軟件無(wú)線電思想的出現(xiàn)帶來了接收機(jī)實(shí)現(xiàn)方式的革新。隨著近年來軟件無(wú)線電理論和應(yīng)用趨于成熟與完善，軟件無(wú)線電技術(shù)已經(jīng)被越來越廣泛地應(yīng)用于無(wú)線通信系統(tǒng)和電子測(cè)量測(cè)試儀器中。數(shù)字下變頻技術(shù)作為軟件無(wú)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(xiàng)目采用的是中頻數(shù)字化實(shí)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(gè)器件和高性能FPGA共同組成手持頻譜儀的數(shù)字信號(hào)處理前端。這個(gè)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(hào)處理帶寬單通道為1 MHz，4個(gè)通道級(jí)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(gè)方面的考慮，現(xiàn)正以手持頻譜分析儀項(xiàng)目為依托，基于Xilinx Spartan3A-DSP系列FPGA實(shí)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(duì)完成各級(jí)數(shù)字信號(hào)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(hào)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(jí)CIC濾波器、5級(jí)HB濾波器和255階可編程FIR的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并對(duì)各個(gè)模塊的不同實(shí)現(xiàn)方式作了對(duì)比和仿真測(cè)試數(shù)據(jù)作了分析。最后介紹了所設(shè)計(jì)DDC在手持頻譜分析儀中的主要應(yīng)用。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，國(guó)內(nèi)高速公路、城市道路、停車場(chǎng)建設(shè)越來越多，對(duì)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(jiǎn)稱ITS)已成為當(dāng)前交通管理發(fā)展的主要方向，而車牌識(shí)別系統(tǒng)(License Plate Recognition System，簡(jiǎn)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(dòng)收費(fèi)(ElectronicToll Collection，簡(jiǎn)稱ETC)、停車場(chǎng)安全管理、被盜車輛的追蹤、車流統(tǒng)計(jì)等。 目前，車牌識(shí)別系統(tǒng)大多都是基于PC平臺(tái)的，其優(yōu)勢(shì)是實(shí)現(xiàn)容易，但是成本高、實(shí)時(shí)性不強(qiáng)、穩(wěn)定性不高等缺點(diǎn)使其不能廣泛推廣。為了克服以上的缺點(diǎn)，且滿足識(shí)別速度和識(shí)別率的要求，本文在原有車牌識(shí)別硬件系統(tǒng)設(shè)計(jì)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(jī)工作等方面存在一定問題)，與團(tuán)隊(duì)成員一起設(shè)計(jì)出了新的車牌識(shí)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(shí)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(gè)部分組成： 1.團(tuán)隊(duì)共同完成了新車牌識(shí)別系統(tǒng)的硬件設(shè)計(jì)，采用兩個(gè)板子實(shí)現(xiàn)。其中，本人負(fù)責(zé)單DSP+FPGA板子繪制。 2.團(tuán)隊(duì)一起完成了整個(gè)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(gè)系統(tǒng)的DSP應(yīng)用程序設(shè)計(jì)。采用DSP/BIOS操作系統(tǒng)來構(gòu)建系統(tǒng)的框架，添加了多個(gè)任務(wù)對(duì)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(dòng)：完成了車牌識(shí)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(chǔ)、傳輸幾個(gè)模塊等。 最終，本系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了高效、快速的車牌識(shí)別，各模塊工作穩(wěn)定，能脫機(jī)實(shí)現(xiàn)圖像采集、傳輸、識(shí)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(shí)別算法開發(fā)提供了一個(gè)很好的硬件平臺(tái)。
