同步技術(shù)在許多通訊系統(tǒng)中都是至關(guān)重要的，而WCDMA作為第三代移動通信的標(biāo)準(zhǔn)之一，對其同步算法進(jìn)行研究是非常必要的。FPGA在許多硬件實(shí)現(xiàn)中充當(dāng)了很重要的角色，所以研究如何在FPGA上實(shí)現(xiàn)同步算法是非常具有實(shí)際意義的。 本文討論了三步小區(qū)搜索的算法，仿真了其性能，并且對如何進(jìn)行算法的FPGA移植展開了深入的討論。 本文對三步小區(qū)搜索的算法按照算法計(jì)算量和運(yùn)算速度的標(biāo)準(zhǔn)分別進(jìn)行了比較和討論，并以節(jié)省資源和運(yùn)行穩(wěn)定為前提進(jìn)行了FPGA移植。最終在主同步中提出了改進(jìn)型的PSC匹配濾波器算法，在FPGA上提出了采用指針型雙口RAM的實(shí)現(xiàn)方式；在輔同步中提出了改進(jìn)型PFHT算法并采用查表遍歷算法判決，在FPGA上提出了用綜合型邏輯方式來實(shí)現(xiàn)；在導(dǎo)頻同步中采用了移位寄存器式擾碼生成算法，并引入了計(jì)分制判決算法。 與以往的WCDMA同步的FPGA實(shí)現(xiàn)相比，本文提出的實(shí)現(xiàn)方案巧妙地利用了FPGA的并行運(yùn)算結(jié)構(gòu)，在XILINX的V4芯片上只用了500個(gè)slice就完成了整個(gè)小區(qū)搜索，最大限度地節(jié)省了資源，為小區(qū)搜索在FPGA中的模塊小型化提供了途徑。
上傳時(shí)間： 2013-08-05
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隨著圖像分辨率的越來越高，軟件實(shí)現(xiàn)的圖像處理無法滿足實(shí)時(shí)性的需求；同時(shí)FPGA等可編程器件的快速發(fā)展使得硬件實(shí)現(xiàn)圖像處理變得可行。如今基于FPGA的圖像處理研究成為了國內(nèi)外的一個(gè)熱門領(lǐng)域。 本文在FPGA平臺上，用Verilog HDL實(shí)現(xiàn)了一個(gè)研究圖像處理算法的可重復(fù)配置的硬件模塊架構(gòu)，架構(gòu)包括PC機(jī)預(yù)處理和通信軟件，控制模塊，計(jì)算單元，存儲器模塊和通信適配模塊五個(gè)部分。其中的計(jì)算模塊負(fù)責(zé)具體算法的實(shí)現(xiàn)，根據(jù)不同的圖像處理算法可以獨(dú)立實(shí)現(xiàn)。架構(gòu)為計(jì)算模塊實(shí)現(xiàn)了一個(gè)可添加、移出接口，不同的算法設(shè)計(jì)只要符合該接口就可以方便的加入到模塊架構(gòu)中來進(jìn)行調(diào)試和運(yùn)行。 在硬件架構(gòu)的基礎(chǔ)上本文實(shí)現(xiàn)了排序?yàn)V波，中值濾波，卷積運(yùn)算及高斯濾波，形態(tài)學(xué)算子運(yùn)算等經(jīng)典的圖像處理算法。討論了FPGA的圖像處理算法的設(shè)計(jì)方法及優(yōu)化策略，通過性能分析，F(xiàn)PGA實(shí)現(xiàn)圖像處理在時(shí)間上比軟件處理有了很大的提高；通過結(jié)果的比較，發(fā)現(xiàn)FPGA的處理結(jié)果達(dá)到了軟件處理幾乎同等的效果水平。最后本文在實(shí)現(xiàn)較大圖片處理和圖像處理窗口的大小可配置性方面做了一定程度的討論和改進(jìn)，提高了算法的可用性，同時(shí)為進(jìn)一步的研究提供了更加便利的平臺。 整個(gè)設(shè)計(jì)都是在ISE8.2和ModelSim第三方仿真軟件環(huán)境下開發(fā)的，在xilinx的Spartan-3E XC3S500E硬件平臺上實(shí)現(xiàn)。在軟件仿真過程中利用了ISE8.2自帶仿真工具和ModelSim結(jié)合使用。 本課題為制造FPGA的專用圖像處理芯片做了有益的探索性研究，為實(shí)現(xiàn)FPGA為核心處理芯片的實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)有著積極的作用。
