本文提出了一種高速Viterbi譯碼器的FPGA實現(xiàn)方案。這種Viterbi譯碼器的設(shè)計方案既可以制成高性能的單片差錯控制器，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。為了提高譯碼性能，減小譯碼差錯，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。實現(xiàn)了基于FPGA的誤碼測試儀，在FPGA內(nèi)部完成誤碼驗證和誤碼計數(shù)的工作。 與基于軟件實現(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硬件實現(xiàn)，本文采用了硬件描述語言VHDL來完成設(shè)計。通過對譯碼器的綜合仿真和FPGA實現(xiàn)驗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。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著信息社會的發(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)量與實時處理數(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，實時快速的各種CPU、處理板應(yīng)運而生。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。 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)計時序；介紹了DDR存儲器的概況、電平標(biāo)準(zhǔn)以及功能寄存器，并給出了與DDR．存儲器接口的設(shè)計時序；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)計了板卡與DSP的接口時序。 再次，介紹了Altera公司FPGA的程序設(shè)計流程，并使用VHDL語言編程完成各個模塊之間的數(shù)據(jù)傳遞，并重點介紹了DDR控制核的編寫。 再次，介紹了WDM驅(qū)動程序的結(jié)構(gòu)，程序設(shè)計方法等。 最后，通過從工控機向通用信號處理板寫連續(xù)遞增的數(shù)據(jù)驗證了整個系統(tǒng)已經(jīng)正常工作。實現(xiàn)了信號處理板內(nèi)部數(shù)據(jù)通道設(shè)計以及與外部接口的通訊；并且還提到了對此設(shè)計以后地完善與發(fā)展。 本文所作的工作如下： 1、設(shè)計完成了處理板各接口時序，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，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)計中,用VHDL語言對高速復(fù)接器進(jìn)行行為級建模,為了驗證這個模型,首先使用軟件進(jìn)行仿真,通過編寫testbench程序模擬FIFO的動作特點,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)計硬件電路,設(shè)計出的實際電路實現(xiàn)了將來自兩個不同速率的信源數(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).在實驗調(diào)試中對FPGA的輸出數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗,同時對設(shè)計方法進(jìn)行驗證.驗證結(jié)果完全符合設(shè)計目標(biāo).應(yīng)用硬件可編程邏輯芯片F(xiàn)PGA設(shè)計高速復(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).
上傳時間： 2013-07-17
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DFT(離散傅立葉變換)作為將信號從時域轉(zhuǎn)換到頻域的基本運算,在各種數(shù)字信號處理中起著核心作用
上傳時間： 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。同時前端探測器性能的提高，對于各種系統(tǒng)存儲容量、體積、造價、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系統(tǒng)解決方案。進(jìn)行了信號采集與存儲系統(tǒng)設(shè)計。其特點是高性能、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，進(jìn)行了基于本方案的硬件設(shè)計，：FPGA軟件設(shè)計。敘述了PCB設(shè)計以及調(diào)試過程中需注意的問題。 系統(tǒng)的硬件設(shè)計以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)計圍繞著核心芯片，進(jìn)行了電源設(shè)計和ARM和FPGA外圍電路設(shè)計。 ARM處理器實現(xiàn)了系統(tǒng)的控制；FPGA作為協(xié)處理器實現(xiàn)了FIFO，一些接口、時序控制等，協(xié)助ARM采集數(shù)據(jù)。在FPGA中實現(xiàn)硬件電路簡化了外圍電路，使得設(shè)計靈活，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，分析了系統(tǒng)的實時性。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。 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。
