頻率特性測試儀(簡稱掃頻儀)是一種測試電路頻率特性的儀器，它廣泛應(yīng)用于無線電、電視、雷達(dá)及通信等領(lǐng)域，為分析和改善電路的性能提供了便利的手段。而傳統(tǒng)的掃頻儀由多個模塊構(gòu)成，電路復(fù)雜，體積龐大，而且在高頻測量中，大量的分立元件易受溫度變化和電磁干擾的影響。為此，本文提出了集成化設(shè)計的方法，針對可編程邏輯器件的特點，對硬件實現(xiàn)方法進(jìn)行了探索。 本文對三大關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了深入研究： 第一，由掃頻信號發(fā)生器的設(shè)計出發(fā)，對直接數(shù)字頻率合成技術(shù)(DDS)進(jìn)行了系統(tǒng)的理論研究，并改進(jìn)了ROM壓縮方法，在提高壓縮比的同時，改進(jìn)了DDS系統(tǒng)的雜散度，并且利用該方法實現(xiàn)了幅度和相位可調(diào)制的DDS系統(tǒng)-掃頻信號發(fā)生器。 第二，為了提高系統(tǒng)時鐘的工作頻率，對流水線算法進(jìn)行了深入的研究，并針對累加器的特點，進(jìn)行了一系列的改進(jìn)，使系統(tǒng)能在100MHz的頻率下正常工作。 第三，從系統(tǒng)頻率特性測試的理論出發(fā)，研究如何在FPGA中提高多位數(shù)學(xué)運算的速度，從而提出了一種實現(xiàn)多位BCD碼除法運算的方法—高速串行BCD碼除法；隨后，又將流水線技術(shù)應(yīng)用于該算法，對該方法進(jìn)行改進(jìn)，完成了基于流水線技術(shù)的BCD碼除法運算的設(shè)計，并用此方法實現(xiàn)了頻率特性的測試。 在研究以上理論方法的基礎(chǔ)上，以大規(guī)模可編程邏輯器件EP1K100QC208和微處理器89C52為實現(xiàn)載體，提出了基于單片機和FPGA體系結(jié)構(gòu)的集成化設(shè)計方案；以VerilogHDL為設(shè)計語言，實現(xiàn)了頻率特性測試儀主要部分的設(shè)計。該頻率特性測試儀完成掃頻信號的輸出和頻率特性的測試兩大主要任務(wù)，而掃頻信號源和頻率特性測試這兩大主要模塊可集成在一片可編程邏輯器件中，充分體現(xiàn)了可編程邏輯器件的優(yōu)勢。 本文首先對相關(guān)的概念理論進(jìn)行了介紹，包括DDS原理、流水線技術(shù)等，進(jìn)而提出了系統(tǒng)的總體設(shè)計方案，包括設(shè)計工具、語言和實現(xiàn)載體的選擇，而后，簡要介紹了微處理器電路和外圍電路，最后，較為詳細(xì)地闡述了兩個主要模塊的設(shè)計，并給出了實現(xiàn)方式。
上傳時間： 2013-06-08
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本文提出一種基于PC104嵌入式工業(yè)控制計算機與現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的PCB測試機的硬件控制系統(tǒng)設(shè)計方案。方案中設(shè)計高效高壓控制電路，實現(xiàn)測試電壓與測試電流的精確數(shù)字控制。選用雙高壓電子開關(guān)形式代替高壓模擬電子開關(guān)，大幅度提高測試電壓。采用多電源方式在低控制電壓下實現(xiàn)對高壓電子開關(guān)的控制。設(shè)計高速信號處理電路對測試信號進(jìn)行處理，從硬件上提高系統(tǒng)測試速度。 本設(shè)計中選用Altera公司的現(xiàn)場可編程器(FPGA)EP1K50，利用EDA設(shè)計工具Synplify、Modelsim、QuartusⅡ以及Verilog硬件描述語言完成了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計及調(diào)試，解決了由常規(guī)電路難以實現(xiàn)的問題。
標(biāo)簽： FPGA 電路板 測試機 硬件設(shè)計
上傳時間： 2013-06-04
上傳用戶：lizhen9880
