隨著以計(jì)算機(jī)技術(shù)為核心的信息技術(shù)的迅速發(fā)展以及信息的爆炸式增長(zhǎng)，人類(lèi)獲得的視覺(jué)信息很大一部分是從各種各樣的電子顯示器件上獲得的。這對(duì)顯示器件的要求也越來(lái)越高。在這些因素的驅(qū)動(dòng)下，顯示技術(shù)也取得了飛速的發(fā)展。使用FPGA/CPLD設(shè)計(jì)的液晶控制器具有很高的靈活性，可以根據(jù)不同的液晶類(lèi)型、尺寸、使用場(chǎng)合，特別是不同的工業(yè)產(chǎn)品，做一些特殊的設(shè)計(jì)，以最小的代價(jià)滿(mǎn)足系統(tǒng)的要求。而且可以解決通用的液晶顯示控制器本身固有的一些缺點(diǎn)。 本文設(shè)計(jì)了一個(gè)采用FPGA設(shè)計(jì)的液晶顯示控制器，主要解決以下內(nèi)容：采用Cyclone芯片設(shè)計(jì)的液晶控制器；采用硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行的液晶顯示控制器設(shè)計(jì)，重點(diǎn)介紹了如何通過(guò)特殊設(shè)計(jì)控制器與CPU協(xié)調(diào)的工作，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)所需時(shí)序信號(hào)的產(chǎn)生，STN液晶彩色屏灰度顯示的時(shí)間抖動(dòng)算法和幀率控制原理及實(shí)現(xiàn)，顯示數(shù)據(jù)的緩沖、轉(zhuǎn)化方法，使用FPGA設(shè)計(jì)的用于本系統(tǒng)的特殊SDRAM控制器，以及液晶控制器通過(guò)該SDRAM控制器進(jìn)行顯示緩沖器的管理，還有很重要的一點(diǎn)是各個(gè)模塊之間的同步處理。這款液晶控制器在實(shí)際中的使用效果證明了本課題介紹的液晶控制器方案是一個(gè)非常可行的，具有廣泛的通用性。 關(guān)鍵詞：液晶控制器、SDRAM控制器、時(shí)序信號(hào)發(fā)生器、灰度顯示、時(shí)間抖動(dòng)算法
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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JPEG 2000是為適應(yīng)不斷發(fā)展的圖像壓縮應(yīng)用而出現(xiàn)的新的靜止圖像壓縮標(biāo)準(zhǔn)，小波變換是JEPG 2000核心算法之一。小波變換是一種可達(dá)到時(shí)(空)域或頻率域局部化的時(shí)頻域或空頻域分析方法，其多尺度分解特性符合人類(lèi)的視覺(jué)機(jī)制，更加適用于圖像信息的處理。提升小波變換是一類(lèi)不采用傅立葉變換做為主要分析工具的小波變換新方法，提升小波變換的提出大大簡(jiǎn)化了小波變換的計(jì)算，使其在實(shí)時(shí)信號(hào)處理領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。通過(guò)提升的方法很容易構(gòu)造一般的整數(shù)小波變換，由于圖像一般用位數(shù)較低的整數(shù)表示，整數(shù)小波變換可以將為整數(shù)序列的圖像矩陣映射成整數(shù)小波系數(shù)矩陣，這就大大簡(jiǎn)化了小波變換的硬件電路設(shè)計(jì)。在當(dāng)今數(shù)字化和信息化時(shí)代背景下，研究具有高速硬件處理功能的可變程邏輯器件在圖像壓縮算法領(lǐng)域的應(yīng)用已經(jīng)成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)。 本文旨在探討和研制基于FPGA的小波變換模塊的可能性和方法。本文采用Xilinx公司的Spartan-Ⅲ系列芯片，根據(jù)JPEG 2000推薦無(wú)損提升小波算法和有損提升小波算法，設(shè)計(jì)圖像壓縮系統(tǒng)的小波變換模塊。主要工作如下： 第一部分介紹了傳統(tǒng)小波分析理論和提升小波分析理論。包括連續(xù)小波時(shí)頻局域性的特征，離散小波變換系數(shù)的意義，多分辨分析引出的構(gòu)造小波基的系統(tǒng)方法和計(jì)算離散小波的快速算法等。重點(diǎn)放在介紹正交小波和雙正交小波的構(gòu)造方法，并介紹了數(shù)字圖像在小波域的特點(diǎn)。討論了提升小波變換的基本思想，討論了用提升方法構(gòu)造小波基以及傳統(tǒng)小波變換的提升實(shí)現(xiàn)，討論了整數(shù)小波變換。 第二部分介紹了FPGA結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)流程。