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FPGA SOC

基于FPGA的GPS信號捕獲與跟蹤系統(tǒng)設(shè)計研究.rar

互聯(lián)網(wǎng)、移動通信、星基導航是21世紀信息社會的三大支柱產(chǎn)業(yè)，而GPS系統(tǒng)的技術(shù)水平和發(fā)展歷程代表著全世界衛(wèi)星導航系統(tǒng)的發(fā)展狀況。目前，我國已經(jīng)成為GPS的使用大國，衛(wèi)星導航產(chǎn)業(yè)鏈也已基本形成。然而，我們對GPS核心技術(shù)的研究還不夠深入，我國GPS產(chǎn)品的核心部分多數(shù)還是靠進口。 GPS接收機工作時，為了將本地信號和接收到的信號同步，要完成復雜的信號處理過程。其中，如何捕獲衛(wèi)星信號并保持對信號的跟蹤是最重要的核心技術(shù)。很多研究者提出了多種解決方法，但這些方法多數(shù)都只停留在理論階段，無法應用于GPS接收機系統(tǒng)進行實時處理。本課題在分析了多種現(xiàn)有算法的基礎(chǔ)上，研究設(shè)計了基于FPGA的GPS信號捕獲與跟蹤系統(tǒng)。在研究過程中，首先利用Nemerix公司的GPS芯片組設(shè)計制作了GPS接收機模塊，它能正常穩(wěn)定地工作，并可用作GPS基帶信號處理的研究平臺；該平臺可實時地輸出GPS數(shù)字中頻信號；本課題在中頻信號的基礎(chǔ)上深入研究了GPS信號的捕獲與跟蹤技術(shù)。先詳細分析比較了幾種GPS信號捕獲方法，給出了步進相關(guān)的捕獲方案；接著分析了跟蹤環(huán)路的特點，給出了鎖頻環(huán)和鎖相環(huán)交替工作跟蹤載波以及載波輔助偽碼的跟蹤方案，并最終實現(xiàn)了這些方案。本課題設(shè)計的GPS信號捕獲與跟蹤處理系統(tǒng)是通過硬件和軟件協(xié)同工作的方式實現(xiàn)的。硬件電路主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)速率高、邏輯簡單的相關(guān)器功能；而基于MicroBlaze軟處理器的軟件主要實現(xiàn)數(shù)據(jù)速率低、邏輯復雜的功能。本文給出了硬件電路的詳細設(shè)計、仿真結(jié)果以及軟件設(shè)計的詳細流程。本課題最終在FPGA上實現(xiàn)了GPS信號的捕獲與跟蹤功能，而且系統(tǒng)的性能良好。由此可以得出結(jié)論：本設(shè)計能夠滿足系統(tǒng)功能和性能的要求，可以直接用于實時GPS接收機系統(tǒng)的設(shè)計中，為自主設(shè)計GPS接收機奠定了基礎(chǔ)。本課題的研究得到了大連市信息產(chǎn)業(yè)局集成電路設(shè)計專項的資助，項目名稱是“定位與通信集成功能的SOC設(shè)計”，研究成果將在2008年上半年投入試用。

標簽： FPGA GPS 信號捕獲

上傳時間： 2013-04-24

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基于AVR和FPGA的SOC—FPSLIC的無人機下級控制系統(tǒng).rar