上傳時(shí)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(hào)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(shí)踐中，往往要求信號(hào)處理具有實(shí)時(shí)性和靈活性，而已有的一些軟件和硬件實(shí)現(xiàn)方式則難以同時(shí)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(shí)現(xiàn)FIR濾波器，既保證了信號(hào)處理的實(shí)時(shí)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(hào)特點(diǎn)動(dòng)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(jì)算機(jī)的靈活性通過USB2.0總線有機(jī)地結(jié)合起來，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA的可調(diào)參數(shù)FIR濾波系統(tǒng)。此系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)根據(jù)各種濾波器指標(biāo)計(jì)算出濾波參數(shù)，通過USB2.0對(duì)FPGA芯片內(nèi)部的FIR多階濾波器進(jìn)行參數(shù)配置，實(shí)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(duì)A/D采集的信號(hào)進(jìn)行濾波運(yùn)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(jì)算機(jī)進(jìn)行顯示、分析和儲(chǔ)存等進(jìn)一步處理。在系統(tǒng)中采用有限狀態(tài)機(jī)對(duì)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(yùn)行。 本文通過性能測(cè)試和應(yīng)用實(shí)例對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)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(shí)際需要?jiǎng)討B(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(hào)。
上傳時(shí)間： 2013-07-26
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現(xiàn)代社會(huì)信息量爆炸式增長(zhǎng)，由于網(wǎng)絡(luò)、多媒體等新技術(shù)的發(fā)展，用戶對(duì)帶寬和速度的需求快速增加。并行傳輸技術(shù)由于時(shí)鐘抖動(dòng)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(jì)的極限；而高速串行通信技術(shù)憑借其帶寬大、抗干擾性強(qiáng)和接口簡(jiǎn)單等優(yōu)勢(shì)，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(duì)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(tái)進(jìn)行仿真設(shè)計(jì)。本論文的主要工作是以某低成本相控陣?yán)走_(dá)信號(hào)處理機(jī)為設(shè)計(jì)平臺(tái)，在其中的一塊信號(hào)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(jì)和基于CML(Current ModeLogic)技術(shù)的Rocket I/O高速串行接口設(shè)計(jì)。首先在FPGA的軟件中進(jìn)行程序設(shè)計(jì)和功能、時(shí)序的仿真，當(dāng)仿真驗(yàn)證通過之后，重點(diǎn)是在硬件平臺(tái)上進(jìn)行調(diào)試。硬件調(diào)試驗(yàn)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(jì)的正確性。并且在硬件調(diào)試時(shí)對(duì)Rocket IO GTP收發(fā)器進(jìn)行回環(huán)設(shè)計(jì)，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(jì)的正確性。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著社會(huì)的發(fā)展，人們對(duì)電力需求特別是電能質(zhì)量的要求越來越高。