介紹了FPGA/CPLD器件的特征、發(fā)展趨勢(shì)及FPGA/CPLD基本結(jié)構(gòu)，然后重點(diǎn)介紹了本文用到的Xilinx公司Spartan-Ⅲ系列芯片的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，以及Xilinx的FPGA開(kāi)發(fā)軟件ISE，最后介紹了硬件描述語(yǔ)言VHDL語(yǔ)言的特點(diǎn)。 最后一部分是本論文研究的主要內(nèi)容，即JPEG 2000中最核心的算法-提升格式小波變換的一維變換模塊設(shè)計(jì)和二維變換模塊設(shè)計(jì)。一維提升小波變換模塊采用兩種不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)-低速低功耗的串行流水線結(jié)構(gòu)和高速高功耗的并行陣列結(jié)構(gòu)。同樣，二維小波變換模塊也采用了兩種不同的電路結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)-低速低功耗的折疊結(jié)構(gòu)和高速高功耗的串行結(jié)構(gòu)。 文章對(duì)提升小波變換的FPGA實(shí)現(xiàn)中的大量細(xì)節(jié)問(wèn)題進(jìn)行了討論，給出了每種結(jié)構(gòu)提升小波變換模塊的電路原理圖，并對(duì)原理圖進(jìn)行了仿真測(cè)試，仿真測(cè)試結(jié)果不僅表明了模塊功能的正確性，而且表明不同小波模塊可以滿(mǎn)足相應(yīng)領(lǐng)域的實(shí)際要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-08
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論文以反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)為研究對(duì)象，應(yīng)用了先進(jìn)的FPGA/CPLD技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種全數(shù)字的步進(jìn)電機(jī)控制系統(tǒng)，通過(guò)了仿真、綜合和下載的各個(gè)程序測(cè)試環(huán)節(jié)，并在實(shí)驗(yàn)中得到了良好的應(yīng)用。 本論文分析了反應(yīng)式步進(jìn)電機(jī)工作原理以及其具體的控制過(guò)程，然后闡述了FPGA的設(shè)計(jì)原理以及所涉及到的相關(guān)芯片，接著對(duì)所要應(yīng)用的硬件語(yǔ)言VerilogHDL方面的知識(shí)進(jìn)行了簡(jiǎn)要地介紹，這些為論文的具體設(shè)計(jì)部分提供了理論基礎(chǔ)。 本系統(tǒng)針對(duì)需要實(shí)現(xiàn)對(duì)步進(jìn)電機(jī)的調(diào)速，設(shè)計(jì)出了一種符合要求的連續(xù)可調(diào)的脈沖信號(hào)發(fā)生器，整個(gè)脈沖信號(hào)發(fā)生器有兩個(gè)大的模塊組成，最后用一個(gè)頂層的模塊將二者連接起來(lái)，并且每個(gè)子模塊以及頂層的模塊都通過(guò)了仿真測(cè)試。系統(tǒng)采用了模塊化的設(shè)計(jì)思路，為系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和維護(hù)提供了方便，同時(shí)也提高了系統(tǒng)性能的可擴(kuò)展性。系統(tǒng)采用一種軟件硬化的設(shè)計(jì)思路，應(yīng)用了VerilogHDL硬件語(yǔ)言，該語(yǔ)言較容易理解。軟件也是采用了目前應(yīng)用比較廣泛的幾種。在最后的實(shí)物實(shí)驗(yàn)中也取得了良好的效果，從而證明了設(shè)計(jì)的正確性。論文針對(duì)VerilogHDL硬件語(yǔ)言的應(yīng)用技巧以及實(shí)際編寫(xiě)程序中經(jīng)常遇到的問(wèn)題都做了詳細(xì)的解釋?zhuān)⑻岢隽藥讉€(gè)解決問(wèn)題的方法；對(duì)于如何合理的選擇芯片，文章也做了仔細(xì)說(shuō)明。 FPGA+VerilogHDL+EDA工具構(gòu)成的數(shù)字系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)集成技術(shù)，是本系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分，該門(mén)技術(shù)具有操作靈活、利用廣泛以及價(jià)廉等特點(diǎn)。該門(mén)技術(shù)具有旺盛的生命力和廣闊的前景，必然推動(dòng)著整個(gè)集成電路產(chǎn)業(yè)系統(tǒng)集成的進(jìn)一步發(fā)展。整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用了全數(shù)字化的控制方案，使系統(tǒng)更加緊湊、更加合理以及經(jīng)濟(jì)節(jié)約。由于系統(tǒng)的全數(shù)字化，使得整個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行變得十分可靠，調(diào)試也極為方便。作為一種先進(jìn)技術(shù)的應(yīng)用，論文在很多方面做了新的嘗試。