上傳時(shí)間： 2013-07-29
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一般由信源發(fā)出的數(shù)字基帶信號含有豐富的低頻分量，甚至直流分量，這些信號往往不宜直接用于傳輸，易產(chǎn)生碼間干擾進(jìn)而直接影響傳輸?shù)目煽啃?，因而要對其進(jìn)行編碼以便傳輸。傳統(tǒng)的井下信號在傳輸過程中普遍采用曼徹斯特碼的編解碼方式，而該方式的地面解碼電路復(fù)雜。FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)作為一種新興的可編程邏輯器件，具有較高的集成度，能將編解碼電路集成在一片芯片上，而HDB3碼(三階高密度雙極性碼)具有解碼規(guī)則簡單，無直流，低頻成份少，可打破長連0和提取同步方便等優(yōu)點(diǎn)?；谏鲜銮闆r，本文提出了基于FPGA的}tDB3編譯碼設(shè)計(jì)方案。 該研究的總體設(shè)計(jì)方案包括用MATLAB進(jìn)行HDB3編譯碼算法的驗(yàn)證，基于FPGA的HDB3碼編譯碼設(shè)計(jì)與仿真，結(jié)果分析與比較三大部分。為了保證該設(shè)計(jì)的可靠性，首先是進(jìn)行編譯碼的算法驗(yàn)證；其次通過在FPGA的集成設(shè)計(jì)環(huán)境QuartusⅡ軟件中完成HDB3碼的編譯、綜合、仿真等步驟，通過下載電纜下載到特定的FPGA芯片上，用邏輯分析儀進(jìn)行時(shí)序仿真；最后將算法驗(yàn)證結(jié)果與仿真結(jié)果作一對比，分析該研究的可行性與可靠性。 研究表明，基于FPGA的HDB3編譯碼設(shè)計(jì)具有體積小，譯碼簡單，編程靈活，集成度高，可靠等優(yōu)點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-05-26
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全球定位系統(tǒng)(GPS)可以向全球用戶提供位置、速度和時(shí)間信息，在航空、航天、海上及陸地等諸多領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，成為一種主要的導(dǎo)航手段。隨著空間定位技術(shù)的不斷發(fā)展，空間定位系統(tǒng)必將出現(xiàn)多元化。本文結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，以GPS定位系統(tǒng)為例，研究了衛(wèi)星定位技術(shù)中的GPS星座模擬器。 本文綜述了衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)的歷史，現(xiàn)狀及發(fā)展的方向,介紹GPS模擬器的研究發(fā)展?fàn)顩r。詳細(xì)研究了GPS衛(wèi)星信號傳輸理論和GPS衛(wèi)星定位原理。在此基礎(chǔ)上，提出GPS模擬器的理論模型和實(shí)現(xiàn)方法,研究了GPS星座模擬器的設(shè)計(jì)思路、組成模塊，分析各個(gè)模塊的設(shè)計(jì)原理。在理論研究和分析的基礎(chǔ)上，提出模擬器的FPGA的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn),以FPGA為平臺，用verilog硬件語言實(shí)現(xiàn)了衛(wèi)星信號的模擬，詳細(xì)研究了基帶模塊的實(shí)現(xiàn)方法,包括C/A碼產(chǎn)生模塊，導(dǎo)航電文合成模塊，碼轉(zhuǎn)換模塊。最后通過射頻模塊發(fā)出，完成衛(wèi)星信號的模擬。在信號測試部分，用示波器，頻譜儀，MATLAB程序?qū)δM信號進(jìn)行了驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)。驗(yàn)證結(jié)果表明，設(shè)計(jì)滿足要求，達(dá)到預(yù)想目標(biāo)。