但由于非線性負(fù)荷大量使用，卻帶來了嚴(yán)重的電力諧波污染，給電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、高效運(yùn)行帶來嚴(yán)重影響，給供用電設(shè)備造成危害。如何最大限度的減少諧波造成的危害，是目前電力系統(tǒng)領(lǐng)域極為關(guān)注的問題。諧波檢測(cè)是諧波研究中重要分支，是解決其它相關(guān)諧波問題的基礎(chǔ)。因此，對(duì)諧波的檢測(cè)和研究，具有重要的理論意義和實(shí)用價(jià)值。 目前使用的電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)裝置，大多基于微處理器設(shè)計(jì)。微處理器是作為整個(gè)系統(tǒng)的核心，它的性能高低直接決定了產(chǎn)品性能的好壞。而這種微處理器為主體構(gòu)成的應(yīng)用系統(tǒng)，存在效率低、資源利用率低、程序指針易受干擾等缺點(diǎn)。由于微電子技術(shù)的發(fā)展，特別是專用集成電路ASIC(ApplicationSpecificIntegratedCircuit)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展，使得設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用的集成電路成為可能，同時(shí)為諧波檢測(cè)裝置的硬件設(shè)計(jì)提供了一個(gè)新的發(fā)展途徑。本文目標(biāo)就是設(shè)計(jì)電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用集成電路，從而可以實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)諧波的高精度檢測(cè)。采用專用集成電路進(jìn)行諧波檢測(cè)裝置的硬件設(shè)計(jì)，具有體積小，速度快，可靠性高等優(yōu)點(diǎn)，由于應(yīng)用范圍廣，需求量大，電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用集成電路具有很好的應(yīng)用前景。 本文首先介紹了國(guó)內(nèi)外現(xiàn)行諧波檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)，調(diào)研了電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)的發(fā)展趨勢(shì)；隨后根據(jù)裝置的功能需求，特別是依據(jù)其中諧波檢測(cè)國(guó)標(biāo)參數(shù)的測(cè)量算法，為系統(tǒng)選定了基于FPGA的SOPC設(shè)計(jì)方案。 本文分析了電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)專用集成電路的功能模型，對(duì)專用集成電路進(jìn)行了模塊劃分。定義了各模塊的功能，并研究了模塊間的連接方式，給出了諧波檢測(cè)專用集成電路的并行結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)了基于FPGA的諧波檢測(cè)專用集成電路設(shè)計(jì)和驗(yàn)證的硬件平臺(tái)。配合專用集成電路的電子設(shè)計(jì)自動(dòng)化(EDA)工具構(gòu)建了智能監(jiān)控單元專用集成電路的開發(fā)環(huán)境。 在進(jìn)行FPGA具體設(shè)計(jì)時(shí)，根據(jù)待實(shí)現(xiàn)功能的不同特點(diǎn)，分為用戶邏輯區(qū)域和Nios處理器模塊兩個(gè)部分。用戶邏輯區(qū)域控制A/D轉(zhuǎn)換器進(jìn)行模擬信號(hào)的采樣，并對(duì)采樣得到的數(shù)字量進(jìn)行諧波分析等運(yùn)算。然后將結(jié)果存入片內(nèi)的雙口RAM中，等待Nios處理器的訪問。Nios處理器對(duì)數(shù)據(jù)處理模塊的結(jié)果進(jìn)一步處理，得到其各自對(duì)應(yīng)的最終值，并將結(jié)果通過串行通信接口發(fā)送給上位機(jī)。 最后，對(duì)設(shè)計(jì)實(shí)體進(jìn)行了整體的編譯、綜合與優(yōu)化工作，并通過邏輯分析儀對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行了驗(yàn)證。在實(shí)驗(yàn)室條件下，對(duì)監(jiān)測(cè)指標(biāo)的運(yùn)算結(jié)果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)測(cè)量，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明該監(jiān)測(cè)裝置滿足了電力系統(tǒng)諧波檢測(cè)的總體要求。