標(biāo)簽： FPGA 步進(jìn)電機(jī)控制 系統(tǒng)研究
上傳時(shí)間： 2013-05-20
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低壓電力線通信(PLC)具有網(wǎng)絡(luò)分布廣、無(wú)需重新布線和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)，低壓電力線通信被看成是解決信息高速公路“最后一英里”問(wèn)題的一種方案，在國(guó)內(nèi)外掀起了一個(gè)新的研究熱潮。電力線信道中不僅存在多徑干擾和子信道衰落，而且還存在開(kāi)關(guān)噪聲和窄帶噪聲，因此在電力線通信系統(tǒng)中，信道編碼是不可或缺的重要組成部分。 本文著重研究了在FPGA上實(shí)現(xiàn)OFDM系統(tǒng)中的信道編解碼方案。其中編碼端由卷積碼編碼器和交織器組成，解碼端由Viterbi譯碼器和解交織器組成，同時(shí)為了與PC機(jī)進(jìn)行通信，還在FPGA上做了一個(gè)RS232串行接口模塊，以上所有的模塊均采用硬件描述語(yǔ)言VerilogHDL編寫(xiě)。另外，峰值平均功率比(PAR)較大是OFDM系統(tǒng)所面臨的一個(gè)重要問(wèn)題，必須要考慮如何降低大峰值功率信號(hào)出現(xiàn)的概率。本文重點(diǎn)研究了三種降低PAR的方法：即信號(hào)預(yù)畸變技術(shù)、信號(hào)非畸變技術(shù)和編碼技術(shù)。這三種方法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但是迄今為止還沒(méi)有一種好方法能夠徹底地解決OFDM系統(tǒng)中較高PAR的弊病。本論文內(nèi)容安排如下：第一章介紹了課題的背景，可編程器件和OFDM技術(shù)的發(fā)展歷程。第二章詳細(xì)介紹了OFDM的原理以及實(shí)現(xiàn)OFDM所采用的一些技術(shù)細(xì)節(jié)。第三章詳細(xì)介紹了本課題中信道編碼的方案，包括信道編碼的基本原理，組成結(jié)構(gòu)以及方案中采用的卷積碼和交織的原理及設(shè)計(jì)。第四章詳細(xì)討論了編碼方案如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)，包括可編程邏輯器件FPGA/CPLD的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)流程，以及串口通信接口、編解碼器的FPGA設(shè)計(jì)。第五章詳細(xì)介紹了如何降低OFDM系統(tǒng)中的峰值平均功率比。最后，在第六章總結(jié)全文，并對(duì)課題中需要進(jìn)一步完善的方面進(jìn)行了探討。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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VLSI(超大規(guī)模集成電路)的快速發(fā)展，使得FPGA技術(shù)得到了迅猛發(fā)展，F(xiàn)PGA的快速發(fā)展又為實(shí)時(shí)圖像處理在算法、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上帶來(lái)了新的方法和思路，全景圖像處理是實(shí)時(shí)圖像處理中一個(gè)嶄新的領(lǐng)域，其在視頻監(jiān)視領(lǐng)域內(nèi)有廣泛的應(yīng)用前景。 本文首先介紹了全景圖像處理的發(fā)展?fàn)顩r，課題的主要背景、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、課題的研究意義、課題的來(lái)源和本文的主要研究工作及論文組織結(jié)構(gòu)。然后在第二章中介紹了FPGA的發(fā)展，F(xiàn)PGA/CPLD的特點(diǎn)，并介紹了Cyclone Ⅱ系列FPGA的硬件結(jié)構(gòu)，硬件描述語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)工具Quartus Ⅱ以及FPGA開(kāi)發(fā)的一般原則。 文章的重點(diǎn)放在了電路板的設(shè)計(jì)部分，也就是本文的第三章。