隨著圖像處理和模式識(shí)別技術(shù)的進(jìn)步，基于生物特征的識(shí)別技術(shù)成為蓬勃發(fā)展的高技術(shù)之一，根據(jù)IBG(InternationalBiometricGroup)組織對生物特征市場的統(tǒng)計(jì)和預(yù)測，該領(lǐng)域的收入的年增長率30-50％，到2008年，全球總收入將達(dá)到46.39億美元。而基于指紋特征的識(shí)別技術(shù)由于其獨(dú)特的可靠性，穩(wěn)定性，方便快捷的特點(diǎn)，恰好符合了市場的需求。目前指紋識(shí)別技術(shù)是生物識(shí)別領(lǐng)域中應(yīng)用最廣泛的識(shí)別技術(shù)，也是研究與應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。 SOPC片上可編程系統(tǒng)和嵌入式系統(tǒng)是當(dāng)前電子設(shè)計(jì)領(lǐng)域中最熱門的概念。NiosⅡ是Altera公司開發(fā)的一種采用流水線技術(shù)、單指令流的RISC嵌入式處理器軟核，可以將它嵌入FPGA內(nèi)部，與用戶自定義邏輯結(jié)合構(gòu)成一個(gè)基于FPGA的片上系統(tǒng)。與嵌入式硬核相比較，嵌入式軟核具有更大的靈活性。而FPGA的高速性、恰恰滿足了指紋識(shí)別系統(tǒng)對速度的要求。 本文對指紋識(shí)別技術(shù)中各個(gè)環(huán)節(jié)的算法進(jìn)行了較為深入的研究，結(jié)合NiosⅡ嵌入式處理器的特點(diǎn)，對算法進(jìn)行了合理的選擇與優(yōu)化，形成了一套完整的指紋識(shí)別算法，并提出了一種基于FPGA的指紋識(shí)別系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)方案。 論文的內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面： 1、對指紋圖像預(yù)處理、后處理和匹配算法進(jìn)行了改進(jìn)，提高了算法的性能；設(shè)計(jì)了一種適用于快速匹配的指紋特征數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)；提出了一套基于特征點(diǎn)匹配的指紋識(shí)別算法。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該算法速度快、誤識(shí)率較低、可靠性較高，可以滿足實(shí)用的要求。 2、本著增加系統(tǒng)集成度、減小系統(tǒng)體積、提高便攜性、降低功耗和成本，同時(shí)提升系統(tǒng)的性能的原則，使用Altera公司提供的外圍設(shè)備IP核配合NiosⅡ處理器軟核搭建了一個(gè)單片嵌入式系統(tǒng)，然后以內(nèi)嵌NiosⅡ軟核的FPGA和FPS200指紋采集器為核心芯片，外配片外RAM和Flash存儲(chǔ)器以及小鍵盤和LCD顯示屏等器件，設(shè)計(jì)了一個(gè)便攜式指紋識(shí)別系統(tǒng)，提出了一套基于FPGA的硬件設(shè)計(jì)方案。 3、利用NiosⅡ開發(fā)板對硬件設(shè)計(jì)方案進(jìn)行了初步的驗(yàn)證，實(shí)現(xiàn)了指紋采集芯片F(xiàn)PS200與FPGA的接口，并進(jìn)行了算法的移植。 實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明本文所提出的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案是可行的。基于FPGA的自動(dòng)指紋識(shí)別系統(tǒng)在速度、功耗、體積、擴(kuò)展性方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢，具有廣闊的發(fā)展空間。最后提出了對這一設(shè)計(jì)繼續(xù)改進(jìn)的思路和下一步研究的內(nèi)容。
標(biāo)簽： FPGA 指紋識(shí)別 法的研究 硬件實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-07-28
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SignalTap II 內(nèi)嵌邏輯分析儀是Altera 公司Quartus II 軟件中內(nèi)嵌的一種調(diào)試程序,通過把一段執(zhí)行邏輯分析功能 的代碼和客戶的設(shè)計(jì)組合在一起編譯、布局布線,完成傳統(tǒng)邏輯分析儀的功能。介紹了SignalTap II 的基本內(nèi)容、實(shí)現(xiàn)原理以及 在實(shí)際工程中的應(yīng)用環(huán)境。結(jié)合ATM交換矩陣的設(shè)計(jì)實(shí)例,詳細(xì)闡述了用SignalTapII 對FPGA 調(diào)試的具體方法和調(diào)試步驟, 以及在工程中的使用全過程。分析比較了該方法與傳統(tǒng)的外置式邏輯分析儀的優(yōu)劣,對SignalTap II 應(yīng)用條件進(jìn)行了闡述。