標(biāo)簽： FPGA 電力系統(tǒng) 諧波檢測(cè)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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溫濕度是影響糧食儲(chǔ)藏的重要參數(shù)，兩者之間是相互關(guān)聯(lián)的，溫濕度控制不好必然引起糧食發(fā)熱和霉變，且極易產(chǎn)生連鎖反應(yīng)，從而造成難以挽回的損失。溫濕度的控制直接影響到糧食存儲(chǔ)系統(tǒng)的性能。岡此，糧食溫濕度測(cè)控技術(shù)在農(nóng)業(yè)上的應(yīng)用是十分重要的。本文研究基于FPGA的糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)制系統(tǒng)。 設(shè)計(jì)了基于FPGA的糧倉(cāng)溫濕度監(jiān)控系統(tǒng)，該系統(tǒng)主要由溫濕度傳感器、控制電路、單片機(jī)和上位機(jī)構(gòu)成。單片機(jī)主要完成溫度數(shù)據(jù)的采集和上位機(jī)的通訊；控制電路基于FPGA進(jìn)行設(shè)計(jì)，主要負(fù)責(zé)采集濕度信息，計(jì)算溫濕度偏差及其變化率，通過調(diào)用模糊控制算法對(duì)溫濕度進(jìn)行模糊控制，單片機(jī)通過RS485總線和上位機(jī)進(jìn)行串口通信，使上位機(jī)能夠?qū)崟r(shí)記錄，顯示溫濕度變化值和控制過程曲線。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了糧倉(cāng)內(nèi)溫濕度的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，使管理人員可以實(shí)時(shí)掌控糧倉(cāng)內(nèi)的溫濕度情況。 采用FPGA設(shè)計(jì)控制電路簡(jiǎn)化了系統(tǒng)的組成和外圍數(shù)字電路，易于系統(tǒng)擴(kuò)展和升級(jí)，內(nèi)部集成了信號(hào)處理、控制、檢測(cè)電路，減少了系統(tǒng)的體積，縮短了開發(fā)周期，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的可靠性；配合功率驅(qū)動(dòng)、電源等外圍電路，完成信號(hào)采集、處理和控制等功能，節(jié)省了開發(fā)成本，使糧倉(cāng)溫濕度控制系統(tǒng)更加集成化。這也恰恰更加符合當(dāng)今電子產(chǎn)品高精度，集成化的要求。 系統(tǒng)采用直接輸出數(shù)字量的DS1820溫度傳感器和濕度傳感器HS1101并將HS1101與555定時(shí)器組成振蕩電路，其輸出為頻率脈沖信號(hào)，與濕度值成線性關(guān)系，該頻率脈沖信號(hào)可直接送入FPGA進(jìn)行計(jì)數(shù)，這樣溫濕度傳感器輸出的信號(hào)都沒有經(jīng)過放大、A/D轉(zhuǎn)換，進(jìn)一步減少了測(cè)量誤差。控制電路采用了VHDL硬件描述語(yǔ)言進(jìn)行編寫。本裝置已作出實(shí)樣，通過了調(diào)試，已達(dá)到預(yù)期效果。
上傳時(shí)間： 2013-06-16
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國(guó)家863項(xiàng)目“飛行控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)FC通信卡研制”的任務(wù)是研究設(shè)計(jì)符合CPCI總線標(biāo)準(zhǔn)的FC通信卡。本課題是這個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)一步引伸，用于設(shè)計(jì)SCI串行通信接口，以實(shí)現(xiàn)環(huán)上多計(jì)算機(jī)系統(tǒng)間的高速串行通信。 本文以此項(xiàng)目為背景，對(duì)基于FPGA的SCI串行通信接口進(jìn)行研究與實(shí)現(xiàn)。論文先概述SCI協(xié)議，接著對(duì)SCI串行通信接口的兩個(gè)模塊：SCI節(jié)點(diǎn)模型模塊和CPCI總線接口模塊的功能和實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了詳細(xì)的論述。 SCI節(jié)模型包含Aurora收發(fā)模塊、中斷進(jìn)程、旁路FIFO、接受和發(fā)送存儲(chǔ)器、地址解碼、MUX。在SCI節(jié)點(diǎn)模型的實(shí)現(xiàn)上，利用FPGA內(nèi)嵌的RocketIO高速串行收發(fā)器實(shí)現(xiàn)主機(jī)之間的高速串行通信，并利用Aurora IP核實(shí)現(xiàn)了Aurora鏈路層協(xié)議；設(shè)計(jì)一個(gè)同步FIFO實(shí)現(xiàn)旁路FIFO；利用FPGA上的塊RAM實(shí)現(xiàn)發(fā)送和接收存儲(chǔ)器；中斷進(jìn)程、地址解碼和多路復(fù)合分別在控制邏輯中實(shí)現(xiàn)。 