在介紹電路設(shè)計(jì)部分之前首先介紹一些高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中的一些概念、高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中常見(jiàn)問(wèn)題，并對(duì)常見(jiàn)問(wèn)題給出了一般解決方法。 在FPGA電路板設(shè)計(jì)部分中，對(duì)FPGA電路的設(shè)計(jì)過(guò)程作了詳細(xì)的說(shuō)明，其中著重介紹了采用了FBGA封裝的EP2C35芯片的電路設(shè)計(jì)要點(diǎn)，多層電路板設(shè)計(jì)要點(diǎn)，F(xiàn)PGA供電管腳的處理注意事項(xiàng)，F(xiàn)PGA芯片中PLL模塊的設(shè)計(jì)以及FPGA的配置方法，并給出了作者的設(shè)計(jì)思路。FPGA供電電源也是電路板設(shè)計(jì)的要點(diǎn)所在，文章中也著重對(duì)其進(jìn)行了介紹，提及了FPGA電源設(shè)計(jì)指標(biāo)要求及電壓功耗估計(jì)，并根據(jù)現(xiàn)有的FPGA電源解決方案提出了設(shè)計(jì)思路和方法。同時(shí)文章中對(duì)FPGA芯片外圍器件電路包括圖像采集顯示芯片電路、圖像存儲(chǔ)電路、USB2.0接口電路的設(shè)計(jì)做了相應(yīng)的介紹。最終目的就是為基于FPGA的全景圖象處理搭建一個(gè)穩(wěn)定運(yùn)行的平臺(tái)。 在第四章中介紹了IC總線控制器的狀態(tài)機(jī)圖及信號(hào)說(shuō)明和相應(yīng)的仿真圖。 文章最后給出了FPGA硬件電路的調(diào)試結(jié)果，驗(yàn)證了設(shè)計(jì)目的，為進(jìn)一步的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
標(biāo)簽： FPGA 圖像 理板設(shè)計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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大規(guī)模可編程邏輯器件CPLD和FPGA是當(dāng)今應(yīng)用最廣泛的兩類(lèi)可編程專(zhuān)用集成電路(ASIC),電子設(shè)計(jì)工程師用它可以在辦公室或?qū)嶒?yàn)室里設(shè)計(jì)出所需的專(zhuān)用集成電路,從而大大縮短了產(chǎn)品上市時(shí)間,降低了開(kāi)發(fā)成本.此外,可編程邏輯器件還具有靜態(tài)可重復(fù)編程和動(dòng)態(tài)系統(tǒng)重構(gòu)的特性,使得硬件的功能可以象軟件一樣通過(guò)編程來(lái)修改,這樣就極大地提高了電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的靈活性和通用性.該設(shè)計(jì)完成了在一片可編程邏輯器件上開(kāi)發(fā)簡(jiǎn)易計(jì)算機(jī)的設(shè)計(jì)任務(wù),將單片機(jī)與單片機(jī)外圍電路集成化,能夠輸入指令、執(zhí)行指令、輸出結(jié)果,具有在電子系統(tǒng)中應(yīng)用的普遍意義,另外,也可以用于計(jì)算機(jī)組成原理的教學(xué)試驗(yàn).該文第一章簡(jiǎn)要介紹了可編程ASIC和EDA技術(shù)的歷史、現(xiàn)狀、未來(lái)并對(duì)本課題作了簡(jiǎn)要陳述.第二章在芯片設(shè)計(jì)的兩種輸入法即原理圖輸入法和HDL輸入法之間做出比較,決定選用HDL輸入法.第三章描述了具體的設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)手段,首先將簡(jiǎn)易計(jì)算機(jī)劃分為運(yùn)算器、CPU控制器、存儲(chǔ)器、鍵盤(pán)接口和顯示接口以及系統(tǒng)控制器,然后再往下分為下層子模塊.輸入法的語(yǔ)言使用的是Verilog HDL,鑒于篇幅所限,源代碼部分不在論文之中.第四章對(duì)設(shè)計(jì)的綜合與實(shí)現(xiàn)做了總結(jié),給出了時(shí)序仿真波形圖.該文針對(duì)FPGA和RISC這兩大課題,對(duì)RISC在FPGA上的實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了初淺的探索與嘗試.從計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)入手,剖析了精簡(jiǎn)指令集計(jì)算機(jī)的原理,通過(guò)該設(shè)計(jì)的實(shí)踐對(duì)ASIC和EDA的設(shè)計(jì)潛力有了更進(jìn)一步的領(lǐng)悟.
