隨著信息技術(shù)的飛速發(fā)展，數(shù)據(jù)吞吐量急劇增長，要求有更高的傳輸速度，來滿足大量數(shù)據(jù)的傳輸，而原有的并行數(shù)據(jù)傳輸總線結(jié)構(gòu)上存在自身無法克服的缺陷，在高頻環(huán)境下容易串?dāng)_，而增大誤碼率。SATA串行總線技術(shù)應(yīng)運而生。作為一種新型的總線接口，它提供了高達(dá)3.0Gbps的數(shù)據(jù)傳輸速率，使用8B/10B編碼格式，采用LVDS NRZ串行數(shù)據(jù)傳輸方式，有良好的抗干擾性能，有更強的達(dá)到32位的循環(huán)冗余校驗，并且提供了良好的物理接口特性，支持熱拔插，代表著計算機總線接口技術(shù)的發(fā)展方向。FPGA作為一種低功耗的半導(dǎo)體器件，在高頻工作環(huán)境中有優(yōu)良的性能，將處理器與低功耗FPGA結(jié)合起來使用是數(shù)據(jù)存儲應(yīng)用的趨勢，這樣能夠使得接口方案更加靈活。而在眾多FPGA器件中，Xilinx公司的Virtex-4平臺內(nèi)部集成了PowerPC高性能處理器，并且其中提供了Rocket IO MGT這種嵌入式的多速率串行收發(fā)器，能夠以6.25-622Mb/s的速度傳送數(shù)據(jù)，并且支持包括SATA協(xié)議在內(nèi)的多種串行通信協(xié)議。 本文從物理層、鏈路層、傳輸層分析了SATA1.0技術(shù)的接口協(xié)議，在此基礎(chǔ)提出滿足協(xié)議需求和適合FPGA設(shè)計的設(shè)計方案，并給出總體設(shè)計框圖，依照FPGA的設(shè)計方法，采用Xilinx公司的Virtex-4設(shè)計了一個符合SATA1.0接口協(xié)議的嵌入式存儲裝置，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的存儲，仿真運行結(jié)果正常。
標(biāo)簽： SerialATA FPGA 嵌入式系統(tǒng)
上傳時間： 2013-04-24
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高性能ADC產(chǎn)品的出現(xiàn)，給混合信號測試領(lǐng)域帶來前所未有的挑戰(zhàn)。并行ADC測試方案實現(xiàn)了多個ADC測試過程的并行化和實時化，減少了單個ADC的平均測試時間，從而降低ADC測試成本。 本文實現(xiàn)了基于FPGA的ADC并行測試方法。在閱讀相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，總結(jié)了常用ADC參數(shù)測試方法和測試流程。使用FPGA實現(xiàn)時域參數(shù)評估算法和頻域參數(shù)評估算法，并對2個ADC在不同樣本數(shù)條件下進(jìn)行并行測試。 通過在FPGA內(nèi)部實現(xiàn)ADC測試時域算法和頻域算法相結(jié)合的方法來搭建測試系統(tǒng)，完成音頻編解碼器WM8731L的控制模式接口、音頻數(shù)據(jù)接口、ADC測試時域算法和頻域算法的FPGA實現(xiàn)。整個測試系統(tǒng)使用Angilent 33220A任意信號發(fā)生器提供模擬激勵信號，共用一個FPGA內(nèi)部實現(xiàn)的采樣時鐘控制模塊。并行測試系統(tǒng)將WM8731.L片內(nèi)的兩個獨立ADC的串行輸出數(shù)據(jù)分流成左右兩通道，并對其進(jìn)行串并轉(zhuǎn)換。然后對左右兩個通道分別配置一個FFT算法模塊和時域算法模塊，并行地實現(xiàn)了ADC參數(shù)的評估算法。 在樣本數(shù)分別為128和4096的實驗條件下，對WM8731L片內(nèi)2個被測.ADC并行地進(jìn)行參數(shù)評估，被測參數(shù)包括增益GAIN、偏移量OFFSET、信噪比SNR、信號與噪聲諧波失真比SINAD、總諧波失真THD等5個常用參數(shù)。