CPCI總線接口包括PCI核、PCI核的配置模塊以及用戶邏輯三個(gè)部分。本課題中，采用FPGA+PCI軟核的方法來實(shí)現(xiàn)CPCI總線接口。PCI核作為PCI總線與用戶邏輯之間的橋梁：PCI核的配置模塊負(fù)責(zé)對(duì)PCI核進(jìn)行配置，得到用戶需要的PCI核；用戶邏輯模塊負(fù)責(zé)實(shí)現(xiàn)整個(gè)通信接口具體的內(nèi)部邏輯功能；并引入中斷機(jī)制來提高SCI通信接口與主機(jī)之間數(shù)據(jù)交換的速率。 設(shè)計(jì)選用硬件描述語(yǔ)言VerilogHDL和VHDL，在開發(fā)工具Xilinx ISE7.1中完成整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、綜合、布局布線，利用Modelsim進(jìn)行功能及時(shí)序仿真，使用DriverWorks為SCI串行通信接口編寫WinXP下的驅(qū)動(dòng)程序，用VC++6.0編寫相應(yīng)的測(cè)試應(yīng)用程序。最后，將FPGA設(shè)計(jì)下載到FC通信卡中運(yùn)行，并利用ISE內(nèi)嵌的ChipScope Pro虛擬邏輯分析儀對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行驗(yàn)證，運(yùn)行結(jié)果正常。 文章最后分析傳輸性能上的原因，指出工作中的不足之處和需要進(jìn)一步完善的地方。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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隨著圖像處理技術(shù)和投影技術(shù)的不斷發(fā)展，人們對(duì)高沉浸感的虛擬現(xiàn)實(shí)場(chǎng)景提出了更高的要求，這種虛擬顯示的場(chǎng)景往往由多通道的投影儀器同時(shí)在屏幕上投影出多幅高清晰的圖像，再把這些單獨(dú)的圖像拼接在一起組成一幅大場(chǎng)景的圖像。而為了給人以逼真的效果，投影的屏幕往往被設(shè)計(jì)為柱面屏幕，甚至是球面屏幕。當(dāng)圖像投影在柱面屏幕的時(shí)候就會(huì)發(fā)生幾何形狀的變化，而避免這種幾何變形的就是圖像拼接過程中的幾何校正和邊緣融合技術(shù)。 一個(gè)大場(chǎng)景可視化系統(tǒng)由投影機(jī)、投影屏幕、圖像融合機(jī)等主要模塊組成。在虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用系統(tǒng)中，要實(shí)現(xiàn)高臨感的多屏幕無(wú)縫拼接以及曲面組合顯示，顯示系統(tǒng)還需要運(yùn)用幾何數(shù)字變形及邊緣融合等圖像處理技術(shù)，實(shí)現(xiàn)諸如在平面、柱面、球面等投影顯示面上顯示圖像。而關(guān)鍵設(shè)備在于圖像融合機(jī)，它實(shí)時(shí)采集圖形服務(wù)器，或者PC的圖像信號(hào)，通過圖像處理模塊對(duì)圖像信息進(jìn)行幾何校正和邊緣融合，在處理完成后再送到顯示設(shè)備。 本課題提出了一種基于FPGA技術(shù)的圖像處理系統(tǒng)。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)圖像數(shù)據(jù)的AiD采集、圖像數(shù)據(jù)在SRAM以及SDRAM中的存取、圖像在FPGA內(nèi)部的DSP運(yùn)算以及圖像數(shù)據(jù)的D/A輸出。系統(tǒng)設(shè)計(jì)的核心部分在于系統(tǒng)的控制以及數(shù)字信號(hào)的處理。本課題采用XilinxVirtex4系列FPGA作為主處理芯片，并利用VerilogHDL硬件描述語(yǔ)言在FPGA內(nèi)部設(shè)計(jì)了A/D模塊、D/A模塊、SRAM、SDRAM以及ARM處理器的控制器邏輯。 本課題在FPGA圖像處理系統(tǒng)中設(shè)計(jì)了一個(gè)ARM處理器模塊，用于上電時(shí)對(duì)系統(tǒng)在圖像變化處理時(shí)所需參數(shù)進(jìn)行傳遞，并能實(shí)時(shí)從上位機(jī)更新參數(shù)。該設(shè)計(jì)在提高了系統(tǒng)性能的同時(shí)也便于系統(tǒng)擴(kuò)展。 本文首先介紹了圖像處理過程中的幾何變化和圖像融合的算法，接著提出了系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案及模塊劃分，然后圍繞FPGA的設(shè)計(jì)介紹了SDRAM控制器的設(shè)計(jì)方法，最后介紹了ARM處理器的接口及外圍電路的設(shè)計(jì)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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文章開篇提出了開發(fā)背景。