軟件無線電已成為無線通信非常關(guān)鍵的技術(shù)之一。其基本思想是將寬帶A/D、D/A盡可能靠近天線，在一個開放式、模塊化的通用硬件平臺上用盡可能多的軟件來實現(xiàn)無線電臺的各種功能。 本文所討論的多相濾波器組信道化接收機(PPCR)及信道非均勻劃分，即是應(yīng)用了軟件無線電理念的一種新技術(shù)。該技術(shù)針對傳統(tǒng)無線電接收機存在的結(jié)構(gòu)不靈活、系統(tǒng)升級困難、同時處理多信號能力弱及系統(tǒng)規(guī)模過大等問題，應(yīng)用現(xiàn)代多速率信號處理理論對之進行了改進。改進后的軟件無線電PPCR．具有全概率接收能力，能對信號進行下變頻并降低其采樣率處理，實現(xiàn)后資源耗費較低，而且依托現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)建立的平臺是開放式的，在需要時可在不改變硬件系統(tǒng)的情況下通過軟件更改系統(tǒng)的功能，極大地提高了系統(tǒng)的靈活性。諸多的優(yōu)點使其具有十分廣泛的應(yīng)用前景，也成為當前研究熱點之一。 本文首先介紹了課題的應(yīng)用背景，并深入討論了軟件無線電的基本理論：信號采樣理論及多速率信號處理理論，介紹了應(yīng)用PPCR的采樣處理過程，給出了推導(dǎo)PPCR的數(shù)學模型，并在此基礎(chǔ)上分析闡述了信道非均勻劃分的原理。 在本文的系統(tǒng)仿真及實現(xiàn)部分，首先介紹了應(yīng)用現(xiàn)代DSP開發(fā)工具DSPBuilder進行開發(fā)的設(shè)計流程，然后對應(yīng)用DSP Builder來設(shè)計PPCR中的主要模塊一多相濾波器組及快速傅立葉變換模塊做了詳細闡述，最后對系統(tǒng)仿真及實現(xiàn)過程的實驗結(jié)果圖進行了分析。 本文主要是在實驗室階段對算法在硬件實現(xiàn)上進行研究。成果可以作為后續(xù)應(yīng)用研究的基礎(chǔ)，對各種應(yīng)用軟件無線電理念的通信系統(tǒng)都具有一定的參考價值。
上傳時間： 2013-06-17
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LTC2400是凌特公司生產(chǎn)的一種微功耗、高精度24位A/D轉(zhuǎn)換器,該芯片內(nèi)部集成有振蕩器,工作電壓 2.7-5.5V,積分線性誤差為4ppm,RMS噪聲為0.3ppm,供電電流僅為200A,
標簽： 2400 LTC 24位 AD轉(zhuǎn)換器
上傳時間： 2013-07-07
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隨著科學技術(shù)水平的不斷提高，在科研和生產(chǎn)過程中為了更加真實的反映被測對象的性質(zhì)，對測試系統(tǒng)的性能要求越來越高。傳統(tǒng)的測試裝置，由于傳輸速度低或安裝不便等問題已不能滿足科研和生產(chǎn)的實際需要。USB技術(shù)的出現(xiàn)很好的解決了上述問題。USB總線具有支持即插即用、易于擴展、傳輸速率高(USB2.0協(xié)議下為480Mbps)等優(yōu)點，已逐漸得到廣泛的應(yīng)用。 本課題研究并設(shè)計了一套基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。論文首先詳細介紹了USB總線協(xié)議，然后從系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)、硬件電路、軟件程序以及系統(tǒng)性能檢測等幾個方面，詳細闡述了系統(tǒng)的設(shè)計思想和實現(xiàn)方案。系統(tǒng)采用雙12位A/D轉(zhuǎn)換器，提供兩條模擬信號通道，可以同時采集雙路信號，最高的采樣率為200KHz。USB接口芯片采用Cypress公司的CY7C68013。論文詳細介紹了其在SlaveFIFO接口模式下的電路設(shè)計和程序設(shè)計。系統(tǒng)應(yīng)用FPGA芯片作系統(tǒng)的核心控制，控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集和與USB接口芯片的數(shù)據(jù)交換，并產(chǎn)生其中的邏輯控制信號和時序信號。同時應(yīng)用FPGA芯片作系統(tǒng)的核心控制可提高了系統(tǒng)穩(wěn)定性、減小設(shè)備的體積。系統(tǒng)的軟件設(shè)計，主要包括FPGA芯片中的邏輯、時序控制程序、8051固件程序、客戶應(yīng)用程序及其驅(qū)動程序。客戶端選擇了微軟的Visual Studio6.0 C++作開發(fā)平臺，雖然增加了復(fù)雜程度，但是軟件執(zhí)行效率及重用性均得到提高。 最后，應(yīng)用基于USB2.0的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)測試標準信號及電木的導(dǎo)熱系數(shù)，以驗證測試系統(tǒng)的可靠信與準確性。
標簽： FPGA USB 接口 數(shù)據(jù)采集
上傳時間： 2013-04-24