論文提出了一種基于FPSLIC的下位機控制器系統(tǒng)設(shè)計，并且在嵌入式硬件和軟件的聯(lián)合調(diào)度之下予以實現(xiàn)，并將該系統(tǒng)應用于微小型無人直升機MUAV控制上。微小型無人直升機體積小、重量輕、隱蔽性好、機動性強、易實現(xiàn)懸停和超低空飛行，因此在軍用和民用領(lǐng)域都有廣泛的應用前景。微小型無人直升機在空中執(zhí)行任務時需要實時獲得在空間的姿態(tài)和高度位置信息，然后通過調(diào)制舵機狀態(tài)來調(diào)整飛行器的空中姿態(tài)，糾正飛行路線，而MUAV的飛控系統(tǒng)需要具有負荷輕，功能強大，實時性強以及低功耗的特點，對嵌入式處理器要求較高，所以針對MUAV的控制采用上下位機聯(lián)合控制的結(jié)構(gòu)。并且由于目前現(xiàn)有的下位機控制器滿足不了MUAV控制發(fā)展的需求，所以本文中利用FPS[JC優(yōu)越的性能，實現(xiàn)了一種新的下位機控制器的設(shè)計，具有體積小、重量輕、價格低、功耗低、實時性強、可靠性高、擴展性好等優(yōu)點的同時，完成了基于PWM的舵機的控制和基于Kalman濾波的多傳感器的數(shù)據(jù)融合，以及上下位機之間的通訊等功能，具有較強的使用和應用價值。論文首先介紹了MUAV飛行控制的結(jié)構(gòu)，以及下位機實現(xiàn)功能的模塊劃分。然后是對MUAV控制系統(tǒng)相關(guān)理論的介紹，包括舵機控制的原理和方法以及多傳感器數(shù)據(jù)融合的理論。其次論文介紹了基于FPSLIC的下位機控制器系統(tǒng)的軟硬件設(shè)計。在硬件設(shè)計上，給出了硬件總體設(shè)計方案，并對各個功能模塊進行了詳細論述，軟件部分在給出了主要的框架和功能劃分后，主要介紹了利用FPSLIC的FPGA部分實現(xiàn)PWM控制和測量的模塊以及AVR部分對多傳感器信息進行Kalman濾波融合的實現(xiàn)。最后在實驗室的汽油無人直升機的測試平臺上進行了舵機控制和高度測試實驗，取得了滿意的實驗結(jié)果。

標簽： FPSLIC FPGA AVR SOC

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：fredguo
基于FPGA控制的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn).rar

數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)是信號與信息處理系統(tǒng)中不可缺少的重要組成部分，同時也是軟件無線電系統(tǒng)中的核心模塊，在現(xiàn)代雷達系統(tǒng)以及無線基站系統(tǒng)中的應用越來越廣泛。為了能夠滿足目前對軟件無線電接收機自適應性及靈活性的要求，并充分體現(xiàn)在高性能FPGA平臺上設(shè)計SOC系統(tǒng)的思路，本文提出了由高速高精度A/D轉(zhuǎn)換芯片、高性能FPGA、PCI總線接口、DB25并行接口組成的高速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)設(shè)計方案及實現(xiàn)方法。其中FPGA作為本系統(tǒng)的控制核心和傳輸橋梁，發(fā)揮了極其重要的作用。通過FPGA不僅完成了系統(tǒng)中全部數(shù)字電路部分的設(shè)計，并且使系統(tǒng)具有了較高的可適應性、可擴展性和可調(diào)試性。在時序數(shù)字邏輯設(shè)計上，充分利用FPGA中豐富的時序資源，如鎖相環(huán)PLL、觸發(fā)器，緩沖器FIFO、計數(shù)器等，能夠方便的完成對系統(tǒng)輸入輸出時鐘的精確控制以及根據(jù)系統(tǒng)需要對各處時序延時進行修正。在存儲器設(shè)計上，采用FPGA片內(nèi)存儲器?？筛鶕?jù)系統(tǒng)需要隨時進行設(shè)置，并且能夠方便的完成數(shù)據(jù)格式的合并、拆分以及數(shù)據(jù)傳輸率的調(diào)整。在傳輸接口設(shè)計上，采用并行接口和PCI總線接口的兩種數(shù)據(jù)傳輸模式。通過FPGA中的宏功能模塊和IP資源實現(xiàn)了對這兩種接口的邏輯控制，可使系統(tǒng)方便的在兩種傳輸模式下進行切換。在系統(tǒng)工作過程控制上，通過VB程序編寫了應用于PC端的上層控制軟件。并通過并行接口實現(xiàn)了PC和FPGA之間的交互，從而能夠方便的在PC機上完成對系統(tǒng)工作過程的控制和工作模式的選擇。在系統(tǒng)調(diào)試方面，充分利用QuartuslI軟件中自帶的嵌入式邏輯分析儀SignalTaplI，實時準確的驗證了在系統(tǒng)整個傳輸過程中數(shù)據(jù)的正確性和時序性，并極大的降低了用常規(guī)儀器觀測FPGA中眾多待測引腳的難度。本文第四章針對FPGA中各功能模塊的邏輯設(shè)計進行了詳細分析，并對每個模塊都給出了精確的仿真結(jié)果。同時，文中還在其它章節(jié)詳細介紹了系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計、并行接口設(shè)計、PCI接口設(shè)計、PC端控制軟件設(shè)計以及用于調(diào)試過程中的SignalTapⅡ嵌入式邏輯分析儀的使用方法，并且也對系統(tǒng)的仿真結(jié)果和測試結(jié)果給出了分析及討論。最后還附上了系統(tǒng)的PCB版圖、FPGA邏輯設(shè)計圖、實物圖及注釋詳細的相關(guān)源程序清單。