標(biāo)簽： SignalTapII FPGA 邏輯分析儀 調(diào)試
上傳時(shí)間： 2013-07-13
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隨著SOC技術(shù)、IP技術(shù)以及集成電路技術(shù)的發(fā)展，RISC軟核處理器的研究與開發(fā)設(shè)計(jì)開始受到了人們的重視。基于FPGA的RISC軟核處理器在各個(gè)行業(yè)開始得到了廣泛的應(yīng)用，特別是在一些基于FPGA的嵌入式系統(tǒng)中有著越來越廣泛的應(yīng)用前景。 該論文在研究了大量國內(nèi)外技術(shù)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了RISC處理器發(fā)展的現(xiàn)狀與水平。認(rèn)真分析了RISC處理器的基本結(jié)構(gòu)，包括總線結(jié)構(gòu)，流水線處理的原理，以及流水線數(shù)據(jù)通路和流水線控制的原理；并詳細(xì)分析了該設(shè)計(jì)采用的指令集——MIPS指令集的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)出了一個(gè)32位RISC軟核處理器，這個(gè)軟核處理器采用五級流水線結(jié)構(gòu)，能完成加法、減法、邏輯與、邏輯或、左移右移等算術(shù)邏輯操作，以及它們的組合操作。通過軟件仿真和在Altera的FPGA開發(fā)板上進(jìn)行驗(yàn)證，證明了所設(shè)計(jì)的32位RISC處理器能準(zhǔn)確的執(zhí)行所選用的MIPS指令集，運(yùn)行速度能達(dá)到30MHz，功能良好。 通過對所設(shè)計(jì)對象特點(diǎn)及其可行性的研究，選用了Altera公司QuartusⅡ軟件作為設(shè)計(jì)與仿真驗(yàn)證的環(huán)境。在設(shè)計(jì)方法上，該課題采用了自頂向下的設(shè)計(jì)方法。在設(shè)計(jì)過程中采用了邊設(shè)計(jì)邊驗(yàn)證這種設(shè)計(jì)與驗(yàn)證相結(jié)合的設(shè)計(jì)流程，大大提高了設(shè)計(jì)的可靠性。該課題在設(shè)計(jì)過程中還提出了兩個(gè)有效的設(shè)計(jì)思路：第一是在32位寄存器的設(shè)計(jì)中利用FPGA的內(nèi)部RAM資源來設(shè)計(jì)，減少了傳輸延時(shí)，提高了運(yùn)行速度，并大大減少了對FPGA內(nèi)部資源的占用；第二是在系統(tǒng)架構(gòu)上采用了柔性化的設(shè)計(jì)方法，使得設(shè)計(jì)可以根據(jù)實(shí)際的需求適當(dāng)?shù)脑鰷p相應(yīng)的部件，以達(dá)到需求與性能的統(tǒng)一。這兩個(gè)方法都有效地解決了設(shè)計(jì)中出現(xiàn)的問題，提高了處理器的性能。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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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(jì)的規(guī)模和集成度不斷提高。同時(shí)也帶來了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)思想的不斷推陳出新。 隨著數(shù)字電子技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字信號處理的理論和技術(shù)廣泛的應(yīng)用于通訊、語音處理、計(jì)算機(jī)和多媒體等領(lǐng)域。快速傅里葉變換(FFT)作為數(shù)字信號處理的核心技術(shù)之一，是離散傅里葉變換的運(yùn)算時(shí)間縮短了幾個(gè)數(shù)量級。FFT已經(jīng)成為現(xiàn)代信號處理的重要理論之一。 該文的目的就是研究如何應(yīng)用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT算法，研制具有自己知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FFT信號處理器具有重要的理論意義和實(shí)用意義。 設(shè)計(jì)采用基4算法設(shè)計(jì)了一個(gè)具有實(shí)用價(jià)值的FFT實(shí)時(shí)硬件處理器。其中使用了改進(jìn)的CORDIC流水線結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了FFT的蝶型運(yùn)算單元，將硬件不易于實(shí)現(xiàn)、運(yùn)算緩慢的乘法單元轉(zhuǎn)換成硬件易于實(shí)現(xiàn)、運(yùn)算快捷的加法單元。并根據(jù)基4算法的尋址特點(diǎn)設(shè)計(jì)了簡單快速的地址發(fā)生器。整體采用流水線的工作方式，并將雙端口RAM、只讀ROM全部內(nèi)置在FPGA芯片內(nèi)部，使整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)交換和處理速度得以提高。 整個(gè)設(shè)計(jì)利用ALTERA公司提供的QUARTUSⅡ4.0開發(fā)軟件，采用先進(jìn)的層次化設(shè)計(jì)思想，使用一片F(xiàn)PGA芯片完成了整個(gè)FFT處理器的電路設(shè)計(jì)。整體設(shè)計(jì)經(jīng)過時(shí)序仿真和硬件仿真，運(yùn)行速度達(dá)到100MHz以上。