認(rèn)為現(xiàn)在所廣泛應(yīng)用的開關(guān)電源都是基于傳統(tǒng)的分立元件組成的。它的特點(diǎn)是頻率范圍窄、電力小、功能少、器件多、成本較高、精度低，對(duì)不同的客戶要求來“量身定做”不同的產(chǎn)品，同時(shí)幾乎沒有通用性和可移植性。在電子技術(shù)飛速發(fā)展的今天，這種傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源已經(jīng)很難跟上時(shí)代的發(fā)展步伐。 隨著DSP、ASIC等電子器件的小型化、高速化，開關(guān)電源的控制部分正在向數(shù)字化方向發(fā)展。由于數(shù)字化，使開關(guān)電源的控制部分的智能化、零件的共通化、電源的動(dòng)作狀態(tài)的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)成為了可能，同時(shí)由于它的智能化、零件的共通化使得它能夠靈活地應(yīng)對(duì)不同客戶的需求，這就降低了開發(fā)周期和成本。依靠現(xiàn)代數(shù)字化控制和數(shù)字信號(hào)處理新技術(shù)，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。 在數(shù)字化領(lǐng)域的今天，最后一個(gè)沒有數(shù)字化的堡壘就是電源領(lǐng)域。近年來，數(shù)字電源的研究勢(shì)頭與日俱增，成果也越來越多。雖然目前中國(guó)制造的開關(guān)電源占了世界市場(chǎng)的80％以上，但都是傳統(tǒng)的比較低端的模擬電源。高端市場(chǎng)上幾乎沒有我們份額。 本論文研究的主要內(nèi)容是在傳統(tǒng)開關(guān)電源模擬調(diào)節(jié)器的基礎(chǔ)上，提出了一種新的數(shù)字化調(diào)節(jié)器方案，即基于DSP和FPGA的數(shù)字化PID調(diào)節(jié)器。論文對(duì)系統(tǒng)方案和電路進(jìn)行了較為具體的設(shè)計(jì)，并通過測(cè)試取得了預(yù)期結(jié)果。測(cè)試證明該方案能夠適合本行業(yè)時(shí)代發(fā)展的步伐，使系統(tǒng)電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。同時(shí)該方案也可用于相關(guān)領(lǐng)域。 本文首先分析了國(guó)內(nèi)外開關(guān)電源發(fā)展的現(xiàn)狀，以及研究數(shù)字化開關(guān)電源的意義。然后提出了數(shù)字化開關(guān)電源的總體設(shè)計(jì)框圖和實(shí)現(xiàn)方案，并與傳統(tǒng)的開關(guān)電源做了較為詳細(xì)的比較。本論文的設(shè)計(jì)方案是采用DSP技術(shù)和FPGA技術(shù)來做數(shù)字化PID調(diào)節(jié)，通過數(shù)字化PID算法產(chǎn)生PWM波來控制斬波器，控制主回路。從而取代傳統(tǒng)的模擬PID調(diào)節(jié)器，使電路更簡(jiǎn)單，精度更高，通用性更強(qiáng)。傳統(tǒng)的模擬開關(guān)電源是將電流電壓反饋信號(hào)做PID調(diào)節(jié)后--分立元器件構(gòu)成，采用專用脈寬調(diào)制芯片實(shí)現(xiàn)PWM控制。電流反饋信號(hào)來自主回路的電流取樣，電壓反饋信號(hào)來自主回路的電壓采樣。再將這兩個(gè)信號(hào)分別送至電流調(diào)節(jié)器和電壓調(diào)節(jié)器的反相輸入端，用來實(shí)現(xiàn)閉環(huán)控制。同時(shí)用來保證系統(tǒng)的穩(wěn)定性及實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的過流過壓保護(hù)、電流和電壓值的顯示。電壓、電流的給定信號(hào)則由單片機(jī)或電位器提供。再次，文章對(duì)各個(gè)模塊從理論和實(shí)際的上都做了仔細(xì)的分析和設(shè)計(jì)，并給出了具體的電路圖，同時(shí)寫出了軟件流程圖以及設(shè)計(jì)中應(yīng)該注意的地方。整個(gè)系統(tǒng)由DSP板和ADC板組成。DSP板完成PWM生成、PID運(yùn)算、環(huán)境開關(guān)量檢測(cè)、環(huán)境開關(guān)量生成以及本地控制。ADC板主要完成前饋電壓信號(hào)采集、負(fù)載電壓信號(hào)采集、負(fù)載電流信號(hào)采集、以及對(duì)信號(hào)的一階數(shù)字低通濾波。由于整個(gè)系統(tǒng)是閉環(huán)控制系統(tǒng)，要求采樣速率相當(dāng)高。本系統(tǒng)采用FPGA來控制ADC，這樣就避免了高速采樣占用系統(tǒng)資源的問題，減輕了DSP的負(fù)擔(dān)。DSP可以將讀到的ADC信號(hào)做PID調(diào)節(jié)，從而產(chǎn)生PWM波來控制逆變橋的開關(guān)速率，從而達(dá)到閉環(huán)控制的目的。 