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高速電路設(shè)計(jì)

基于FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)的研究.rar

目前，數(shù)字信號處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語音與圖像處理等領(lǐng)域，信號處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實(shí)現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點(diǎn)，大大推動了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性，在超高速信號處理和實(shí)時測控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點(diǎn)，把FPGA作為整個數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究內(nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對數(shù)據(jù)采集與處理，對FPGA進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個控制系統(tǒng)分為三個部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲控制模塊。多通道采樣控制模塊的設(shè)計(jì)。利用4片AD7506和一片AD7862對64路模擬量進(jìn)行周期采樣，分別設(shè)計(jì)了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進(jìn)行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)。FFT算法在數(shù)字信號處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的一種設(shè)計(jì)思想，給出了總體實(shí)現(xiàn)框圖。分別設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運(yùn)算單元，存儲器，控制器，并分別進(jìn)行了仿真。重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運(yùn)算速度，降低了運(yùn)算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機(jī)控制器成功地對各個模塊進(jìn)行了有序、協(xié)調(diào)的控制。存儲控制模塊的設(shè)計(jì)。利用閃存芯片K9K1G08UOA對采集處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，設(shè)計(jì)了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計(jì)了存儲控制模塊。本文對FFT算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點(diǎn)，把整個系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。設(shè)計(jì)采用VHDL編寫程序的源代碼。仿真測試結(jié)果表明，此FPGA單片系統(tǒng)可完成對實(shí)時信號的高速采集與處理。

標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)

上傳時間： 2013-04-24

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基于FPGA控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).rar

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時也是軟件無線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達(dá)系統(tǒng)以及無線基站系統(tǒng)中的應(yīng)用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對軟件無線電接收機(jī)自適應(yīng)性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺上設(shè)計(jì)SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設(shè)計(jì)，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應(yīng)性、可擴(kuò)展性和可調(diào)試性。在時序數(shù)字邏輯設(shè)計(jì)上，充分利用FPGA中豐富的時序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計(jì)數(shù)器等，能夠方便的完成對系統(tǒng)輸入輸出時鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對各處時序延時進(jìn)行修正。在存儲器設(shè)計(jì)上，采用FPGA片內(nèi)存儲器。可根據(jù)系統(tǒng)需要隨時進(jìn)行設(shè)置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。在傳輸接口設(shè)計(jì)上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實(shí)現(xiàn)了對這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進(jìn)行切換。在系統(tǒng)工作過程控制上，通過VB程序編寫了應(yīng)用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實(shí)現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機(jī)上完成對系統(tǒng)工作過程的控制和工作模式的選擇。在系統(tǒng)調(diào)試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實(shí)時準(zhǔn)確的驗(yàn)證了在系統(tǒng)整個傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性和時序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。本文第四章針對FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計(jì)進(jìn)行了詳細(xì)分析，并對每個模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時，文中還在其它章節(jié)詳細(xì)介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)、并行接口設(shè)計(jì)、PCI接口設(shè)計(jì)、PC端控制軟件設(shè)計(jì)以及用于調(diào)試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計(jì)圖、實(shí)物圖及注釋詳細(xì)的相關(guān)源程序清單。

標(biāo)簽： FPGA 控制高速數(shù)據(jù)

上傳時間： 2013-07-09

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用SPI總線實(shí)現(xiàn)DSP和MCU之間的高速通信.rar

簡述了SPI總線協(xié)議工作時序和配置要求，通過一個成功的實(shí)例詳細(xì)介紹了使用SPI 總線實(shí)現(xiàn)DSP與MCU之間的高速通信方法，并參考實(shí)例給出了SPI接口的硬件連接、初始化、以及傳輸測試程序的編寫方法。關(guān)鍵詞：SPI接口；McBSP；總線；高速通信

標(biāo)簽： SPI DSP MCU

上傳時間： 2013-04-24

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基于FPGA的多路脈沖時序控制電路設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).rar

在團(tuán)簇與激光相互作用的研究中和在團(tuán)簇與加速器離子束的碰撞研究中，需要對加速器束流或者激光束進(jìn)行脈沖化與時序同步，同時用于測量作用產(chǎn)物的探測系統(tǒng)如飛行時間譜儀(TOF)等要求各加速電場的控制具有一定的時序匹配。在整個實(shí)驗(yàn)中，需要用到符合要求的多路脈沖時序信號控制器，而且要求各脈沖序列的周期、占空比、重復(fù)頻率等方便可調(diào)。為此，本論文基于FPGA設(shè)計(jì)完成了一款多路脈沖時序控制電路。本文基于Altera公司的Cyclone系列FPGA芯片EPlC3T100C8，設(shè)計(jì)出了一款可以同時輸出8路脈沖序列、各脈沖序列之間具有可調(diào)高精度延遲、可調(diào)脈沖寬度及占空比等。論文討論了FPGA芯片結(jié)構(gòu)及開發(fā)流程，著重討論了較高頻率脈沖電路的可編程實(shí)現(xiàn)方法，以及如何利用VHDL語言實(shí)現(xiàn)硬件電路軟件化設(shè)計(jì)的技巧與方法，給出了整個系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原理與實(shí)現(xiàn)。討論了高精密電源的PWM技術(shù)原理及實(shí)現(xiàn)，并由此設(shè)計(jì)了FPGA所需電源系統(tǒng)。給出了配置電路設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)通信及接口電路的實(shí)現(xiàn)。開發(fā)了上層控制軟件來控制各路脈沖時序及屬性。該電路工作頻率200MHz，輸出脈沖最小寬度可達(dá)到10ns，最大寬度可達(dá)到us甚至ms量級。可以同時提供l路同步脈沖和7路脈沖，并且7路脈沖相對于同步脈沖的延遲時間可調(diào)，調(diào)節(jié)步長為5ns。