標簽： FPGA 控制高速數(shù)據(jù)

上傳時間： 2013-07-09

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基于FPGA的JPEG壓縮編碼的研究與實現(xiàn).rar

隨著移動終端、多媒體、通信、圖像掃描技術(shù)的發(fā)展，圖像應用日益廣泛，壓縮編碼技術(shù)對圖像處理中大量數(shù)據(jù)的存儲和傳輸至關(guān)重要。同時， FPGA單片規(guī)模的不斷擴大，在FPGA芯片內(nèi)實現(xiàn)復雜的數(shù)字信號處理系統(tǒng)也成為現(xiàn)實，因此采用FPGA實現(xiàn)圖像壓縮已成為一種必然趨勢。JPEG靜態(tài)圖像壓縮標準應用非常廣泛，是圖像壓縮中主要的標準之一。研究JPEG圖像壓縮在FPGA上的實現(xiàn)，具有廣闊的應用背景。論文從實際工程應用出發(fā)，通過設(shè)計圖像壓縮的IP核，完成JPEG壓縮算法在FPGA上的實現(xiàn)。首先闡述JPEG基本模式的壓縮編碼的標準，然后在設(shè)計規(guī)劃過程中，采用SOC的設(shè)計思想，給出整個系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)、層次劃分，對各個模塊的HDL實現(xiàn)進行詳細的描述，最后完成整體驗證。方案采用了IP核復用的設(shè)計技術(shù)，基于Xilinx公司本身的IP核，進行了再次開發(fā)。在研究JPEG標準的核心算法DCT的基礎(chǔ)上，加以改進，設(shè)計了適合器件結(jié)構(gòu)的基于DA算法的DCT變換的IP核。通過結(jié)構(gòu)和算法的優(yōu)化，提高了速度，減少占用過多的片內(nèi)資源。設(shè)計基于Xilinx的Virtex- II系列的FPGA的硬件平臺,在ISE7.1中編譯綜合，最后通過Modelsim仿真驗證。分辨率為352×288大小的源圖像，在不同的壓縮等級設(shè)置下，均測試通過。仿真驗證的結(jié)果表明：基于FPGA的JPEG壓縮編碼占用較少的硬件資源，可在較高的工作頻率下運行，設(shè)計在速度和資源利用率方面達到了較優(yōu)的狀態(tài)，能夠滿足一般圖像壓縮的要求。整個設(shè)計可以作為單獨的JPEG編碼芯片也可以作為IP核添加到其他系統(tǒng)中去，具有一定的使用價值。

標簽： FPGA JPEG 壓縮編碼

上傳時間： 2013-04-24

上傳用戶：nairui21
嵌入式USB總線器件端處理器的FPGA實現(xiàn)研究

　　本文提出了一種適合于嵌入式SoC的USB器件端處理器的硬件實現(xiàn)結(jié)構(gòu)。并主要研究了USB器件端處理器的RTL級實現(xiàn)及FPGA原型驗證、和ASIC實現(xiàn)研究，包括從模型建立、算法仿真、各個模塊的RTL級設(shè)計及仿真、FPGA的下載測試和ASIC的綜合分析。它的速度滿足預定的48MHz，等效門面積不超過1萬門，完全可應用于SOC設(shè)計中。　　本文重點對嵌入式USB器件端處理器的FPGA實現(xiàn)作了研究。為了準確測試本處理器的運行情況，本文應用串口傳遞測試數(shù)據(jù)入FPGA開發(fā)板，測試模塊讀入測試數(shù)據(jù)，發(fā)送入PC機的主機端。通過NI-VISA充當軟件端，檢驗測試數(shù)據(jù)的正確。　　　　

標簽： FPGA USB 嵌入式器件

上傳時間： 2013-07-24

上傳用戶：1079836864
8位MCU架構(gòu)研究及基于FPGA的IP驗證平臺實現(xiàn)

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半導體供應商的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)議是當前廣泛應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)域的應用和推廣，將產(chǎn)生極大的經(jīng)濟和應用價值。

標簽： FPGA MCU 8位架構(gòu)

