉(zhuǎn)換及簡單放大，理論分析和試驗(yàn)結(jié)果均表明，采用該方案進(jìn)行回波檢測的精度較低，這種回波檢測方法也只能應(yīng)用在測距精度要求低的項(xiàng)目中。 為了滿足另一高精度測距項(xiàng)目的需要，在FPGA直接進(jìn)行激光回波檢測方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種高精度激光回波檢測系統(tǒng)。文中介紹了其實(shí)現(xiàn)原理，理論上分析了該系統(tǒng)所能達(dá)到的回波檢測精度及整機(jī)測距系統(tǒng)的測距精度。與第一種方案相比，該方案引入了超高速數(shù)據(jù)采集電路。由于采樣速率高達(dá)lGsps，該方案實(shí)現(xiàn)的難點(diǎn)在于如何保證數(shù)據(jù)采集電路的穩(wěn)定工作。文中從總體方案的設(shè)計(jì)，到器件的選型，硬件電路板的實(shí)現(xiàn)等方面做了詳細(xì)的闡述，最終完成了系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)。接著介紹了系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)。后面給出了試驗(yàn)測試結(jié)果，該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，性能良好。系統(tǒng)設(shè)計(jì)中引入的超高速數(shù)據(jù)采集電路有著廣泛的應(yīng)用，為其他相關(guān)設(shè)計(jì)提供了參考。最后，對全文做了工作總結(jié)，并給出了接下來的后續(xù)工作與展望。 本文在高速FPGA對激光回波信號檢測方向取得了一定的成果，為進(jìn)一步研究提供了參考價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 激光 回波 中的應(yīng)用
上傳時(shí)間： 2013-06-13
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本文提出了一種高速Viterbi譯碼器的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。這種Viterbi譯碼器的設(shè)計(jì)方案既可以制成高性能的單片差錯(cuò)控制器，也可以集成到大規(guī)模ASIC通信芯片中，作為全數(shù)字接收的一部分。 本文所設(shè)計(jì)的Viterbi譯碼器采用了基四算法，與基二算法相比，其譯碼速率在理論上約提升一倍。加一比一選單元是Viterbi譯碼器最主要的瓶頸所在，本文在加一比一選模塊中采用了全并行結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方法，這種方法雖然增加了硬件的使用面積，卻有效的提高了譯碼器的速率。在幸存路徑管理部分采用了兩路并行回溯的設(shè)計(jì)方法，與寄存器交換法相比，回溯算法更適用于FPGA開發(fā)設(shè)計(jì)。為了提高譯碼性能，減小譯碼差錯(cuò)，本文采用較大譯碼深度的回溯算法以保證幸存路徑進(jìn)行合并。實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的誤碼測試儀，在FPGA內(nèi)部完成誤碼驗(yàn)證和誤碼計(jì)數(shù)的工作。 與基于軟件實(shí)現(xiàn)譯碼過程的DSP芯片不同，F(xiàn)PGA芯片完全采用硬件平臺對Viterbi譯碼器加以實(shí)現(xiàn)，這使譯碼速率得到很大的提升。針對于具體的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)，本文采用了硬件描述語言VHDL來完成設(shè)計(jì)。通過對譯碼器的綜合仿真和FPGA實(shí)現(xiàn)驗(yàn)證了該方案的可行性。譯碼器的最高譯碼輸出速率可以達(dá)到60Mbps。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著信息社會(huì)的發(fā)展，人們要處理的各種信息總量變得越來越大，尤其在處理大數(shù)據(jù)量與實(shí)時(shí)處理數(shù)據(jù)方面，對處理設(shè)備的要求是非常高的。為滿足這些要求，實(shí)時(shí)快速的各種CPU、處理板應(yīng)運(yùn)而生。這類CPU與板卡處理數(shù)據(jù)速度快，效率高，并且不斷的完善與發(fā)展。此類板卡要求與外部設(shè)備通訊，同時(shí)也要進(jìn)行內(nèi)部的數(shù)據(jù)交換，于是板卡的接口設(shè)備調(diào)試與內(nèi)部數(shù)據(jù)交換也成為必須要完成的工作。本文所作的工作正是基于一種高速通用信號處理板的外部接口和內(nèi)部數(shù)據(jù)通道的設(shè)計(jì)。 本文首先介紹了通用信號處理板的應(yīng)用開發(fā)背景，包括此類板卡使用的處理芯片、板上設(shè)備、發(fā)展概況以及和外部相連的各種總線概況，同時(shí)說明了本人所作的主要工作。 其次，介紹了PCI接口的有關(guān)規(guī)范，給出了通用信號處理板與CPCI的J1口的設(shè)計(jì)時(shí)序；介紹了DDR存儲(chǔ)器的概況、電平標(biāo)準(zhǔn)以及功能寄存器，并給出了與DDR．