上傳時(shí)間： 2013-05-30
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一般由信源發(fā)出的數(shù)字基帶信號含有豐富的低頻分量，甚至直流分量，這些信號往往不宜直接用于傳輸，易產(chǎn)生碼間干擾進(jìn)而直接影響傳輸?shù)目煽啃?，因而要對其進(jìn)行編碼以便傳輸。傳統(tǒng)的井下信號在傳輸過程中普遍采用曼徹斯特碼的編解碼方式，而該方式的地面解碼電路復(fù)雜。FPGA(現(xiàn)場可編程門陣列)作為一種新興的可編程邏輯器件，具有較高的集成度，能將編解碼電路集成在一片芯片上，而HDB3碼(三階高密度雙極性碼)具有解碼規(guī)則簡單，無直流，低頻成份少，可打破長連0和提取同步方便等優(yōu)點(diǎn)。基于上述情況，本文提出了基于FPGA的}tDB3編譯碼設(shè)計(jì)方案。 該研究的總體設(shè)計(jì)方案包括用MATLAB進(jìn)行HDB3編譯碼算法的驗(yàn)證，基于FPGA的HDB3碼編譯碼設(shè)計(jì)與仿真，結(jié)果分析與比較三大部分。為了保證該設(shè)計(jì)的可靠性，首先是進(jìn)行編譯碼的算法驗(yàn)證；其次通過在FPGA的集成設(shè)計(jì)環(huán)境QuartusⅡ軟件中完成HDB3碼的編譯、綜合、仿真等步驟，通過下載電纜下載到特定的FPGA芯片上，用邏輯分析儀進(jìn)行時(shí)序仿真；最后將算法驗(yàn)證結(jié)果與仿真結(jié)果作一對比，分析該研究的可行性與可靠性。 研究表明，基于FPGA的HDB3編譯碼設(shè)計(jì)具有體積小，譯碼簡單，編程靈活，集成度高，可靠等優(yōu)點(diǎn)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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遺傳算法是基于自然選擇的一種魯棒性很強(qiáng)的解決問題方法。遺傳算法已經(jīng)成功地應(yīng)用于許多難優(yōu)化問題，現(xiàn)已成為尋求滿意解的最佳工具之一。然而，較慢的運(yùn)行速度也制約了其在一些實(shí)時(shí)性要求較高場合的應(yīng)用。利用硬件實(shí)現(xiàn)遺傳算法能夠充分發(fā)揮硬件的并行性和流水線的特點(diǎn)，從而在很大程度上提高算法的運(yùn)行速度。 本文對遺傳算法進(jìn)行了理論介紹和分析，結(jié)合硬件自身的特點(diǎn)，選用了適合硬件化的遺傳算子，設(shè)計(jì)了標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架；為了進(jìn)一步利用硬件自身的并行特性，同時(shí)提高算法的綜合性能，本文還對現(xiàn)有的一些遺傳算法的并行模型進(jìn)行了研究，討論了其各自的優(yōu)缺點(diǎn)及研究現(xiàn)狀，并在此基礎(chǔ)上提出一種適合硬件實(shí)現(xiàn)的粗粒度并行遺傳算法。 我們構(gòu)建的基于FPGA構(gòu)架的標(biāo)準(zhǔn)遺傳算法硬件框架，包括初始化群體、適應(yīng)度計(jì)算、選擇、交叉、變異、群體存儲和控制等功能模塊。文中詳細(xì)分析了各模塊的功能和端口連接，并利用硬件描述語言編寫源代碼實(shí)現(xiàn)各模塊功能。經(jīng)過功能仿真、綜合、布局布線、時(shí)序仿真和下載等一系列步驟，實(shí)現(xiàn)在Altera的Cyclone系列FPGA上。并且用它嘗試解決一些函數(shù)的優(yōu)化問題，給出了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。這些硬件模塊可以被進(jìn)一步綜合映射到ASIC或做成IP核方便其他研究者調(diào)用。 最后，本文對硬件遺傳算法及其在函數(shù)優(yōu)化中的一些尚待解決的問題進(jìn)行了討論，并對本課題未來的研究進(jìn)行了展望。