上傳時(shí)間： 2013-07-01
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本論文介紹了毫米波通信系統(tǒng)中常用的上變頻方案和調(diào)制方式，比較了它們的性能和特點(diǎn)，最終在發(fā)射系統(tǒng)中選擇了DQPSK調(diào)制方式。提出了一種利用數(shù)字上變頻技術(shù)進(jìn)行基帶信號的數(shù)字域上變頻調(diào)制的方法。系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了現(xiàn)場可編程邏輯器件FPGA和通用正交上變頻器AD9857相結(jié)合的方案。 本設(shè)計(jì)硬件平臺(tái)以AD公司的AD9857為核心，在數(shù)字域完成了基帶數(shù)字信號內(nèi)插濾波、正交調(diào)制、D/A變換等功能；選用ALTERA公司的Cyclone系列EPlC6Q240C8完成了基帶數(shù)字信號的處理，并實(shí)現(xiàn)了對AD9857的控制。軟件部分，應(yīng)用Quartus Ⅱ和硬件描述語言VHDL在FPGA中完成了基帶數(shù)字信號處理模塊(串并轉(zhuǎn)換模塊、差分編碼模塊)和與AD9857的通信模塊(串口通信模塊、并口通信模塊)的設(shè)計(jì)，并進(jìn)行了仿真，仿真結(jié)果達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。整個(gè)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了在70MHz中頻載波上的DQPSK調(diào)制。系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)簡單，控制靈活，頻率分辨率高，頻率變化速率高等優(yōu)點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-07-18
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隨著社會(huì)的進(jìn)步及移動(dòng)用戶的迅猛增長，第三代移動(dòng)通信越來越受到各界的重視。多用戶檢測技術(shù)是第三代移動(dòng)通信中重要的技術(shù)之一；常規(guī)CDMA接收機(jī)采用匹配濾波器的結(jié)構(gòu)，但是這種結(jié)構(gòu)的接收機(jī)并沒有考慮到信道中多址干擾的存在，使彼此間影響減少來提高系統(tǒng)容量；而功控的方法也沒有從接收信號中真正去除多址干擾，只能緩解這種矛盾，不能從根本上解決問題。要想真正消除干擾，大幅度提高系統(tǒng)容量，必須通過多址對消和多用戶檢測技術(shù)。 本文首先介紹了CDMA的基本原理和多用戶檢測的基本原理。然后重點(diǎn)介紹和分析各種多用戶檢測的原理，然后依據(jù)多用戶檢測的四個(gè)技術(shù)指標(biāo)對各種多用戶檢測的方法進(jìn)行比較，從中選擇實(shí)現(xiàn)簡單，性能優(yōu)越的解相關(guān)檢測器來作為實(shí)現(xiàn)的標(biāo)的算法。 然后，本文重點(diǎn)研究分析解相關(guān)檢測器的原理，給出了實(shí)現(xiàn)解相關(guān)檢測器的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的流程，其中包括硬件電路的搭建和軟件實(shí)現(xiàn)的方法。硬件電路是基于DSP(TI公司的TMS320C5402)和FPGA(Altera公司的EP1K10Q208-3)來完成。軟件部分主要采用C語言來完成。 本文系統(tǒng)研究了多用戶檢測技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)了解相關(guān)算法，在理論研究和實(shí)際應(yīng)用方面都有一定的價(jià)值。