標(biāo)簽： FPGA 指令集 計(jì)算機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-05-21
上傳用戶(hù)：hewenzhi
傳統(tǒng)PLC使用時(shí)會(huì)出現(xiàn)一些問(wèn)題，如程序死循環(huán)、程序跑飛、需要龐大的編譯系統(tǒng)作支持和不能實(shí)現(xiàn)精確位置控制等等；而發(fā)展到OPENPLC后，這些問(wèn)題依然存在。為了更好地解決這些問(wèn)題，本文提出一種全新的可編程控制器現(xiàn)場(chǎng)集成技術(shù)，用FPGA來(lái)實(shí)現(xiàn)PLC的功能，拋棄傳統(tǒng)PLC“程序”的概念，以“硬件線路”來(lái)實(shí)現(xiàn)控制功能，不論在經(jīng)濟(jì)上還是在性能上都具有更大的優(yōu)勢(shì)。 本課題在對(duì)國(guó)內(nèi)外可編程控制器，重點(diǎn)是HardPLC的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用的進(jìn)展進(jìn)行概述和分析的基礎(chǔ)上，系統(tǒng)開(kāi)展了HardPLC組成模塊原理及其仿真模擬的研究。本研究的主要貢獻(xiàn)為： 1.對(duì)比分析了CPLD和FPGA的性能特點(diǎn)，闡明了Xilinx公司FPGA芯片結(jié)構(gòu)的兩個(gè)創(chuàng)新概念，指出了其優(yōu)越性能的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)； 2.系統(tǒng)分析了用HardPLC實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)時(shí)的一些通用模塊，對(duì)每個(gè)模塊的工作原理進(jìn)行了深入的探討，用VHDL語(yǔ)言建立了每個(gè)模塊的模型，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了仿真、綜合，為進(jìn)一步研究可編程控制器的現(xiàn)場(chǎng)集成奠定了基礎(chǔ)； 3.在仿真綜合的基礎(chǔ)上，用所建立的模型完成了特定邏輯控制系統(tǒng)的控制要求，充分展示了其實(shí)際應(yīng)用的可行性； 4.在分析Xilinx公司SPARTANII系列FPGA芯片配置模式的基礎(chǔ)上，確定了應(yīng)用于實(shí)際的基于CPLD控制的FPGA芯片SlaveParallel配置模式。 本課題研究建立的模型對(duì)于開(kāi)發(fā)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的HardPLC組成IP庫(kù)具有一定的理論意義；對(duì)特定系統(tǒng)的控制實(shí)現(xiàn)，充分展示了基于FPGA的可編程控制器現(xiàn)場(chǎng)集成技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于工控領(lǐng)域，加大推廣力度和建立更多的IP庫(kù)，在許多應(yīng)用場(chǎng)合可以取代傳統(tǒng)的PLC控制系統(tǒng)，為工控領(lǐng)域提供高可靠、低價(jià)格、簡(jiǎn)單易操作的解決方案，這將帶來(lái)巨大的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益；所確定的FPGA芯片配置模式可廣泛應(yīng)用于對(duì)FPGA芯片配置數(shù)據(jù)的加載，在實(shí)踐生產(chǎn)中具有重要的實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 可編程控制器 集成技術(shù) 應(yīng)用研究
上傳時(shí)間： 2013-05-30
上傳用戶(hù)：dtvboyy
隨著電子技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，可編程邏輯器件的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越寬。可編程SoC設(shè)計(jì)已成為SoC設(shè)計(jì)的新方法。論文介紹了可編程邏輯器件的設(shè)計(jì)方法和開(kāi)發(fā)技術(shù)，并用硬件描述語(yǔ)言和FPGA／CPLD設(shè)計(jì)技術(shù)，探索和研究了基于FPGA的RISCMCU的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)過(guò)程。 論文參照Mircochip公司的PICl6C5X單片機(jī)的體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了8位RISCMCU。