實驗結(jié)果表明，通過在FPGA內(nèi)配置2個獨立的參數(shù)計算模塊，可并行地實現(xiàn)對2個相同ADC的參數(shù)評估，減小單個ADC的平均測試時間。 FPGA片內(nèi)實時評估算法的實現(xiàn)節(jié)省了測試樣本傳輸至自動測試機PC端的時間。而且只需將HDL代碼多次復(fù)制，就可實現(xiàn)多個被測ADC在同一時刻并行地被評估，配置靈活。基于FPGA的ADC并行測試方法易于實現(xiàn)，具有可行性，但由于噪聲的影響，測試精度有待進(jìn)一步提高。該方法可用于自動測試機的混合信號選項卡或測試子系統(tǒng)。 關(guān)鍵詞：ADC測試；并行；參數(shù)評估；FPGA；FFT
上傳時間： 2013-07-11
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隨著電子工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域需求的增長，要實現(xiàn)復(fù)雜程度較高的數(shù)字電子系統(tǒng)，對數(shù)據(jù)處理能力提出越來越高的要求。定點運算已經(jīng)很難滿足高性能數(shù)字系統(tǒng)的需要，而浮點數(shù)相對于定點數(shù)，具有表述范圍寬，有效精度高等優(yōu)點，在航空航天、遙感、機器人技術(shù)以及涉及指數(shù)運算和信號處理等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。對浮點運算的要求主要體現(xiàn)在兩個方面：一是速度，即如何快速有效的完成浮點運算；二是精度，即浮點運算能夠提供多少位的有效數(shù)字。 計算機性價比的提高以及可編程邏輯器件的出現(xiàn)，對傳統(tǒng)的數(shù)字電子系統(tǒng)設(shè)計方法進(jìn)行了變革。FPGA(Field Programmable Gate Array，現(xiàn)場可編程門陣列)讓設(shè)計師通過設(shè)計芯片來實現(xiàn)電子系統(tǒng)的功能，將傳統(tǒng)的固件選用及電路板設(shè)計工作放在芯片設(shè)計中進(jìn)行。FPGA可以完成極其復(fù)雜的時序與組合邏輯電路功能，適用于高速、高密度，如運算器、數(shù)字濾波器、二維卷積器等具有復(fù)雜算法的邏輯單元和信號處理單元的邏輯設(shè)計領(lǐng)域。 鑒于FPGA技術(shù)的特點和浮點運算的廣泛應(yīng)用，本文基于FPGA將浮點運算結(jié)合實際應(yīng)用設(shè)計一個觸摸式浮點計算器，主要目的是通過VHDL語言編程來實現(xiàn)浮點數(shù)的加減、乘除和開方等基本運算功能。 (1)給出系統(tǒng)的整體框架設(shè)計和各模塊的實現(xiàn)，包括芯片的選擇、各模塊之間的時序以及控制、每個運算模塊詳細(xì)的工作原理和算法設(shè)計流程； (2)通過VHDL語言編程來實現(xiàn)浮點數(shù)的加減、乘除和開方等基本運算功能； (3)在Xilinx ISE環(huán)境下，對系統(tǒng)的主要模塊進(jìn)行開發(fā)設(shè)計及功能仿真，驗證了基于FPGA的浮點運算。
上傳時間： 2013-04-24
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3D加速引擎是3D圖形加速系統(tǒng)的重要組成部分，以往在軟件平臺上對3D引擎的研究，實現(xiàn)了復(fù)雜的渲染模型和渲染算法，但這些復(fù)雜算法與模型在FPGA上綜合實現(xiàn)具有一定難度，針對FPGA的3D加速引擎設(shè)計及其平臺實現(xiàn)需要進(jìn)一步研究。 本文在研究3D加速引擎結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了基于FPGA的圖像處理平臺，使用模塊化的思想，利用IP核技術(shù)分析設(shè)計實現(xiàn)了3D加速管道及其他模塊，并進(jìn)行了仿真、驗證、實現(xiàn)。 