標(biāo)簽： FPGA 多路脈沖

上傳時間： 2013-06-15

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高速數(shù)字設(shè)計(jì)中文版.rar

高速數(shù)字設(shè)計(jì)中的圣經(jīng)，也叫黑魔書。這本書是專門為電路設(shè)計(jì)工程師寫的它主要描述了模擬電路原理在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的分析應(yīng)用。它告訴了大家在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中遇到這些問題應(yīng)該怎么去解決。他詳細(xì)分析了這些問題產(chǎn)生的原因和過程。

標(biāo)簽： 高速數(shù)字

上傳時間： 2013-04-24

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基于FPGA DSP架構(gòu)的高速通信接口設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

本文采用 altera 公司cyclone 系列芯片ep1c12 實(shí)現(xiàn)了與ts101／ts201 兩種芯片的鏈路口的雙工通信，并給出了具體的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方法。其中ts101 的設(shè)計(jì)已經(jīng)成功應(yīng)用于某

標(biāo)簽： FPGA DSP 架構(gòu) 接口設(shè)計(jì)

上傳時間： 2013-06-15

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高速PCB的地線布線設(shè)計(jì)

本文針對高速PCB板信號接地設(shè)計(jì)中存在接地噪聲及電磁輻射等問題,提出了高速PCB接地模型,并從PCB設(shè)計(jì)中布線策略的分析和去耦電容的使用等幾個方面討論了解決高速PCB板的接地噪聲和電磁輻射問題的方法。

標(biāo)簽： PCB 地線布線設(shè)計(jì)

上傳時間： 2013-04-24

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基于FPGA的高速采樣自適應(yīng)濾波系統(tǒng)的研究

自適應(yīng)濾波器的硬件實(shí)現(xiàn)一直是自適應(yīng)信號處理領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字系統(tǒng)功能越來越強(qiáng)大，對器件的響應(yīng)速度也提出更高的要求。本文針對用通用DSP 芯片實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)濾波器處理速度低和用HDL語言編寫底層代碼用FPGA實(shí)現(xiàn)的自適應(yīng)濾波器開發(fā)效率低的缺點(diǎn)，提出了一種基于DSP Builder系統(tǒng)建模的設(shè)計(jì)方法。以隨機(jī)2FSK信號作為研究對象，首先在matlab上編寫了LMS去噪自適應(yīng)濾波器的點(diǎn)M文件，改變自適應(yīng)參數(shù)，進(jìn)行了一系列的仿真，對算法迭代步長、濾波器的階數(shù)與收斂速度和濾波精度進(jìn)行了研究，得出了最佳自適應(yīng)參數(shù)，即迭代步長μ=0.0057，濾波器階數(shù)m=8，為硬件實(shí)現(xiàn)提供了參考。然后，利用最新DSP Builder工具建立了基于LMS算法的8階2FSK信號去噪自適應(yīng)濾波器的模型，結(jié)合多種EDA工具，在EPFlOKl00EQC208-1器件上設(shè)計(jì)出了最高數(shù)據(jù)處理速度為36.63MHz的8階LMS自適應(yīng)濾波器，其速度是文獻(xiàn)[3]通過編寫底層VHDL代碼設(shè)計(jì)的8階自適應(yīng)濾波器數(shù)據(jù)處理速度7倍多，是文獻(xiàn)[50]采用DSP通用處理器TMS320C54X設(shè)計(jì)的8階自適應(yīng)濾波器處理速度25倍多，開發(fā)效率和器件性能都得到了大大地提高，這種全新的設(shè)計(jì)理念與設(shè)計(jì)方法是EDA技術(shù)的前沿與發(fā)展方向。最后，采用異步FIFO技術(shù)，設(shè)計(jì)了高速采樣自適應(yīng)濾波系統(tǒng)，完成了對雙通道AD器件AD9238與自適應(yīng)濾波器的高速匹配控制，在QuartusⅡ上進(jìn)行了仿真，給出了系統(tǒng)硬件實(shí)現(xiàn)的原理框圖，并將采樣濾波控制器與異步FIF0集成到同一芯片上，既能有效降低高頻可能引起的干擾又降低了系統(tǒng)的成本。