上傳時間： 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)的共享存儲器結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)了ARMLinux系統(tǒng)的軟件設(shè)計，包括觸摸屏控制、LCD顯示、正弦插值算法設(shè)計以及各種顯示算法設(shè)計等。同時進(jìn)行了信號的高速采集和處理的實際測試，對實驗測試數(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)計方法，以及基于ARMLinux操作系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動程序設(shè)計和應(yīng)用程序設(shè)計。 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)分別存儲到4個FIFO中，然后再對這4個FIFO中的數(shù)據(jù)拼接并存儲在FPGA片上的雙端口雙時鐘RAM中，最后將FPGA的雙端口雙時鐘RAM掛載到ARM系統(tǒng)的總線上，實現(xiàn)了ARM和FPGA共享存儲器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，使ARM處理器可以直接讀取這個雙端口雙時鐘的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)計方面，我們通過使FIFO的數(shù)據(jù)存儲時鐘降低為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的1/n實現(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)計實現(xiàn)了基于Linux操作系統(tǒng)的觸摸屏驅(qū)動程序設(shè)計、LCD驅(qū)動程序移植、自定義的FPGA模塊驅(qū)動程序設(shè)計、LCD顯示程序設(shè)計、多線程的應(yīng)用程序設(shè)計。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。同時這種硬件結(jié)構(gòu)可擴展性強，可以在此基礎(chǔ)上實現(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
上傳時間： 2013-07-04
上傳用戶：林魚2016
合成孔徑雷達(dá)的實時信號處理系統(tǒng),可以分成相對獨立的幾個階段,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)置存儲器、方位向壓縮處理、逆轉(zhuǎn)置存儲器.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)處理的硬件實現(xiàn),做到實時處理.論文結(jié)合電子所合成孔徑雷達(dá)實時成像處理系統(tǒng),設(shè)計開發(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,結(jié)構(gòu)緊湊,運行效率高;其硬件電路的設(shè)計思路和結(jié)構(gòu)形式有很強的通用性和使用價值.論文重點研究了預(yù)處理的核心部分—固定系數(shù)FIR濾波器的設(shè)計問題.而固定系數(shù)FIR濾波器的實現(xiàn)問題的重點又是FPGA內(nèi)部的固定系數(shù)FIP濾波器實現(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現(xiàn)FIR濾波器的設(shè)計.對比于預(yù)處理器中其他濾波器設(shè)計方案,基于FPGA分布式算法的FIR濾波器的設(shè)計,避免了乘累加運算,提高了系統(tǒng)運行的速度并且節(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),高密度存儲器技術(shù),計算機技術(shù)的發(fā)展,一個全數(shù)字化的機載實時成像處理系統(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時成像處理系統(tǒng)的研制,將是一個非常具有挑戰(zhàn)意義的課題,論文以星載SAR的預(yù)處理器設(shè)計為例,拋磚引玉,希望對未來全數(shù)字化星載實時成像處理系統(tǒng)的研制起到一定參考價值.
上傳時間： 2013-07-03
上傳用戶：lanhuaying
常用的實時數(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。在工程實踐中,往往要求對信號處理要有高速性、實時性和靈活性,而已有的一些軟件和硬件實現(xiàn)方式則難以同時達(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來實現(xiàn)數(shù)字信號處理,既具有實時性,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)計流程、設(shè)計指導(dǎo)原則和常用的設(shè)計指導(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,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)計出一個192階的FIR濾波器實例。其系統(tǒng)要求為：定點16位輸入、定點12位系數(shù)、定點16位輸出,采樣率為75MHz。設(shè)計用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)計的濾波器硬件規(guī)模較小,采樣率達(dá)到了75MHz。同時只要將查找表進(jìn)行相應(yīng)的改動,就能分別實現(xiàn)低通、高通、帶通FIR濾波器,體現(xiàn)了設(shè)計的靈活性。
標(biāo)簽： FPGA FIR 數(shù)字濾波器
上傳時間： 2013-06-06
上傳用戶：June
高速PCB板的電源布線設(shè)計: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。
上傳時間： 2013-07-22
上傳用戶：王者A
本論文設(shè)計了一種基于FPGA的高速FIR數(shù)字濾波器,濾波器實現(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,對系數(shù)放大512倍并取整,并用Matlab對數(shù)字濾波器原理進(jìn)行了證明。同時簡述了EDA技術(shù)和FPGA設(shè)計流程。 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)行了功能測試。對于數(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。而對普通系數(shù)乘法采用4-BANT(4bits-at-a-time)的并行算法,用加法累加快速實現(xiàn)了乘積的運算；另外,在本設(shè)計進(jìn)行部分積累加時,采用舍取冗余位,主要是根據(jù)設(shè)計時已對系數(shù)進(jìn)行了放大,而輸出時又要將結(jié)果相應(yīng)的縮小,所以在累加時,提前對部分積縮小,從而減少了運算量,從時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中原理驗證時得到的理想值進(jìn)行了比較,并對所產(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
上傳時間： 2013-07-15
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