圖像處理平臺選用Virtex-Ⅳ FPGA為核心器件，并搭載了Hynix HY5DU573222F-25、AT91FR40162S、XCF32P VO48及其他組件。 為滿足3D加速引擎的實現(xiàn)與驗證，設(shè)計搭建的圖像處理平臺還實現(xiàn)了DDR-SDRAM控制器模塊、VGA輸出模塊、總線控制器模塊、命令解釋模塊、指令寄存器模塊及控制寄存器模塊。 3D加速引擎設(shè)計包含3D加速渲染管道、視角變換管道、基元讀取、頂點FIFO、基元FIFO、寫內(nèi)存等模塊。針對FPGA的特性，簡化、設(shè)計、實現(xiàn)了光照管道、紋理管道、著色管道和Alpha融合管道。 最后使用Modelsim進(jìn)行了仿真測試和圖像處理平臺上的驗證，其結(jié)果表明3D加速引擎設(shè)計的大部分功能得到實現(xiàn)，結(jié)果令人滿意。
上傳時間： 2013-07-30
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在現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，數(shù)字化已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢，接收機數(shù)字化是電子系統(tǒng)數(shù)字化中的一項重要內(nèi)容，對數(shù)字化接收機的研究具有重要的意義。隨著數(shù)字化理論和微電子技術(shù)的迅速發(fā)展，高速的中頻數(shù)字化接收機的實現(xiàn)已經(jīng)成為可能。本文研究了一種基于FPGA的軟件無線電數(shù)字接收平臺的設(shè)計，并著重研究了其中數(shù)字中頻處理單元的設(shè)計和實現(xiàn)。FPGA器件具有設(shè)計靈活、開發(fā)周期短和開發(fā)成本低等優(yōu)點，所以廣泛應(yīng)用于各種通信系統(tǒng)中。相比于傳統(tǒng)的DSP串行結(jié)構(gòu)，F(xiàn)PGA能夠進(jìn)行流水線性設(shè)計，對數(shù)據(jù)進(jìn)行并行處理，所以FPGA在進(jìn)行數(shù)據(jù)量大，要求實時處理的系統(tǒng)設(shè)計時有很大的優(yōu)勢。 本文首先首先分析了軟件無線電當(dāng)前的發(fā)展趨勢及技術(shù)現(xiàn)狀，針對存在的處理速度跟不上的DSP瓶頸問題，提出了中頻軟件無線電的FPGA實現(xiàn)方案。本文以FPGA實現(xiàn)為重點，在深入分析軟件無線電相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，著重研究和完成了中頻軟件無線電數(shù)字接收平臺兩大模塊的FPGA實現(xiàn)：數(shù)字下變頻相關(guān)模塊和數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊。其中，在深入研究數(shù)字下變頻實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先對數(shù)字下變頻模塊的數(shù)控振蕩器(NCO)采用了直接頻率合成技術(shù)(DDS)實現(xiàn)，其頻率分辨率高，靈活，易于實現(xiàn)；高效抽取濾波器組由積分梳狀濾波器(CIC)，半帶濾波器(HB)，F(xiàn)IR濾波器組成。對積分梳狀濾波器(CIC)本文采用了Hogenaur“剪除”理論對內(nèi)部寄存器的位寬進(jìn)行改進(jìn)，極大地節(jié)約了資源，提高了運行速率。對FIR濾波器和半帶濾波器采用了(DA)分布式算法，它的運行速度只與數(shù)據(jù)的寬度有關(guān)，只有加減法運算和二進(jìn)制除法，既縮減了系統(tǒng)資源又大大節(jié)省了運算時間，實現(xiàn)了高效的實時處理。