標(biāo)簽： FPGA 算法 硬件 實(shí)現(xiàn)研究
上傳時(shí)間： 2013-07-22
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當(dāng)前正處于第三代移動通信技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，各種與3G相關(guān)的無線網(wǎng)絡(luò)終端的需求量與日俱增。為3G無線網(wǎng)絡(luò)終端選擇一個(gè)高性能的處理器，并且提供一套完整的系統(tǒng)解決方案，滿足3G時(shí)代人們對數(shù)據(jù)通信業(yè)務(wù)的需求，無疑是一個(gè)有意義且亟待解決的重要問題。 OMAP(Open Multimedia Applications Platform)是美國德州公司(TI)推出的專門為支持第三代(3G)無線終端應(yīng)用而設(shè)計(jì)的應(yīng)用處理器體系結(jié)構(gòu)。OMAP處理器平臺堪稱無線技術(shù)發(fā)展的里程碑，它提供了語音、數(shù)據(jù)和多媒體所需的帶寬和功能，可以極低的功耗為高端3G無線設(shè)備提供極佳的性能。 本文的研究內(nèi)容是開發(fā)基于OMAP5910處理器的具有多個(gè)擴(kuò)展接口的嵌入式開發(fā)平臺，以及攝像頭顯示驅(qū)動程序，以便能為3G相關(guān)的無線網(wǎng)絡(luò)終端提供一個(gè)系統(tǒng)級的解決方案，本文首先介紹了OMAP技術(shù)的特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)，并對OMAP5910處理器的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡單說明，在此基礎(chǔ)上提出了基于OMAP5910嵌入式平臺的FPGA設(shè)計(jì)，包括用FPGA擴(kuò)展的接口：觸摸屏接口，硬盤接口，以太網(wǎng)接口；控制的接口：USB口，串口；以及實(shí)現(xiàn)的功能：與OMAP5910處理器的通信功能，中斷控制功能，選擇啟動順序功能，復(fù)位延時(shí)功能。然后介紹了基于OMAP5910的攝像顯示系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，主要包括攝像頭接口和攝像頭模塊，EMIFS和EMIFF接口以及LCD接口。最后描述了嵌入式Linux操作系統(tǒng)下攝像頭驅(qū)動程序的完整實(shí)現(xiàn)過程。
標(biāo)簽： FPGA 擴(kuò)展 接口設(shè)計(jì) 攝像頭
上傳時(shí)間： 2013-05-24
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現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)是一種可實(shí)現(xiàn)多層次邏輯器件?；赟RAM的FPGA結(jié)構(gòu)由邏輯單元陣列來實(shí)現(xiàn)所需要的邏輯函數(shù)。FPGA中，互連線資源是預(yù)先定制的，這些資源是由各種長度的可分割金屬線，緩沖器和．MOS管實(shí)現(xiàn)的，所以相對于ASIC中互連線所占用的面積更大。為了節(jié)省芯片面積，一般都采用單個(gè)MOS晶體管來連接邏輯資源。MOS晶體管的導(dǎo)通電阻可以達(dá)到千歐量級，可分割金屬線段的電阻相對于MOS管來說是可以忽略的，然而它和地之間的電容達(dá)到了0.1pf[1]。為了評估FPGA的性能，用HSPICE仿真模型雖可以獲得非常精確的結(jié)果，但是基于此模型需要花費(fèi)太多的時(shí)間。這在基于時(shí)序驅(qū)動的工藝映射和布局布線以及靜態(tài)時(shí)序分析中都是不可行的。于是，非常迫切地需要一種快速而精確的模型。 