存儲(chǔ)器接口的設(shè)計(jì)時(shí)序；介紹了片上主要數(shù)據(jù)處理器件TS-202的有關(guān)概況，設(shè)計(jì)了板卡與DSP的接口時(shí)序。 再次，介紹了Altera公司FPGA的程序設(shè)計(jì)流程，并使用VHDL語言編程完成各個(gè)模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，并重點(diǎn)介紹了DDR控制核的編寫。 再次，介紹了WDM驅(qū)動(dòng)程序的結(jié)構(gòu)，程序設(shè)計(jì)方法等。 最后，通過從工控機(jī)向通用信號處理板寫連續(xù)遞增的數(shù)據(jù)驗(yàn)證了整個(gè)系統(tǒng)已經(jīng)正常工作。實(shí)現(xiàn)了信號處理板內(nèi)部數(shù)據(jù)通道設(shè)計(jì)以及與外部接口的通訊；并且還提到了對此設(shè)計(jì)以后地完善與發(fā)展。 本文所作的工作如下： 1、設(shè)計(jì)完成了處理板各接口時(shí)序，使處理板可以從接口接受/發(fā)送數(shù)據(jù)。 2、完成了FPGA內(nèi)部的數(shù)據(jù)通道的設(shè)計(jì)，使數(shù)據(jù)可以從CPCI準(zhǔn)確的傳送到DSP進(jìn)行處理，并編寫了DSP的測試程序。 3、完成了DDR SDRAM控制核的VHDL程序編寫。 4、完成了PCI驅(qū)動(dòng)程序的編寫。
標(biāo)簽： FPGA 高速并行 信號處理板 數(shù)據(jù)接口
上傳時(shí)間： 2013-06-30
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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),對多個(gè)信號源數(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語言對高速復(fù)接器進(jìn)行行為級建模,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),對程序輸入信號進(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FPGA的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn),同時(shí)對設(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)作為將信號從時(shí)域轉(zhuǎn)換到頻域的基本運(yùn)算,在各種數(shù)字信號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、遙感測量、現(xiàn)代電子測試等很多領(lǐng)域，要求測試儀器設(shè)備能及時(shí)保存原始測試數(shù)據(jù)，用于事后數(shù)據(jù)分析和處理。同時(shí)前端探測器性能的提高，對于各種系統(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)的高速信號采集與存儲(chǔ)系統(tǒng)解決方案。進(jìn)行了信號采集與存儲(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，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 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)行了信號的高速采集和處理的實(shí)際測試，對實(shí)驗(yàn)測試數(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)信號轉(zhuǎn)換成頻率為原來頻率1/4的4路低速數(shù)據(jù)信號，再將這四路數(shù)據(jù)分別存儲(chǔ)到4個(gè)FIFO中，然后再對這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)對頻率在5MHz以下的信號波形的直接顯示；對5MHz至40MHz的信號，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
上傳用戶：林魚2016
合成孔徑雷達(dá)的實(shí)時(shí)信號處理系統(tǒng),可以分成相對獨(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)字信號處理的器件有可編程的數(shù)字信號處理(DSP)芯片(如AD系列、TI系列)、專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)等。在工程實(shí)踐中,往往要求對信號處理要有高速性、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)字信號處理,突破了并行處理、流水級數(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)字信號處理的基本模塊之一。本論文對基于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,并對其進(jìn)行了詳細(xì)的討論。針對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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