對數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊，重點研究和完成了2ASK和2FSK的調(diào)制解調(diào)的FPGA實現(xiàn)，模塊有很好的通用性，能方便地移植到其它的系統(tǒng)中。在文章的最后還對整個系統(tǒng)進(jìn)行了Matlab仿真，驗證了系統(tǒng)設(shè)計思想的正確性。在系統(tǒng)各個關(guān)鍵模塊的設(shè)計過程中，都是先依據(jù)一定的設(shè)計指標(biāo)進(jìn)行verilog編程，然后再在Quartus軟件中編譯，時序仿真測試，并與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對比，驗證設(shè)計的正確性。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無線電 數(shù)字接收機
上傳時間： 2013-05-18
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軟件無線電思想的出現(xiàn)帶來了接收機實現(xiàn)方式的革新。隨著近年來軟件無線電理論和應(yīng)用趨于成熟與完善，軟件無線電技術(shù)已經(jīng)被越來越廣泛地應(yīng)用于無線通信系統(tǒng)和電子測量測試儀器中。數(shù)字下變頻技術(shù)作為軟件無線電的核心技術(shù)之一，在頻譜分析儀中也得到了越來越普遍的應(yīng)用。 本人參與的手持式頻譜分析儀項目采用的是中頻數(shù)字化實現(xiàn)方式，可滿足輕巧，可重配置和低功耗的需求。數(shù)字化中頻的關(guān)鍵部件數(shù)字下變頻器DDC采用的是Intersil公司的ISL5216，這個器件和高性能FPGA共同組成手持頻譜儀的數(shù)字信號處理前端。這個數(shù)字前端就手持頻譜分析儀來說存在一定的局限性，ISL5216的信號處理帶寬單通道為1 MHz，4個通道級聯(lián)為3MHz，未能滿足譜儀分析帶寬日益增加的需求；系統(tǒng)集成度不高，ISL5216的功能要是集成到FPGA，可進(jìn)一步提高系統(tǒng)集成度，降低物料成本和系統(tǒng)功耗。基于以上兩個方面的考慮，現(xiàn)正以手持頻譜分析儀項目為依托，基于Xilinx Spartan3A-DSP系列FPGA實現(xiàn)高速高處理帶寬的DDC。 本論文首先描述了數(shù)字下變頻基本理論和結(jié)構(gòu)，對完成各級數(shù)字信號處理所涉及的數(shù)字正交變換、CORDIC算法、CIC、HB、多相濾波等關(guān)鍵算法做了適當(dāng)介紹；然后介紹了當(dāng)前主流FPGA的數(shù)字信號處理特性和其內(nèi)部的DSP資源。接著詳細(xì)描述了數(shù)控振蕩器NCO、復(fù)數(shù)數(shù)字混頻器MIXER、5級CIC濾波器、5級HB濾波器和255階可編程FIR的設(shè)計和實現(xiàn)，并對各個模塊的不同實現(xiàn)方式作了對比和仿真測試數(shù)據(jù)作了分析。最后介紹了所設(shè)計DDC在手持頻譜分析儀中的主要應(yīng)用。
上傳時間： 2013-04-24
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隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國內(nèi)高速公路、城市道路、停車場建設(shè)越來越多，對交通控制、安全管理的要求也日益提高，智能交通系統(tǒng)( IntelligentTransportation Systems，簡稱ITS)已成為當(dāng)前交通管理發(fā)展的主要方向，而車牌識別系統(tǒng)(License Plate Recognition System，簡稱LPRS)技術(shù)作為智能交通系統(tǒng)的核心，起著舉足輕重的作用，可以被廣泛地應(yīng)用于高速公路自動收費(ElectronicToll Collection，簡稱ETC)、停車場安全管理、被盜車輛的追蹤、車流統(tǒng)計等。 