本文首先介紹了主流8位MCU(微控制器)的通用架構(gòu)，通過比較分析主流國際MCU半導(dǎo)體供應(yīng)商的MCU產(chǎn)品，結(jié)合作者在德國英飛凌公司的項目實踐，分析了英飛凌XC866系列8位MCU的架構(gòu)特點和功能特性。在此基礎(chǔ)上，介紹了該MCU芯片的系統(tǒng)集成方法，以及組成模塊的架構(gòu)和功能。 LlN協(xié)議是當(dāng)前廣泛應(yīng)用的車載局部互連協(xié)議，作為英飛凌XC866MCU上很關(guān)鍵的一個外圍IP，本論文在介紹了MCU架構(gòu)基礎(chǔ)上，設(shè)計實現(xiàn)了LlN控制器。LIN協(xié)議是UART在數(shù)據(jù)鏈路層上的擴展，其關(guān)鍵是LlN協(xié)議數(shù)據(jù)鏈路層的檢測實現(xiàn)。本文給出了一種可靠，高效的協(xié)議檢測機制，從而使軟件和硬件更好配合工作完成協(xié)議檢測。在完成LlN控制器設(shè)計后，本文結(jié)合了XC866ADC的架構(gòu)，介紹了ADC模擬和系統(tǒng)的數(shù)字接口概念和實現(xiàn)要點，介紹了如何考慮分析選擇合理的數(shù)字接口方案。論文最后以XC866的系統(tǒng)架構(gòu)為基礎(chǔ)，提出了一種高效的基于FPGA的IP原型驗證平臺方案，并以LlN控制器作為驗證這一平臺的IP，在FPGA上成功的實現(xiàn)了驗證方案。論文同時介紹了從SOC設(shè)計向FPGA原型驗證轉(zhuǎn)換時的處理方法及工程經(jīng)驗，介紹了MCU及驗證平臺的測試平臺思想，以及基于FPGA原型和邏輯分析儀實時測試的MCU固件代碼覆蓋率測試方法。 目前8位MCU在中低端的應(yīng)用越來越廣泛，特別是目前發(fā)展迅速的汽車電子和消費電子領(lǐng)域。因此對MCU架構(gòu)的不斷研究和提高，對更多面向應(yīng)用領(lǐng)域的IP的研究和設(shè)計，以及如何更快速的實現(xiàn)芯片驗證將極大的推動MCU在各個領(lǐng)域的應(yīng)用和推廣，將產(chǎn)生極大的經(jīng)濟和應(yīng)用價值。
上傳時間： 2013-07-14
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近年來，隨著控制系統(tǒng)規(guī)模的擴大和總線技術(shù)的發(fā)展，對數(shù)據(jù)采集和傳輸技術(shù)提出了更高的要求。目前，很多設(shè)備需要實現(xiàn)從單串口通信到多路串口通信的技術(shù)改進(jìn)。同時，隨著以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展和普及，這些設(shè)備的串行數(shù)據(jù)需要通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸，因而有必要尋求一種解決方案，以實現(xiàn)技術(shù)上的革新。 本文分別對串行通信和基于TCP/IP協(xié)議的以太網(wǎng)通信進(jìn)行研究和分析，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計一個嵌入式系統(tǒng)一基于APM處理器的多路串行通信與以太網(wǎng)通信系統(tǒng)，來實現(xiàn)F8-DCS系統(tǒng)中多路串口數(shù)據(jù)采集和以太網(wǎng)之間的數(shù)據(jù)傳輸。主要作了如下工作：首先，分析了當(dāng)前串行通信的應(yīng)用現(xiàn)狀和以太網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展動態(tài)，通過比較傳統(tǒng)的多路串口通信系統(tǒng)的優(yōu)缺點，設(shè)計出了一種采用CPID技術(shù)和CAN總線技術(shù)相結(jié)合的新型技術(shù)，并結(jié)合F8-DCS系統(tǒng)數(shù)據(jù)量大和實時性高的特點，對串行通訊幀同步的方法進(jìn)行了詳細(xì)的研究。然后，根據(jù)課題的實際需求，對系統(tǒng)進(jìn)行總體設(shè)計和功能模塊劃分，并詳細(xì)介紹了基于ARM7處理器的多路串口通信接口、以太網(wǎng)通信接口以及二者之間的數(shù)據(jù)傳輸接口的電路設(shè)計。在軟件設(shè)計上，對系統(tǒng)的啟動代碼、串行通信協(xié)議、串口驅(qū)動以及多串口與網(wǎng)口間雙向數(shù)據(jù)傳輸?shù)冗M(jìn)行了詳細(xì)的論述。最后，將上述技術(shù)應(yīng)用于某大型火電廠主機F8-DCS系統(tǒng)I/O通訊網(wǎng)絡(luò)的測試與分析，達(dá)到了設(shè)計要求。