最后，對(duì)數(shù)字化開關(guān)電源和模擬開關(guān)電源做了對(duì)比測(cè)試，得出了預(yù)期結(jié)論。同時(shí)也提出了一些需要改進(jìn)的地方，認(rèn)為該方案在其他相關(guān)行業(yè)中可以廣泛地應(yīng)用。模擬控制電路因?yàn)槭褂迷S多零件而需要很大空間，這些零件的參數(shù)值還會(huì)隨著使用時(shí)間、溫度和其它環(huán)境條件的改變而變動(dòng)并對(duì)系統(tǒng)穩(wěn)定性和響應(yīng)能力造成負(fù)面影響。數(shù)字電源則剛好相反，同時(shí)數(shù)字控制還能讓硬件頻繁重復(fù)使用、加快上市時(shí)間以及減少開發(fā)成本與風(fēng)險(xiǎn)。在當(dāng)前對(duì)產(chǎn)品要求體積小、智能化、共通化、精度高和穩(wěn)定度好等前提條件下，數(shù)字化開關(guān)電源有著廣闊的發(fā)展空間。本系統(tǒng)來基本上達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。能夠滿足較高精度的設(shè)計(jì)要求。但對(duì)于高精度數(shù)字化電源，系統(tǒng)還有值得改進(jìn)的地方，比如改進(jìn)主控器，提高參考電壓的精度，提高采樣器件的精度等，都可以提高系統(tǒng)的精度。 本系統(tǒng)涉及電子、通信和測(cè)控等技術(shù)領(lǐng)域，將數(shù)字PID算法與電力電子技術(shù)、通信技術(shù)等有機(jī)地結(jié)合了起來。本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方案不僅可以用在電源控制器上，只要是相關(guān)的領(lǐng)域都可以采用。
上傳時(shí)間： 2013-06-29
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隨著信息技術(shù)和電子技術(shù)的進(jìn)步和日益成熟，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集技術(shù)得到了廣泛應(yīng)用。由于ISA數(shù)據(jù)采集卡的固有缺陷，PCI接口的數(shù)據(jù)采集卡將逐漸取代ISA數(shù)據(jù)采集卡，成為數(shù)據(jù)采集的主流。為了簡(jiǎn)化PCI數(shù)據(jù)采集卡結(jié)構(gòu)，提高數(shù)據(jù)采集可靠性，本文研究并開發(fā)了一種基于FPGA的PCI結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)。 論文對(duì)PCI對(duì)目標(biāo)設(shè)備數(shù)據(jù)采集卡實(shí)現(xiàn)的原理和方法進(jìn)行了深入研究，設(shè)計(jì)了基于FPGA的PCI數(shù)據(jù)采集卡的硬件電路，通過在FPGA中嵌入了PCI目標(biāo)設(shè)備的IP核與用戶邏輯部分，構(gòu)成了SOPC系統(tǒng)。使用Verilog硬件描述語(yǔ)言設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了FPGA內(nèi)部采集數(shù)據(jù)管理、數(shù)據(jù)管理寄存器和FIFO數(shù)據(jù)緩沖隊(duì)列等模塊電路。利用ModelSim對(duì)PCI系統(tǒng)進(jìn)行了仿真。完成了系統(tǒng)硬件電路PCB板的設(shè)計(jì)，最終制作了PCI數(shù)據(jù)采集卡。 論文針對(duì)PCI結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)采集卡系統(tǒng)軟件需求，研究了WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)軟件、Windows環(huán)境的簡(jiǎn)易虛擬示波器以及簡(jiǎn)易虛擬邏輯儀實(shí)現(xiàn)原理和方法。利用DriverStudio+Windows DDK for XP+VC6的軟件平臺(tái)，開發(fā)了WDM設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。實(shí)現(xiàn)了Windows環(huán)境的簡(jiǎn)易虛擬示波器，和簡(jiǎn)易虛擬邏輯儀。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明該系統(tǒng)設(shè)計(jì)正確，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，功能和指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。
標(biāo)簽： FPGA PCI 數(shù)據(jù)采集卡
上傳時(shí)間： 2013-07-27
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