目前，車牌識別系統(tǒng)大多都是基于PC平臺的，其優(yōu)勢是實現(xiàn)容易，但是成本高、實時性不強、穩(wěn)定性不高等缺點使其不能廣泛推廣。為了克服以上的缺點，且滿足識別速度和識別率的要求，本文在原有車牌識別硬件系統(tǒng)設(shè)計的基礎(chǔ)上做了一定的改進(jìn)(原系統(tǒng)在圖像采集、接口通信、系統(tǒng)穩(wěn)定、脫機工作等方面存在一定問題)，與團(tuán)隊成員一起設(shè)計出了新的車牌識別硬件系統(tǒng)，采用單DSP+FPGA和雙DSP+FPGA雙板子的方式來共同實現(xiàn)(本人負(fù)責(zé)單DSP+FPGA的原理圖和PCB繪制，另一成員負(fù)責(zé)雙DSP+FPGA的原理圖和PCB繪制)。 本文所涉及的該車牌硬件系統(tǒng)，主要工作由以下幾個部分組成： 1.團(tuán)隊共同完成了新車牌識別系統(tǒng)的硬件設(shè)計，采用兩個板子實現(xiàn)。其中，本人負(fù)責(zé)單DSP+FPGA板子繪制。 2.團(tuán)隊一起完成了整個系統(tǒng)的硬件電路調(diào)試。主要分為如下模塊進(jìn)行調(diào)試：電源，DSP，F(xiàn)PGA，SAA7113H視頻解碼器，LCD液晶顯示和UART接口等。 3.負(fù)責(zé)完成了整個系統(tǒng)的DSP應(yīng)用程序設(shè)計。采用DSP/BIOS操作系統(tǒng)來構(gòu)建系統(tǒng)的框架，添加了多個任務(wù)對象進(jìn)行管理系統(tǒng)的調(diào)度；用CSL編寫了DSP上的底層驅(qū)動：完成了車牌識別算法在DSP上的移植與優(yōu)化。 4.參與完成了部分FPGA程序的開發(fā)，主要包括圖像采集、存儲、傳輸幾個模塊等。 最終，本系統(tǒng)實現(xiàn)了高效、快速的車牌識別，各模塊工作穩(wěn)定，能脫機實現(xiàn)圖像采集、傳輸、識別、結(jié)果輸出和顯示為一體化的功能；為以后進(jìn)行高性能的車牌識別算法開發(fā)提供了一個很好的硬件平臺。
上傳時間： 2013-04-24
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現(xiàn)代電子系統(tǒng)中，F(xiàn)IR數(shù)字濾波器作為數(shù)字信號處理技術(shù)的重要組成部分，以其良好的線性特性在許多領(lǐng)域內(nèi)被廣泛的應(yīng)用。在工程實踐中，往往要求信號處理具有實時性和靈活性，而已有的一些軟件和硬件實現(xiàn)方式則難以同時達(dá)到這兩方面的要求。 隨著可編程邏輯器件和EDA技術(shù)的發(fā)展，越來越多的人開始應(yīng)用FPGA實現(xiàn)FIR濾波器，既保證了信號處理的實時性，又可兼顧靈活性的要求。但是普遍存在的問題是不能根據(jù)被濾波信號特點動態(tài)調(diào)整濾波器的濾波系數(shù)，只能完成單一特性的濾波工作。 本文將FPGA的快速性和計算機的靈活性通過USB2.0總線有機地結(jié)合起來，設(shè)計了一個基于FPGA的可調(diào)參數(shù)FIR濾波系統(tǒng)。此系統(tǒng)由計算機根據(jù)各種濾波器指標(biāo)計算出濾波參數(shù)，通過USB2.0對FPGA芯片內(nèi)部的FIR多階濾波器進(jìn)行參數(shù)配置，實現(xiàn)數(shù)字濾波器參數(shù)可調(diào)；配置后的FPGA濾波單元完成對A/D采集的信號進(jìn)行濾波運算，濾波后的數(shù)據(jù)經(jīng)過緩存后通過USB2.0總線傳輸至計算機進(jìn)行顯示、分析和儲存等進(jìn)一步處理。在系統(tǒng)中采用有限狀態(tài)機對FPGA參數(shù)配置模式和濾波模式進(jìn)行切換，保證了系統(tǒng)的有序運行。 本文通過性能測試和應(yīng)用實例對系統(tǒng)進(jìn)行驗證。實驗證明：該基于FPGA的可調(diào)參數(shù)FIR濾波系統(tǒng)參數(shù)配置方便，可以根據(jù)實際需要動態(tài)調(diào)整濾波參數(shù)，并且濾波效果良好，可有效濾除噪聲信號。