上傳時間： 2013-07-31
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隨著半導(dǎo)體技術(shù)與數(shù)字集成電路(微處理器、存貯器以及標(biāo)準(zhǔn)邏輯門電路等)技術(shù)的迅速發(fā)展，特別是隨著計算機技術(shù)的發(fā)展，在工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)技術(shù)研究的各行各業(yè)中，人們利用PC機的強大處理功能代替?zhèn)鹘y(tǒng)儀器的某些部件，開發(fā)出各種測量儀器(虛擬儀器)，傳統(tǒng)儀器的數(shù)字邏輯部分多是采用分立集成電路(IC)組成，分立IC愈多，給系統(tǒng)的電路設(shè)計、調(diào)試及維護(hù)帶來諸多不便。而隨著EDA技術(shù)的飛速發(fā)展，大規(guī)模可編程邏輯芯片CPLD / FPGA應(yīng)運而生。這類芯片可以替代幾十甚至上百塊通用IC芯片，而且，因其可用硬件描述語言進(jìn)行芯片設(shè)計、支持在線編程和在系統(tǒng)編程等優(yōu)點而備受青睞。本課題主要是用FPGA實現(xiàn)一個驗證平臺。用于SOC及IPCore的驗證。用FPGA系統(tǒng)驗證板實現(xiàn)在實際硬件環(huán)境中的驗證可以彌補ASIC 設(shè)計流程中仿真的不足, 通過該驗證也可以加快ASIC設(shè)計且降低由于邏輯問題所造成ASIC 開發(fā)中的成本損耗。本文首先介紹了EDA技術(shù)的發(fā)展，然后介紹了FPGA，SOC,和IPCore的一些基本概念，分析了FPGA在現(xiàn)代集成電路設(shè)計領(lǐng)域的一些應(yīng)用。最后，具體設(shè)計了一塊用設(shè)計驗證的開發(fā)板，并討論了其設(shè)計結(jié)構(gòu)，流程及驗證方法。
上傳時間： 2013-05-16
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在無線通信系統(tǒng)中,信號在傳輸過程中由于多徑效應(yīng)和信道帶寬的有限性以及信道特性的不完善性導(dǎo)致不可避免地產(chǎn)生碼間串?dāng)_(Intersymbol Interference).為了克服碼間串?dāng)_所帶來的信號畸變,則必須在接收端增加均衡器,以補償信道特性,正確恢復(fù)發(fā)送序列.盲均衡器由于不需要訓(xùn)練序列,僅利用接收信號的統(tǒng)計特性就能對信道特性進(jìn)行均衡,消除碼間串?dāng)_,成為近年來通信領(lǐng)域研究的熱點課題.本課題采用已經(jīng)取得了很多研究成果的Bussgang類盲均衡算法,主要因為它的計算復(fù)雜度小,便于實時實現(xiàn),具有較好的性能.本文探討了以FPGA(Field Programmable Gates Array)為平臺,使用Verilog HDL(Hardware Description Language)語言設(shè)計并實現(xiàn)基于Bussgang類型算法的盲均衡器的硬件系統(tǒng).本文簡要介紹了Bussgang類型盲均衡算法中的判決引導(dǎo)LMS(DDLMS)和常模(CMA)兩種算法和FPGA設(shè)計流程.并詳細(xì)闡述了基于FPGA的信道盲均衡器的設(shè)計思想、設(shè)計結(jié)構(gòu)和Verilog設(shè)計實現(xiàn),以及分別給出了各個模塊的結(jié)構(gòu)框圖以及驗證結(jié)果.本課題所設(shè)計和實現(xiàn)的信道盲均衡器,為電子設(shè)計自動化(EDA)技術(shù)做了有益的探索性嘗試,對今后無線通信系統(tǒng)中的單芯片可編程系統(tǒng)(SOPC)的設(shè)計運用有著積極的借鑒意義.