上傳時間： 2013-07-14

上傳用戶：李夢晗
10100M以太網(wǎng)芯片的I2C接口模塊的FPGA設(shè)計

該文結(jié)合"10M/100M以太網(wǎng)交換芯片的設(shè)計"課題,介紹了以太網(wǎng)技術(shù)發(fā)展的概況和IP CORE、SoC的設(shè)計方法,闡述了以太網(wǎng)交換原理及關(guān)鍵技術(shù),研究了CSMA/CD協(xié)議、交換機、VLAN的原理和數(shù)據(jù)流優(yōu)先技術(shù)及流量控制,在此基礎(chǔ)上完成了10M/100M以太網(wǎng)交換芯片的主要模塊的設(shè)計方案和實現(xiàn)框圖.同時結(jié)合Philip公司的IC總線的工作原理,給出了10M/100M以太網(wǎng)交換芯片的設(shè)計方案中的IC接口模塊的FPGA設(shè)計的驗證和仿真,并對仿真結(jié)果進行分析比較,驗證了IC接口模塊可以作為一個軟核來使用.

標簽： 10100M FPGA I2C 以太網(wǎng)

上傳時間： 2013-07-18

上傳用戶：jichenxi0730
64位MIPS微處理器的模塊設(shè)計和FPGA驗證

　　作為嵌入式系統(tǒng)核心的微處理器，是SOC不可或缺的“心臟”，微處理器的性能直接影響著整個SOC的性能?！　∨c國際先進技術(shù)相比，我國在這一領(lǐng)域的研究和開發(fā)工作還相當落后，這直接影響到我國信息產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。本著趕超國外先進技術(shù)，填補我國在該領(lǐng)域的空白以擺脫受制于國外的目的，我國很多科研單位和公司進行了自己的努力和嘗試。經(jīng)過幾年的探索，已經(jīng)有多種自主知識產(chǎn)權(quán)的處理器芯片完成了設(shè)計驗證并逐漸進入市場化階段。我國已結(jié)束無“芯”的歷史，并向設(shè)計出更高性能處理器的目標邁進?！　“苿?chuàng)新微電子公司的VEGA處理器，是公司憑借自己的技術(shù)力量和科研水平設(shè)計出的一款64位高性能RSIC微處理器。該處理器基于MIPSISA構(gòu)架，采用五級流水線的設(shè)計，并且使用了高性能處理器所廣泛采用的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)。設(shè)計過程中采用自上而下的方法，根據(jù)其功能將其劃分為取指、譯碼、算術(shù)邏輯運算、內(nèi)存管理、流水線控制和cache控制等幾個功能塊，使得我們在設(shè)計中能夠按照其功能和時序要求進行。　　本文的首先介紹了MIPS微處理器的特點，通過對MIPS指令集和其五級流水線結(jié)構(gòu)的介紹使得對VEGA的設(shè)計有了一個直觀的認識。在此基礎(chǔ)上提出了VEGA的結(jié)構(gòu)劃分以及主要模塊的功能。作為采用虛擬內(nèi)存管理技術(shù)的處理器，文章的主要部分介紹了VEGA的虛擬內(nèi)存管理技術(shù)，將VEGA的內(nèi)存管理單元(MMU)尤其是內(nèi)部兩個翻譯后援緩沖(TLB)的設(shè)計作為重點給出了流水線處理器設(shè)計的方法。結(jié)束總體設(shè)計并完成仿真后，并不能代表設(shè)計的正確性，它還需要我們在實際的硬件平臺上進行驗證。作為論文的又一重點內(nèi)容，介紹了我們在VEGA驗證過程中使用到的FPGA的主要配置單元，F(xiàn)PGA的設(shè)計流程。VEGA的FPGA平臺是一完整的計算機系統(tǒng)，我們利用在線調(diào)試軟件XilinxChipscope對其進行了在線調(diào)試，修正其錯誤?！　〗?jīng)過模塊設(shè)計到最后的FPGA驗證，VEGA完成了其邏輯設(shè)計，經(jīng)過綜合和布局布線等后端流程，VEGA采用0.18工藝流片后達到120MHz的工作頻率，可在其平臺上運行Windows-CE和Linux嵌入式操作系統(tǒng)，達到了預計的設(shè)計要求?！　?/p>
標簽： MIPS FPGA 微處理器模塊設(shè)計