上傳時間： 2013-07-26
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對于H.264視頻編碼系統(tǒng)，雖然單純用軟件也可以實現(xiàn)整個編碼過程，但是由于整個編碼系統(tǒng)的算法復(fù)雜度很高，里面又有大量的數(shù)學(xué)運算，使得軟件的計算能力差、速度慢，容易造成總線擁擠，所以單純地依靠軟件無法實現(xiàn)視頻編碼的要求。為了縮短整個編碼的時間，提高編碼系統(tǒng)的工作效率，有必要將軟件中耗費時間和資源較多的模塊用硬件來實現(xiàn)。本文正是基于上述的想法，通過使用FPGA豐富的內(nèi)部資源來實現(xiàn)H.264的編碼。本系統(tǒng)流程是首先使用視頻解碼芯片SAA7113將從攝像頭傳輸過來的PAL制式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為ITU656格式的數(shù)字視頻數(shù)據(jù)，然后由FPGA讀取并進(jìn)行預(yù)測、變換和編碼，最后將編碼生成的碼流通過USB接口發(fā)送到PC端進(jìn)行解碼和顯示。
上傳時間： 2013-06-30
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現(xiàn)代社會信息量爆炸式增長，由于網(wǎng)絡(luò)、多媒體等新技術(shù)的發(fā)展，用戶對帶寬和速度的需求快速增加。并行傳輸技術(shù)由于時鐘抖動和偏移，以及PCB布線的困難，使得傳輸速率的進(jìn)一步提升面臨設(shè)計的極限；而高速串行通信技術(shù)憑借其帶寬大、抗干擾性強和接口簡單等優(yōu)勢，正迅速取代傳統(tǒng)的并行技術(shù)，成為業(yè)界的主流。 本論文針對目前比較流行并且有很大發(fā)展?jié)摿Φ膬煞N高速串行接口電路——高速鏈路口和Rocket I/O進(jìn)行研究，并以Xilinx公司最新款的Virtex-5 FPGA為研究平臺進(jìn)行仿真設(shè)計。本論文的主要工作是以某低成本相控陣?yán)走_(dá)信號處理機為設(shè)計平臺，在其中的一塊信號處理板上，進(jìn)行了基于LVDS(Low VoltageDifferential Signal)技術(shù)的高速LinkPort(鏈路口)設(shè)計和基于CML(Current ModeLogic)技術(shù)的Rocket I/O高速串行接口設(shè)計。首先在FPGA的軟件中進(jìn)行程序設(shè)計和功能、時序的仿真，當(dāng)仿真驗證通過之后，重點是在硬件平臺上進(jìn)行調(diào)試。硬件調(diào)試驗證的方法是將DSP TS201的鏈路口功能與在FPGA中的模擬高速鏈路口相連接，進(jìn)行數(shù)據(jù)的互相傳送，接收和發(fā)送的數(shù)據(jù)相同，證明了高速鏈路口設(shè)計的正確性。并且在硬件調(diào)試時對Rocket IO GTP收發(fā)器進(jìn)行回環(huán)設(shè)計，經(jīng)過回環(huán)之后接收到的數(shù)據(jù)與發(fā)送的數(shù)據(jù)相同，證明了Rocket I/O高速串行接口設(shè)計的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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