上傳時間： 2013-07-25
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隨著現(xiàn)代控制理論在機電技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，多電動機協(xié)調(diào)控制技術(shù)在機電控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，給嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控應(yīng)用提供了巨大機遇。傳統(tǒng)的伺服運動控制很難在處理大數(shù)據(jù)量、復(fù)雜算法時保證系統(tǒng)的靈活性和實時性。嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的以應(yīng)用為中心并且軟硬件可裁剪的實時系統(tǒng)，它的特點是高度自動化，響應(yīng)速度快等，非常適合于要求實時的和多任務(wù)的場合。 本文以嵌入式數(shù)控系統(tǒng)為項目背景，研究設(shè)計了一種基于ARM和FPGA的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的方案。設(shè)計中，通過QuartusⅡ、ModelSim和Protel 99等電子設(shè)計自動化開發(fā)工具完成了一個高性能嵌入式軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計及仿真驗證；采用了實用小巧的嵌入式實時操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ，為應(yīng)用系統(tǒng)的實時性提供了保證。該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)滿足了用戶對應(yīng)用系統(tǒng)實時性和快速處理的要求，具有較廣泛的應(yīng)用前景。 通過本課題實踐表明，基于ARM和FPGA構(gòu)建嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用方案完全可行、合理，同傳統(tǒng)的人機交互系統(tǒng)設(shè)計相比，能大量地減輕研發(fā)任務(wù)，提高研發(fā)速度，能夠在短時間內(nèi)得到控制性能優(yōu)秀的數(shù)控系統(tǒng)。而μC／OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的加入，使得系統(tǒng)很好地進(jìn)行多任務(wù)處理，并保證了系統(tǒng)的實時性。
標(biāo)簽： FPGA ARM 嵌入式 數(shù)控
上傳時間： 2013-07-22
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單片微型計算機(單片機)是將微處理器CPU、程序存儲器、數(shù)據(jù)存儲器、定時/計數(shù)器、輸入/輸出并行接口等集成在一起。由于單片機具有專門為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的體系結(jié)構(gòu)與指令系統(tǒng)，所以它最能滿足嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用要求。Intel公司生產(chǎn)的MCS-51系列單片機是我國目前應(yīng)用最廣的單片機之一。 隨著可編程邏輯器件設(shè)計技術(shù)的發(fā)展，每個邏輯器件中門電路的數(shù)量越來越多，一個邏輯器件就可以完成本來要由很多分立邏輯器件和存儲芯片完成的功能。這樣做減少了系統(tǒng)的功耗和成本，提高了性能和可靠性。FPGA就是目前最受歡迎的可編程邏輯器件之一。IP核是將一些在數(shù)字電路中常用但比較復(fù)雜的功能塊，設(shè)計成可修改參數(shù)的模塊，讓其他用戶可以直接調(diào)用這些模塊，這樣就大大減輕了工程師的負(fù)擔(dān)，避免重復(fù)勞動。隨著FPGA的規(guī)模越來越大，設(shè)計越來越復(fù)雜，使用IP核是一個發(fā)展趨勢。 本課題結(jié)合FPGA與8051單片機的優(yōu)點，主要針對以下三個方面研究： (1)FPGA開發(fā)平臺的硬件實現(xiàn)選用Xilinx公司的XC3S500E-PQ208-4-C作為核心器件，采用Intel公司的EEPROM芯片2816A和SRAM芯片6116作為片內(nèi)程序存儲器，搭建FPGA的硬件開發(fā)平臺。 (2)用VHDL語言實現(xiàn)8051IP核分析研究8051系列單片機內(nèi)部各模塊結(jié)構(gòu)以及各部分的連接關(guān)系，實現(xiàn)了基于FPGA的8051IP核。