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測試儀廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟和國防建設(shè)的各個領(lǐng)域，是科研和生產(chǎn)不可或缺的重要裝備之一。其工作原理是由信號發(fā)生裝置向被測對象發(fā)送激勵信號，同時由信號采集與處理裝置通過傳感器采集被測對象的響應(yīng)信號，并送到上位機進行數(shù)據(jù)分析和處理。本文研究采用靈活的現(xiàn)場可編程邏輯陣列FPGA為核心，協(xié)調(diào)整個儀器的運轉(zhuǎn)，并采用先進的USB總線技術(shù)，將信號發(fā)生、信號采集與處理有機地集成為一體的多功能測試儀。 本文的第一章介紹了測試儀及其研究應(yīng)用現(xiàn)狀，根據(jù)儀器的成本、便攜性和通用性要求不斷提高的發(fā)展趨勢，提出了本課題的研究任務(wù)和關(guān)鍵技術(shù)； 第二章從硬件和軟件兩個方面討論了測試儀的總體設(shè)計方案，并且分別詳述了電源模塊、USB模塊、FPGA模塊、DSP模塊、A/D模塊、D/A模塊這六個功能模塊的硬件設(shè)計； 第三章討論了USB模塊相關(guān)的軟件設(shè)計，其中包含USB固件設(shè)計、驅(qū)動程序設(shè)計和客戶應(yīng)用程序設(shè)計三個方面的內(nèi)容，詳細論述了各部分軟件的架構(gòu)和主要功能模塊的實現(xiàn)。 第四章討論了主控器FPGA的設(shè)計，是本文的核心部分。先從總體上介紹了FPGA的設(shè)計方案，然后從MCU模塊、信號采集模塊、信號發(fā)生模塊三部分具體描述了其實現(xiàn)方式。軟件設(shè)計上采用了模塊化的設(shè)計思想，使得結(jié)構(gòu)清晰，可讀性強，易于進一步開發(fā)；并且靈活的使用了有限狀態(tài)機，大大提高了程序的穩(wěn)定性和運行效率。 第五章介紹了DSP模塊的設(shè)計，討論了波形生成的原理及實現(xiàn)，并提出了與FPGA接口的方式。 第六章詳細描述了實驗的步驟和結(jié)果，分別從單通道采樣和多通道采樣兩方面實驗，驗證了儀器的性能和設(shè)計的可行性。
上傳時間： 2013-06-25
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本文分析了當代高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，研究了數(shù)據(jù)采集的A/D方法及理論、現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable GateArray，F(xiàn)PGA)技術(shù)的發(fā)展及原理，串口通信的原理及實現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，探討了采用FPGA控制24位△∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實現(xiàn)思路，對探測傳感器或檢波器后端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號A/D轉(zhuǎn)換、FPGA與外部接口設(shè)計、串口數(shù)據(jù)通信做了詳細的研究，尤其是在用FPGA來完成與外部ADC的接口控制上做了深入的開發(fā)和設(shè)計，整個接口控制模塊采用VHDL語言編寫，并同時將ROM、FIFO等數(shù)字邏輯模塊一起集成到一片F(xiàn)PGA芯片當中，并在Quartus Ⅱ6.0的開發(fā)平臺上通過了軟件仿真，時序仿真結(jié)果達到了系統(tǒng)要求。
標簽： 高精度 地震勘探 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-05-21
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目前，數(shù)字信號處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達、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，大大推動了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計的單片化、自動化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計周期、提高了設(shè)計的靈活性和可靠性，在超高速信號處理和實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，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進行選型，設(shè)計了基于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。利用4片AD7506和一片AD7862對64路模擬量進行周期采樣，分別設(shè)計了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進行了仿真，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。