標(biāo)簽： FPGA 高速采樣自適應(yīng)濾波

上傳時間： 2013-06-01

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基于FPGA的甚短距離高速并行光傳輸系統(tǒng)研究

甚短距離傳輸(VSR)是一種用于短距離(約300 m～600m)內(nèi)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)墓鈧鬏敿夹g(shù).它主要應(yīng)用于網(wǎng)絡(luò)中的交換機(jī)、核心路由器(CR)、光交叉連接設(shè)備(OXC)、分插復(fù)用器(ADM)和波分復(fù)用(WDM)終端等不同層次設(shè)備之間的互連,具有構(gòu)建方便、性能穩(wěn)定和成本低等優(yōu)點(diǎn),是光通信技術(shù)發(fā)展的一個全新領(lǐng)域,逐漸成為國際通用的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù),成為全光網(wǎng)的一個重要組成部分. 本文深入研究了VSR并行光傳輸系統(tǒng),完成了VSR技術(shù)的核心部分--轉(zhuǎn)換器子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),使用現(xiàn)場可編程陣列FPGA(Field Programmable GateArray)來完成轉(zhuǎn)換器電路的設(shè)計(jì)和功能實(shí)現(xiàn).深入研究現(xiàn)有VSR4-1.0和VSR4-3.0兩種并行傳輸標(biāo)準(zhǔn),在其技術(shù)原理的基礎(chǔ)上,提出新的VSR并行方案,提高了多模光纖帶的信道利用率,充分利用系統(tǒng)總吞吐量大的優(yōu)勢,為將來向更高速率升級提供了依據(jù).根據(jù)萬兆以太網(wǎng)的技術(shù)特點(diǎn)和傳輸要求,提出并設(shè)計(jì)了用VSR技術(shù)實(shí)現(xiàn)局域和廣域萬兆以太網(wǎng)在較短距離上的高速互連的系統(tǒng)方案,成功地將VSR技術(shù)移植到萬兆以太網(wǎng)上,實(shí)現(xiàn)低成本、構(gòu)建方便和性能穩(wěn)定的高速短距離傳輸. 本文所有的設(shè)計(jì)均在Altera Stratix GX系列FPGA的EP1SGX25F1020C7上實(shí)現(xiàn),采用Altera的Quartus Ⅱ開發(fā)工具和 Verilog HDL硬件描述語言完成了VSR4-1.0轉(zhuǎn)換器集成電路和萬兆以太網(wǎng)的SERDES的設(shè)計(jì)和仿真,并給出了各模塊的電路結(jié)構(gòu)和仿真結(jié)果.仿真的結(jié)果表明,所有的設(shè)計(jì)均能正確的實(shí)現(xiàn)各自的功能,完全能夠滿足10Gb/s高速并行傳輸系統(tǒng)的要求.

標(biāo)簽： FPGA 短距離光傳輸高速并行

上傳時間： 2013-07-14

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基于FPGA的機(jī)載高速數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的研究

本文將電路接口技術(shù)與硬件可編程技術(shù)相結(jié)合，提出了用可編程芯片來控制IDE硬盤進(jìn)行高速數(shù)據(jù)記錄，能夠滿足機(jī)載數(shù)據(jù)記錄設(shè)備重量輕、容量大、速度快的要求。論文對硬盤ATA接口標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了研究，對VHDL語言、現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)實(shí)現(xiàn)硬件電路的原理和方法進(jìn)行了深入分析，在此基礎(chǔ)上完成了基于FPGA的數(shù)據(jù)記錄控制器的設(shè)計(jì)。文中選擇了具有低功耗、低成本、高性能的FPGA芯片(型號為CycloneEP1C3T144C8)，將各功能模塊級聯(lián)成系統(tǒng)在該芯片上完成了控制器系統(tǒng)級的設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證，驗(yàn)證結(jié)果表明了用FPGA實(shí)現(xiàn)高速數(shù)據(jù)記錄控制器的可行性。所設(shè)計(jì)的VHDL代碼經(jīng)QuartusⅡ綜合、布局布線、管腳分配后，在FPGA內(nèi)部可以達(dá)到104.46Mhz的電路工作速度，F(xiàn)PGA與硬盤之間采用ATA接口的UltraDMA模式2傳輸方式，可以達(dá)到33.3MByte/s的突發(fā)數(shù)據(jù)傳輸率。文中對所用到的FPGA設(shè)計(jì)技術(shù)給予了詳細(xì)說明，對各功能模塊的設(shè)計(jì)給予了詳細(xì)闡述，對關(guān)鍵設(shè)計(jì)給出了VHDL源代碼，還討論了FPGA設(shè)計(jì)中時序約束的作用，給出了本文所做時序約束的方法。本文中所論述的工作對以后機(jī)載數(shù)據(jù)記錄系統(tǒng)的設(shè)計(jì)具有重要的鋪墊作用。文中在總結(jié)所做工作的同時，還對下一步工作提出了有益的建議。

標(biāo)簽： FPGA 機(jī)載高速數(shù)據(jù) 記錄系統(tǒng)

上傳時間： 2013-08-05

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