上傳時間： 2013-07-07

上傳用戶：標點符號
基于FPGA的嵌入式MCU設(shè)計與應用研究

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用領(lǐng)域越來越寬?？删幊蘏oC設(shè)計已成為SoC設(shè)計的新方法。論文介紹了可編程邏輯器件的設(shè)計方法和開發(fā)技術(shù)，并用硬件描述語言和FPGA／CPLD設(shè)計技術(shù)，探索和研究了基于FPGA的RISCMCU的設(shè)計與實現(xiàn)過程。論文參照Mircochip公司的PICl6C5X單片機的體系結(jié)構(gòu)，設(shè)計了8位RISCMCU。該嵌入式MCU設(shè)計采用了自頂向下的設(shè)計方法和模塊化設(shè)計思想。MCU總體結(jié)構(gòu)設(shè)計劃分控制模塊、ALU模塊、存儲模塊三大模塊。然后，對各模塊的具體技術(shù)實現(xiàn)細節(jié)分別進行了闡述。論文中設(shè)計的MCU能實現(xiàn)PICl6C5X單片機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的應用更具靈活性。軟件仿真和硬件驗證表明：所設(shè)計的嵌入式MCU在各方面均達到了一定的性能指標，在Altera公司ACEX1K系列的EPlK30TCl44-3器件上的工作頻率達21.88MHz。這些為自主設(shè)計R／SCMCU的IP核提供了值得借鑒的探索成果和設(shè)計思路，在通用控制領(lǐng)域也有一定的實用價值。此外，論文中還介紹了三相SPWM控制模塊的設(shè)計，該模塊具有死區(qū)時間和載波比任意可調(diào)的特點，可以單獨應用，也可以作為MCU的外設(shè)子模塊應用。

標簽： FPGA MCU 嵌入式應用研究

上傳時間： 2013-07-16

上傳用戶：熊少鋒
PCI從設(shè)備控制器的FPGA設(shè)計與實現(xiàn)

隨著星載電子系統(tǒng)復雜度、小型化需求的提高，SoC已經(jīng)成為應對未來星載電子系統(tǒng)設(shè)計需求的解決途徑。為了簡化設(shè)計流程并且提高部件的可重用性，在目前的SoC設(shè)計中引入了稱之為平臺的體系結(jié)構(gòu)模板，用它來描述采用已有的標準核來開發(fā)SoC的方法。在星載電子系統(tǒng)中常用部件的分類設(shè)計，最終建立一個包括多種功能部件，互連部件和處理部件的設(shè)計平臺，從而有效的提高星載電子系統(tǒng)的設(shè)計能力。在當前NASA和ESA的空間應用中，PCI總線廣泛作為背板總線和局部總線，有鑒于此，本研究選擇PCI總線作為星載電子系統(tǒng)設(shè)計平臺要提供的一個互連部件對其進行設(shè)計。針對這一需求，本論文采用自項向下的設(shè)計方法對PCI總線從設(shè)備控制器的設(shè)計與實現(xiàn)進行了研究，對PCI總線協(xié)議做了深刻的分析，完成了PCI總線目標設(shè)備控制器的設(shè)計，采用Verilog HDL對其進行了RTL級的描述。在該課題的研究中，采用了目前集成電路設(shè)計中常見的自頂向下設(shè)計方法，使用硬件描述語言Verilog HDL對其進行描述，重點分析了PCI總線設(shè)備控制器的設(shè)計。以PCI總線協(xié)議的分析和理解為基礎(chǔ)，對PCI總線設(shè)備控制器進行了功能分析和結(jié)構(gòu)劃分。根據(jù)PCI總線設(shè)備控制器的功能和結(jié)構(gòu)劃分，對PCI總線目標設(shè)備控制器的設(shè)計思路和各個子模塊電路的設(shè)計和實現(xiàn)進行了詳細的分析闡述，并且通過編寫測試激勵程序完成了功能仿真。應用FPGA作為物理驗證和實現(xiàn)載體，進行了面向FPGA的電路綜合，進行了布局布線后的時序仿真，證明所實現(xiàn)的PCI目標設(shè)備控制器符合基本功能要求，在以上基礎(chǔ)上完成了PCI目標設(shè)備控制器的FPGA實現(xiàn)。通過這整個論文的工作，按照設(shè)計、仿真、綜合驗證及布局布線的步驟，完成了PCI總線目標設(shè)備控制器IP軟核的設(shè)計。

標簽： FPGA PCI 設(shè)備控制器

上傳時間： 2013-06-07

上傳用戶：tccc