FPGA中連接盒、開關(guān)盒都是由MOS管組成的。FPGA中的時(shí)延很大部分取決于互連，而MOS傳輸晶體管在互連中又占了很大的比重。所以對于MOS管的建模對FPGA時(shí)延估算有很大的影響意義。對于MOS管，Muhammad[15]采用導(dǎo)通電阻來代替MOS管，然后用。Elmore[3]時(shí)延和Rubinstein[4]時(shí)延模型估算互連時(shí)延。Elmore時(shí)延用電路的一階矩來近似信號到達(dá)最大值50％時(shí)的時(shí)延，而Rubinstein也是通過計(jì)算電路的一階矩估算時(shí)延的上下邊界來估算電路的時(shí)延，然而他們都是用來計(jì)算RC互連時(shí)延。傳輸管是非線性器件，所以沒有一個(gè)固定的電阻，這就造成了Elmore時(shí)延和Rubinstein時(shí)延模型的過于近似的估算，對整體評估FPGA的性能帶來負(fù)面因素。 本論文提出快速而精確的現(xiàn)場可編程門陣列FPGA中的互連資源MOS傳輸管時(shí)延模型。首先從階躍信號推導(dǎo)出適合50％時(shí)延的等效電阻模型，然后在斜坡輸入的時(shí)候，給出斜坡輸入時(shí)的時(shí)延模型，并且給出等效電容的計(jì)算方法。結(jié)果驗(yàn)證了我們精確的時(shí)延模型在時(shí)間上的開銷少的性能。 在島型FPGA中，單個(gè)傳輸管能夠被用來作為互連線和互連線之間的連接，或者互連線和管腳之間的連接，如VPR把互連線和管腳作為布線資源，管腳只能單獨(dú)作為輸入或者輸出管腳，以致于它們不是一個(gè)線網(wǎng)的起點(diǎn)就是線網(wǎng)的終點(diǎn)。而這恰恰忽略了管腳實(shí)際在物理上可以作為互連線來使用的情況(VPR認(rèn)為dogleg現(xiàn)象本身對性能提高不多)。本論文通過對dogleg現(xiàn)象進(jìn)行了探索，并驗(yàn)證了在使用SUBSET開關(guān)盒的情況下，dogleg能提高FPGA的布通率。
上傳時(shí)間： 2013-07-24
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隨著雷達(dá)信號處理技術(shù)的不斷發(fā)展，通用化、系統(tǒng)化、模塊化的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)日益受到人們的重視，而FPGA和可復(fù)用IP核技術(shù)的發(fā)展使之成為可能。文中從三個(gè)方面進(jìn)行IP內(nèi)核的開發(fā)，一是采用硬件描述語言實(shí)現(xiàn)雷達(dá)信號處理IP核設(shè)計(jì)；二...
標(biāo)簽： FPGA 雷達(dá)信號處理 IP核
上傳時(shí)間： 2013-05-21
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·CPLD/FPGA是目前誚用最為廣泛的兩種可編程專用集成電路（ASIC），特別適合于產(chǎn)品的樣品開發(fā)與小批量生產(chǎn)。 本書從現(xiàn)代電子系統(tǒng)設(shè)計(jì)的角度出發(fā)，以全球著名的可編程邏輯器件供應(yīng)商Xilinx公司的產(chǎn)品為背景，系統(tǒng)全面地介紹該公司的CPLD/FPGA產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)原理、性能特點(diǎn)、設(shè)計(jì)方法以及相應(yīng)的EDA工具軟件，重點(diǎn)介紹CPLD/FPGA在數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)、數(shù)字通信與數(shù)字信號處理等領(lǐng)域中的應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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