該嵌入式MCU設(shè)計(jì)采用了自頂向下的設(shè)計(jì)方法和模塊化設(shè)計(jì)思想。MCU總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)劃分控制模塊、ALU模塊、存儲(chǔ)模塊三大模塊。然后，對(duì)各模塊的具體技術(shù)實(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)分別進(jìn)行了闡述。論文中設(shè)計(jì)的MCU能實(shí)現(xiàn)PICl6C5X單片機(jī)33條指令中除OPTION、CLRWDT、SLEEP和TRIS四條指令以外的其余29條指令的功能，但應(yīng)用是基于FPGA的，能與其他外設(shè)IP方便的結(jié)合在一起使用，比ASIC的PICl6C57X的應(yīng)用更具靈活性。 軟件仿真和硬件驗(yàn)證表明：所設(shè)計(jì)的嵌入式MCU在各方面均達(dá)到了一定的性能指標(biāo)，在Altera公司ACEX1K系列的EPlK30TCl44-3器件上的工作頻率達(dá)21.88MHz。這些為自主設(shè)計(jì)R／SCMCU的IP核提供了值得借鑒的探索成果和設(shè)計(jì)思路，在通用控制領(lǐng)域也有一定的實(shí)用價(jià)值。 此外，論文中還介紹了三相SPWM控制模塊的設(shè)計(jì)，該模塊具有死區(qū)時(shí)間和載波比任意可調(diào)的特點(diǎn)，可以單獨(dú)應(yīng)用，也可以作為MCU的外設(shè)子模塊應(yīng)用。
標(biāo)簽： FPGA MCU 嵌入式 應(yīng)用研究
上傳時(shí)間： 2013-07-16
上傳用戶(hù)：熊少鋒
激光測(cè)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(guó)休斯飛機(jī)公司研制成功世界上第一臺(tái)激光測(cè)距機(jī)之后，激光測(cè)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(guó)激光測(cè)距水平，研制更高性能激光測(cè)距機(jī)依然是我國(guó)國(guó)防科技研究中的重要課題之一。其中，測(cè)距精度是激光測(cè)距機(jī)的一個(gè)重要參數(shù)。而激光測(cè)距機(jī)能否準(zhǔn)確的檢測(cè)激光回波信號(hào)將直接影響測(cè)距精度。 脈沖激光測(cè)距系統(tǒng)主要包括激光發(fā)射子系統(tǒng)、激光回波探測(cè)子系統(tǒng)、回波檢測(cè)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(cè)與主控子系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)高精度激光測(cè)距的核心問(wèn)題。傳統(tǒng)激光回波檢測(cè)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(chǎng)可編程門(mén)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(lái)設(shè)計(jì)激光回波檢測(cè)與主控子系統(tǒng)，不僅提高了回波檢測(cè)精度，同時(shí)簡(jiǎn)化了整個(gè)測(cè)距系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。 本文研究了將激光回波信號(hào)直接送入FPGA進(jìn)行檢測(cè)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(cè)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(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)。在實(shí)際應(yīng)用中，由于激光回波探測(cè)子系統(tǒng)只是完成由光信號(hào)到電信號(hào)的轉(zhuǎn)換及簡(jiǎn)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(cè)的精度較低，這種回波檢測(cè)方法也只能應(yīng)用在測(cè)距精度要求低的項(xiàng)目中。 為了滿(mǎn)足另一高精度測(cè)距項(xiàng)目的需要，在FPGA直接進(jìn)行激光回波檢測(cè)方案的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種高精度激光回波檢測(cè)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(cè)精度及整機(jī)測(cè)距系統(tǒng)的測(cè)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(cè)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(duì)全文做了工作總結(jié)，并給出了接下來(lái)的后續(xù)工作與展望。 本文在高速FPGA對(duì)激光回波信號(hào)檢測(cè)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