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的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實現(xiàn)FFT的一種設(shè)計思想，給出了總體實現(xiàn)框圖。分別設(shè)計了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運算單元，存儲器，控制器，并分別進行了仿真。重點設(shè)計實現(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)計實現(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算速度，降低了運算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機控制器成功地對各個模塊進行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲控制模塊的設(shè)計。利用閃存芯片K9K1G08UOA對采集處理后的數(shù)據(jù)進行存儲，設(shè)計了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計了存儲控制模塊。 本文對FFT算法的硬件實現(xiàn)進行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點，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，存儲控制模塊進行設(shè)計和仿真。設(shè)計采用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)可完成對實時信號的高速采集與處理。
標簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 處理技術(shù)
上傳時間： 2013-07-06
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隨著計算機技術(shù)和通信技術(shù)的迅速發(fā)展，數(shù)字視頻在信息社會中發(fā)揮著越來越重要的作用，視頻傳輸系統(tǒng)已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于交通管理、工業(yè)監(jiān)控、廣播電視、銀行、商場等多個領(lǐng)域。同時，F(xiàn)PGA單片規(guī)模的不斷擴大，在FPGA芯片內(nèi)部實現(xiàn)復(fù)雜的數(shù)字信號處理系統(tǒng)也成為現(xiàn)實，因此采用FPGA實現(xiàn)視頻壓縮和傳輸已成為一種最佳選擇。 本文將視頻壓縮技術(shù)和光纖傳輸技術(shù)相結(jié)合，設(shè)計了一種基于無損壓縮算法的多路數(shù)字視頻光纖傳輸系統(tǒng)，系統(tǒng)利用時分復(fù)用和無損壓縮技術(shù)，采用串行數(shù)字視頻傳輸?shù)姆绞剑稍谝桓饫w中同時傳輸8路以上視頻信號。系統(tǒng)在總體設(shè)計時，確定了基于FPGA的設(shè)計方案，采用ADI公司的AD9280和AD9708芯片實現(xiàn)A/D轉(zhuǎn)換和D/A轉(zhuǎn)換，在FPGA里實現(xiàn)系統(tǒng)的時分復(fù)用/解復(fù)用、視頻數(shù)據(jù)壓縮/解壓縮和線路碼編解碼，利用光收發(fā)一體模塊實現(xiàn)電光轉(zhuǎn)換和光電轉(zhuǎn)換。視頻壓縮采用LZW無損壓縮算法，用Verilog語言設(shè)計了壓縮模塊和解壓縮模塊，利用Xilinx公司的IP核生成工具Core Generator生成FIFO來緩存壓縮/解壓縮單元的輸入輸出數(shù)據(jù)，光纖線路碼采用CIMT碼，設(shè)計了編解碼模塊，解碼過程中，利用數(shù)字鎖相環(huán)來實現(xiàn)發(fā)射與接收的幀同步，在ISE8.2和Modelsim仿真環(huán)境下對FPGA模塊進行了功能仿真和時序仿真，并在Spartan-3E開發(fā)板和視頻擴展板上完成了系統(tǒng)的硬件調(diào)試與驗證工作，實驗證明，系統(tǒng)工作穩(wěn)定，圖像清晰，實時傳輸效果好，可用于交通、安防、工業(yè)監(jiān)控等多個領(lǐng)域。 本文將視頻壓縮和線路碼編解碼在FPGA里實現(xiàn)，利用FPGA的并行處理優(yōu)勢，大大提高了系統(tǒng)的處理速度，使系統(tǒng)具有集成度高、靈活性強、調(diào)試方便、抗干擾能力強、易于升級等特點。
標簽： FPGA 數(shù)字視頻 光纖傳輸系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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隨著微電子技術(shù)的高速發(fā)展，實時圖像處理在多媒體、圖像通信等領(lǐng)域有著越來越廣泛的應(yīng)用。FPGA就是硬件處理實時圖像數(shù)據(jù)的理想選擇，基于FPGA的圖像處理專用系統(tǒng)的研究將成為信息產(chǎn)業(yè)的新熱點。 本文詳細介紹了一種實時監(jiān)控圖像處理系統(tǒng)的設(shè)計方案，實現(xiàn)了具有前端視頻采集系統(tǒng)、圖像預(yù)處理功能系統(tǒng)、圖像顯示系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司的FPGA芯片作為中央處理器，由視頻采集模塊、異步FIFO模塊、視頻解碼模塊、I