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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頻率合成技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域。目前，常用的頻率合成技術(shù)有直接式頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)。DDS系統(tǒng)可以很方便地獲得頻率分辨率很精細(xì)且相位連續(xù)的信號，也可以通過改變相位字改變信號的相位，因此也廣泛用于數(shù)字通信領(lǐng)域。 本論文是利用FPGA完成一個(gè)DDS系統(tǒng)。DDS是把一系列數(shù)字量形式的信號通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲(chǔ)器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換器產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其他任意波形)。一個(gè)典型的DDS系統(tǒng)應(yīng)包括：相位累加器，可在時(shí)鐘的控制下完成相位的累加(一般由ROM實(shí)現(xiàn))；DA轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號。 本文根據(jù)設(shè)計(jì)指標(biāo)，進(jìn)行了DDS系統(tǒng)分析和設(shè)計(jì)，包括DDS系統(tǒng)框圖的設(shè)計(jì)，相位控制字和頻率控字的設(shè)計(jì)，以及軟件和硬件設(shè)計(jì)，重點(diǎn)在于利用FPGA改進(jìn)設(shè)計(jì)，包括控制系統(tǒng)(頻率控制器和初始相位控制器)，尋址系統(tǒng)(相位累加器和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器)，以及轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(D/A轉(zhuǎn)換器和濾波器)的設(shè)計(jì)。介紹了利用現(xiàn)場可編程邏輯門陣列(FPGA)實(shí)現(xiàn)數(shù)控振蕩器(DNO，即DDS)的原理、電路結(jié)構(gòu)，重點(diǎn)介紹了DDS技術(shù)在FPGA中的實(shí)現(xiàn)方法，給出了采用ALTERA公司的FIEX1OK系列FPGA芯片EPF10K20TC144-4芯片進(jìn)行直接數(shù)字頻率合成的VHDL源程序。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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頻率合成技術(shù)廣泛應(yīng)用于通信、航空航天、儀器儀表等領(lǐng)域，目前，常用的頻率合成技術(shù)有直接頻率合成、鎖相頻率合成和直接數(shù)字頻率合成(DDS)等。其中DDS是一種新的頻率合成方法，是頻率合成的一次革命。全數(shù)字化的DDS技術(shù)由于具有頻率分辨率高、頻率切換速度快、相位噪聲低和頻率穩(wěn)定度高等優(yōu)點(diǎn)而成為現(xiàn)代頻率合成技術(shù)中的佼佼者。隨著數(shù)字集成電路、微電子技術(shù)和EDA技術(shù)的深入研究，DDS技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。 DDS是把一系列數(shù)字量化形式的信號通過D/A轉(zhuǎn)換形成模擬量形式的信號的合成技術(shù)。主要是利用高速存儲(chǔ)器作查尋表，然后通過高速D/A轉(zhuǎn)換產(chǎn)生已經(jīng)用數(shù)字形式存入的正弦波(或其它任意波形)。一個(gè)典型的DDS系統(tǒng)應(yīng)包括以下三個(gè)部分：相位累加器可以時(shí)鐘的控制下完成相位的累加；相位一幅度碼轉(zhuǎn)換電路一般由ROM實(shí)現(xiàn)；D/A轉(zhuǎn)換電路，將數(shù)字形式的幅度碼轉(zhuǎn)換成模擬信號。 現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)設(shè)計(jì)靈活、速度快，在數(shù)字專用集成電路的設(shè)計(jì)中得到了廣泛的應(yīng)用。本論文主要討論了如何利用FPGA來實(shí)現(xiàn)一個(gè)DDS系統(tǒng)，該DDS系統(tǒng)的硬件結(jié)構(gòu)是以FPGA為核心實(shí)現(xiàn)的，使用Altera公司的Cyclone系列FPGA。 文章首先介紹了頻率合成器的發(fā)展，闡述了基于FPGA實(shí)現(xiàn)DDS技術(shù)的意義；然后介紹了DDS的基本理論；接著介紹了FPGA的基礎(chǔ)知識(shí)如結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、開發(fā)流程、使用工具等；隨后介紹了利用FPGA實(shí)現(xiàn)直接數(shù)字頻率合成(DDS)的原理、電路結(jié)構(gòu)、優(yōu)化方法等。重點(diǎn)介紹DDS技術(shù)在FPGA中的實(shí)現(xiàn)方法，給出了部分VHDL源程序。采用該方法設(shè)計(jì)的DDS系統(tǒng)可以很容易地嵌入到其他系統(tǒng)中而不用外接專用DDS芯片，具有高性能、高性價(jià)比，電路結(jié)構(gòu)簡單等特點(diǎn)；接著對輸出信號頻譜進(jìn)行了分析，特別是對信號的相位截?cái)嗾`差和幅度量化誤差進(jìn)行了詳細(xì)的討論，由此得出了改善系統(tǒng)性能的幾種方法；最后給出硬件實(shí)物照片和測試結(jié)果，并對此作了一定的分析。