上傳用戶(hù)：cy1109
近年來(lái)，人們對(duì)無(wú)線數(shù)據(jù)和多媒體業(yè)務(wù)的需求迅猛增加，促進(jìn)了寬帶無(wú)線通信新技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用。正交頻分復(fù)用 (Orthogonal Frequency Division Multiolexing，OFDM)技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各種高速寬帶無(wú)線通信系統(tǒng)中。然而 OFDM 系統(tǒng)相比單載波系統(tǒng)更容易受到頻偏和時(shí)偏的影響，因此如何有效地消除頻偏和時(shí)偏，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的時(shí)頻同步是 OFDM 系統(tǒng)中非常關(guān)鍵的技術(shù)。 本文討論了非同步對(duì) OFDM 系統(tǒng)的影響，分析了當(dāng)前用于 OFDM 系統(tǒng)中基于數(shù)據(jù)符號(hào)的同步算法，并簡(jiǎn)單介紹非基于數(shù)據(jù)符號(hào)同步技術(shù)。基于數(shù)據(jù)符號(hào)的同步技術(shù)通過(guò)加入訓(xùn)練符號(hào)或?qū)ьl等附加信息，并利用導(dǎo)頻或訓(xùn)練符號(hào)的相關(guān)性實(shí)現(xiàn)時(shí)頻同步。此算法由于加入了附加信息，降低了帶寬利用率，但同步精度相對(duì)較高，同步捕獲時(shí)間較短。 隨著電子芯片技術(shù)的快速發(fā)展，電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化 (Electronic DesignAutomation，EDA) 技術(shù)和可編程邏輯芯片 (FPGA/CPLD) 的應(yīng)用越來(lái)越受到大家的重視，為此文中對(duì) EDA 技術(shù)和 Altera 公司制造的 FPGA 芯片的原理和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行了闡述，還介紹了在相關(guān)軟件平臺(tái)進(jìn)行開(kāi)發(fā)的系統(tǒng)流程。 論文在對(duì)基于數(shù)據(jù)符號(hào)三種算法進(jìn)行較詳細(xì)的分析和研究的基礎(chǔ)上，尤其改進(jìn)了基于導(dǎo)頻符號(hào)的同步算法之后，利用 Altera 公司的 FPGA 芯片EP1S25F102015 在 OuartusⅡ5.0 工具平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)了 OFDM 同步的硬件設(shè)計(jì)，然后進(jìn)行了軟件仿真。其中對(duì)基于導(dǎo)頻符號(hào)同步的改進(jìn)算法硬件設(shè)計(jì)過(guò)程了進(jìn)行了詳細(xì)闡述。不僅如此，對(duì)于基于 PN 序列幀的同步算法和基于循環(huán)前綴 (Cycle Prefix，CP) 的極大似然 (Maximam Likelihood,ML)估計(jì)同步算法也有具體的仿真實(shí)現(xiàn)。 最后，文章還對(duì)它們進(jìn)行了比較，基于導(dǎo)頻符號(hào)同步設(shè)計(jì)的同步精度比較高，但是耗費(fèi)芯片的資源多，另一個(gè)缺點(diǎn)是沒(méi)有頻偏估計(jì)，因此運(yùn)用受到一定限制。基于 PN 序列幀的同步設(shè)計(jì)使用了最少的芯片資源，但要提取 PN 序列中的信號(hào)數(shù)據(jù)有一定困難。基于循環(huán)前綴的同步設(shè)計(jì)占用了芯片 I/O 腳稍顯多。這幾種同步算法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但可以根據(jù)不同的信道環(huán)境選用它們。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù) 同步的 仿真實(shí)現(xiàn)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶(hù)：斷點(diǎn)PPpp
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