上傳時間： 2013-06-20
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由于旋轉(zhuǎn)變壓器的高精度高可靠性等特點，廣泛的應(yīng)用于如航空、航天、船舶、兵器、雷達、通訊等領(lǐng)域。旋轉(zhuǎn)變壓器輸出模擬量交流信號，經(jīng)過數(shù)字處理轉(zhuǎn)換為數(shù)字角度信號才能進入計算機或其他控制系統(tǒng)，而這種數(shù)字處理比較復(fù)雜，采用專用的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼芯片想達到理想的精度通常需要較高的成本，限制了它在其他領(lǐng)域的應(yīng)用。傳統(tǒng)的角測量系統(tǒng)面臨的問題有：體積、重量、功耗偏大，調(diào)試、誤差補償試驗復(fù)雜，費用較高。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是近年來迅速發(fā)展起來的新型可編程器件。隨著它的不斷應(yīng)用和發(fā)展，也使電子設(shè)計的規(guī)模和集成度不斷提高。同時也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計方法和設(shè)計思想的不斷推陳出新。 本文的目的是研究利用FPGA實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器的硬件解碼算法，設(shè)計基于FPGA的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼系統(tǒng)。 在本文所設(shè)計的系統(tǒng)中，通過FPGA芯片產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)變壓器的激勵信號，再控制A/D轉(zhuǎn)換器對旋轉(zhuǎn)變壓器的模擬信號的數(shù)據(jù)進行采樣和轉(zhuǎn)換，并對轉(zhuǎn)換完的數(shù)據(jù)進行濾波處理，使用基于CORDIC算法流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計的反正切函數(shù)模塊解算出偏轉(zhuǎn)角θ，最后通過串行口將解算的偏差角數(shù)據(jù)輸出。本文還分析了該系統(tǒng)誤差產(chǎn)生的原因和提高系統(tǒng)精度的方法。 實驗結(jié)果表明，本文所設(shè)計的旋轉(zhuǎn)變壓器解碼器的硬件組成和軟件實現(xiàn)基本能夠較精確的完成上述的信號轉(zhuǎn)換和數(shù)據(jù)運算。
標簽： FPGA 旋轉(zhuǎn)變壓器 解碼 算法
上傳時間： 2013-05-23
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軟件無線電技術(shù)作為一種新的通信技術(shù)，其基本思想是構(gòu)造一個通用硬件平臺，使寬帶A/D，D/A盡量靠近天線，在數(shù)字域完成信號處理，通過選用不同軟件模塊即可實現(xiàn)不同的通信功能，這樣大大縮短了電臺的研發(fā)周期。該技術(shù)在通信(尤其是在移動通信)領(lǐng)域有著迫切的需求和廣闊的應(yīng)用前景。 本文闡述了軟件無線電的基礎(chǔ)理論，對信號采樣理論、多速率信號處理技術(shù)、高效數(shù)字濾波器、數(shù)字正交變換理論進行了分析和研究。從目前器件發(fā)展水平和實驗研究條件出發(fā)，設(shè)計了一個基于FPGA的軟件無線電通信平臺。設(shè)計采用了中頻數(shù)字化處理的硬件平臺結(jié)構(gòu)，選用Altera Cyclone系列FPGA作為信號處理和總體控制配置的核心，并結(jié)合專用通信芯片，數(shù)字上變頻器AD9856和數(shù)字下變頻器AD6654來實現(xiàn)該平臺。采用VHDL和Verilog HDL語言對時分復(fù)用模塊、信道編解碼模塊、調(diào)制解調(diào)模塊等進行了模塊化設(shè)計，并對電路板設(shè)計過程中系統(tǒng)的配置和控制、無源濾波器設(shè)計、阻抗匹配電路設(shè)計等問題進行了詳細的討論，最后對印制電路板進行測試和調(diào)試，獲得了預(yù)期的效果。 本文給出的設(shè)計方案，大大簡化了數(shù)字通信系統(tǒng)的硬件設(shè)備，具有較強的通用性和靈活性，通過修改系統(tǒng)參數(shù)和配置程序，即可適應(yīng)不同的通信模式和信道狀況，充分體現(xiàn)了軟件無線電的優(yōu)勢。該平臺不僅僅能應(yīng)用在通信設(shè)備上，在許多系統(tǒng)驗證平臺、測試設(shè)備中均可應(yīng)用，頗具實用價值。
上傳時間： 2013-07-21
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