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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擴(kuò)頻通信是一種性能優(yōu)異的通信方式，自其誕生之日起就受到了業(yè)內(nèi)人士的廣泛關(guān)注。本文以DS/SS接收機(jī)為基礎(chǔ)，圍繞相關(guān)的理論和技術(shù)，開展了載波跟蹤技術(shù)FPGA實(shí)現(xiàn)的研究。 論文首先綜述了課題的來源、背景和意義，闡述了DS/SS接收系統(tǒng)前端處理模塊和信號處理模塊的結(jié)構(gòu)，指出了本課題的關(guān)鍵技術(shù)。與此同時(shí)，作者在參考了大量國內(nèi)外有關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，深入研究了四相鑒頻、自動(dòng)頻率跟蹤鑒頻以及反正切鑒相等載波跟蹤鑒頻、鑒相算法，并根據(jù)這些理論設(shè)計(jì)了FLL與PLL相結(jié)合的載波跟蹤策略，完成了CPAFC和Costas環(huán)路仿真和性能分析。 其次，論文對載波跟蹤環(huán)路的硬件電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，其中包括基帶信號處理的混頻、相關(guān)和積分清洗模塊，誤差量的提取和控制模塊，以及本地載波的產(chǎn)生模塊等，并在Altera公司的Stratix系列芯片----EP1S808956C6上對每個(gè)組成模塊進(jìn)行了功能和時(shí)序上的仿真與實(shí)現(xiàn)，之后對系統(tǒng)各模塊進(jìn)行了集成，解決了系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的同步問題。 最后，論文對系統(tǒng)作了實(shí)驗(yàn)總結(jié)與分析，包括板級驗(yàn)證總結(jié)與分析、接收機(jī)載波跟蹤性能分析，以及對載波同步技術(shù)的總結(jié)和展望。
標(biāo)簽： FPGA DSSS 接收機(jī) 載波
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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直接數(shù)字頻率合成(DDS)是七十年代初提出的一種新的頻率合成技術(shù)，其數(shù)字結(jié)構(gòu)滿足了現(xiàn)代電子系統(tǒng)的許多要求，因而得到了迅速的發(fā)展。現(xiàn)場可編程門陣列器件(FPGA)的出現(xiàn)，改變了現(xiàn)代電子數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法，提供了一種全新的設(shè)計(jì)模式。本論文結(jié)合這兩項(xiàng)技術(shù)，并利用單片機(jī)控制靈活的特點(diǎn)，開發(fā)了一種雙通道波形發(fā)生器。在實(shí)現(xiàn)過程中，選用了Altera公司的EP1C6Q240C8芯片作為產(chǎn)生波形數(shù)據(jù)的主芯片，充分利用了該芯片的超大集成性和快速性。在控制芯片上選用ATMAL的AT89C51單片機(jī)作為控制芯片。本設(shè)計(jì)中，F(xiàn)PGA芯片的設(shè)計(jì)和與控制芯片的接口設(shè)計(jì)是一個(gè)難點(diǎn)，本文利用Altera的設(shè)計(jì)工具Quartus Ⅱ并結(jié)合Verilog-HDL語言，采用硬件編程的方法很好地解決了這一問題。 本文首先介紹了波形發(fā)生器的研究背景和DDS的理論。然后詳盡地?cái)⑹隽擞肊P1C6Q240C8完成DDS模塊的設(shè)計(jì)過程，這是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。接著分析了整個(gè)設(shè)計(jì)中應(yīng)處理的問題，根據(jù)設(shè)計(jì)原理就功能上進(jìn)行了劃分，將整個(gè)儀器功能劃分為控制模塊、外圍硬件、FPGA器件三個(gè)部分來實(shí)現(xiàn)。然后就這三個(gè)部分分別詳細(xì)地進(jìn)行了闡述。并且通過系列實(shí)驗(yàn)，詳細(xì)地分析了該波形發(fā)生器的功能、性能、實(shí)現(xiàn)和實(shí)驗(yàn)結(jié)果。最后，結(jié)合在設(shè)計(jì)中的一些心得體會(huì)，提出了本設(shè)計(jì)中的一些不足和改進(jìn)意見。通過實(shí)驗(yàn)說明，本設(shè)計(jì)達(dá)到了預(yù)定的要求，并證明了采用軟硬件結(jié)合，利用FPGA實(shí)現(xiàn)基于DDS架構(gòu)的雙路波形發(fā)生器是可行的。
標(biāo)簽： FPGA DDS 雙通道 波形發(fā)生器
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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