主要包括如下幾個模塊：CPU模塊、片內(nèi)數(shù)據(jù)存儲器模塊、定時/計數(shù)器模塊、并行端口模塊、串行端口模塊、中斷處理模塊、同步復(fù)位模塊等。 (3)基于FPGA的8051IP核應(yīng)用用所設(shè)計的8051IP核，實現(xiàn)了對一個4×4鍵盤的監(jiān)測掃描、鍵盤確認(rèn)、按鍵識別等應(yīng)用。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)得到了廣泛的應(yīng)用。在當(dāng)今的工業(yè)控制領(lǐng)域，控制邏輯和功能變得越來越復(fù)雜，簡單的嵌入式系統(tǒng)己經(jīng)不能滿足工業(yè)生產(chǎn)需求，而帶有高性能處理器以及完整操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)的引入將逐漸成為工業(yè)控制自動化發(fā)展的方向。 本文對用于工業(yè)供水設(shè)備測控的工業(yè)供水測控系統(tǒng)展開研究。首先，在ARM嵌入式最小系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立通用的硬件平臺，對平臺的硬件結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，特別是對于關(guān)鍵的接口電路進(jìn)行了比較深入的研究，針對供水設(shè)備測控的不同要求，集成了多種接口電路。其次，在實現(xiàn)嵌入式實時多任務(wù)操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ在ARM上可移植的基礎(chǔ)上，建立了測控系統(tǒng)的軟件平臺，對接口電路驅(qū)動程序進(jìn)行模塊化設(shè)計。最后，在研制出的測控平臺上，加入了電力參數(shù)與傳感器數(shù)據(jù)監(jiān)測電路以及開關(guān)量輸入/輸出電路，特別是對工頻交流信號有效值的測量進(jìn)行了較深入的硬件設(shè)計以及軟件算法研究，并對測控系統(tǒng)的無線通訊部分進(jìn)行了設(shè)計。 在上述工作的基礎(chǔ)上，開發(fā)出嵌入式無線工業(yè)供水測控系統(tǒng)樣機。工業(yè)現(xiàn)場近半年來試運行的結(jié)果表明：該基于ARM的嵌入式無線工業(yè)供水測控系統(tǒng)設(shè)計合理，性能穩(wěn)定可靠，達(dá)到了設(shè)計的要求。
標(biāo)簽： ARM 嵌入式無線 工業(yè) 測控系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-23
上傳用戶：giser
可編程邏輯芯片特別是現(xiàn)場可編程門陣列(Field-Programmable Gate Array，F(xiàn)PGA)芯片的快速發(fā)展，使得新的芯片能夠根據(jù)具體應(yīng)用動態(tài)地調(diào)整結(jié)構(gòu)以獲得更好的性能，這類芯片稱為動態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片(Dynamically ReconfigurableFPGA，DRFPGA)。然而，使用這類芯片構(gòu)建的可重構(gòu)系統(tǒng)在實際應(yīng)用前還有許多問題需要解決。一個基本的問題就是動態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片中的可重構(gòu)功能單元(Reconfigurable Functional Unit，RFU)的模塊布局問題和模塊間的布線問題。 本文從基本的FPGA芯片結(jié)構(gòu)和CAD算法談起，介紹了可重構(gòu)計算的概念，建立了可重構(gòu)計算系統(tǒng)模型和動態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片模型，在此模型上提出一個基于劃分和時延驅(qū)動的在線布局算法，和一個基于Pathfinder協(xié)商擁塞算法的布線算法，來解決動態(tài)可重構(gòu)FPGA芯片的布局和布線問題。由硬件描述語言(Hardware Description Language，HDL)描述的電路首先被劃分成有限數(shù)目的層，然后將這些電路層布局到芯片的每一層，同時確保關(guān)鍵路徑的時延最小。實驗結(jié)果表明，布局算法與傳統(tǒng)的布局算法(或者文獻(xiàn)[37]中的算法)相比，在時延上平均減少27％，在線長上平均減少34％(或者11％)，在運行時間上平均減少42％(或者97％)。布線算法與傳統(tǒng)的布線算法相比，能夠?qū)⒕€長降低26％，將水平通道寬度降低27％，顯示出較高的性能。
標(biāo)簽： FPGA 動態(tài)可重構(gòu) 布局布線 算法研究
上傳時間： 2013-05-24
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