雷達信號模擬技術(shù)和現(xiàn)代雷達技術(shù)的發(fā)展息息相關(guān)。雷達信號模擬設備可以仿真出各種符合實驗要求的目標信號來，直接注入雷達來對雷達進行試驗，極大的方便了雷達的設計與調(diào)試。 本課題主要研究利用FPGA實現(xiàn)線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達目標信號的模擬。全文的內(nèi)容如下： 首先詳細闡述了線性調(diào)頻(LFM)脈沖壓縮雷達脈沖壓縮原理，分析了線性調(diào)頻脈沖信號的特點，討論和比較了匹配濾波數(shù)字實現(xiàn)的兩種算法：時域?qū)崿F(xiàn)和頻域?qū)崿F(xiàn)。 其次在對常用雷達信號模擬方法探討的基礎上，提出基于FPGA的線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達目標視頻信號模擬器的系統(tǒng)設計，對點目標、多目標和延展目標等情況下的目標信號進行建模，針對設定目標參數(shù)完成了目標信號的波形仿真，并完成基于頻域?qū)崿F(xiàn)方法的線性調(diào)頻脈沖壓縮雷達數(shù)字匹配濾波算法的設計及仿真。 最后，在Quartus Ⅱ 6.0平臺上，完成模擬器中脈沖壓縮等信號處理部分基于Verilog HDL 語言的軟件設計及功能、時序仿真，并完成了相關(guān)硬件的設計。
上傳時間： 2013-07-13
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軟件無線電技術(shù)作為一種新的通信技術(shù)，其基本思想是構(gòu)造一個通用硬件平臺，使寬帶A/D，D/A盡量靠近天線，在數(shù)字域完成信號處理，通過選用不同軟件模塊即可實現(xiàn)不同的通信功能，這樣大大縮短了電臺的研發(fā)周期。該技術(shù)在通信(尤其是在移動通信)領(lǐng)域有著迫切的需求和廣闊的應用前景。 本文闡述了軟件無線電的基礎理論，對信號采樣理論、多速率信號處理技術(shù)、高效數(shù)字濾波器、數(shù)字正交變換理論進行了分析和研究。從目前器件發(fā)展水平和實驗研究條件出發(fā)，設計了一個基于FPGA的軟件無線電通信平臺。設計采用了中頻數(shù)字化處理的硬件平臺結(jié)構(gòu)，選用Altera Cyclone系列FPGA作為信號處理和總體控制配置的核心，并結(jié)合專用通信芯片，數(shù)字上變頻器AD9856和數(shù)字下變頻器AD6654來實現(xiàn)該平臺。采用VHDL和Verilog HDL語言對時分復用模塊、信道編解碼模塊、調(diào)制解調(diào)模塊等進行了模塊化設計，并對電路板設計過程中系統(tǒng)的配置和控制、無源濾波器設計、阻抗匹配電路設計等問題進行了詳細的討論，最后對印制電路板進行測試和調(diào)試，獲得了預期的效果。 本文給出的設計方案，大大簡化了數(shù)字通信系統(tǒng)的硬件設備，具有較強的通用性和靈活性，通過修改系統(tǒng)參數(shù)和配置程序，即可適應不同的通信模式和信道狀況，充分體現(xiàn)了軟件無線電的優(yōu)勢。該平臺不僅僅能應用在通信設備上，在許多系統(tǒng)驗證平臺、測試設備中均可應用，頗具實用價值。
上傳時間： 2013-07-21
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近年來，計算機圖形學應用越來越廣泛，尤其是三維(3D)繪圖。3D繪圖使用3D模型和各種影像處理產(chǎn)生具有三維空間真實感的影像，應用于虛擬真實情況以及多媒體的產(chǎn)品上，且多半是使用低成本的實時3D計算機繪圖技術(shù)為基礎。在初期3D圖形學剛起步時，由于圖形簡單，因此可以利用CPU來運算，但隨著圖形學技術(shù)的發(fā)展，所要繪制的圖形越來越復雜，這時如果單純依賴CPU來處理，不能達到實時的要求，因此需要專門的硬件來加速圖形處理，GPU(圖形處理單元)因此出現(xiàn)了。不過由于3D圖形加速硬件的復雜性和短壽命，這極大地提高了對硬件開發(fā)環(huán)境的需要。為了更好的對設計進行更改和測試，不能僅僅用專門定制的方法來設計，需要其他的方：硬件描述語言(HDL)和FPGA。 隨著計算機繪圖規(guī)模的需要，借助輔助硬件資源，來提高圖形處理單元(GPU)處理速度的需求越來越普遍。自從15年前現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)開始出現(xiàn)以來，其在可編程硬件領(lǐng)域所起的作用越來越大。它們在速度、體積和速度方面都有了很大的提高。這意味著FPGA在以前只能使用專用硬件的場合越來越重要。其中一個應用領(lǐng)域就是3D圖形渲染，在這個研究領(lǐng)域里人們正在利用具有可編程性能的FPGA來幫助改進圖形處理單元(GPU)的性能。 能夠在廉價、可動態(tài)重新配置的FPGA上實現(xiàn)復雜算法來輔助硬件設計。本文的設計就是通過在FPGA上實現(xiàn)3維圖形幾何處理管線部分功能來提高圖形處理速度。具體實現(xiàn)中使用硬件描述語言(Verilog HDL)進行邏輯設計，并發(fā)現(xiàn)問題解決問題。 本文主要特色如下： 1.針對幾何變換換子系統(tǒng)，提出一種硬件實現(xiàn)方案，該方案能對基本的幾何變換如：平移、縮放、旋轉(zhuǎn)和投影進行操作。首先構(gòu)造出總體變換矩陣，隨后進行矩陣乘法運算，再進行投影變換，最后輸出變換座標。提出一種脈動陣列結(jié)構(gòu)，用于兩個矩陣的乘法運算。找到一種快捷的方法來實現(xiàn)矩陣相乘，將能大大提高系統(tǒng)的效率。 2.對于3D圖形裁剪，文中描述了一種裁剪引擎，它能夠處理3D圖形中的裁剪、透視除法以及視口映射的功能。硬件實現(xiàn)的難度取決于裁剪算法的復雜程度。我們在Sutherland-Hodgman裁剪算法的基礎上提出一種新的裁剪算法，該算法通過去除冗余頂點以提高處理速度，同時利用編碼來判斷線段可見性的方法使得硬件實現(xiàn)變得很容易。 3.最后，我們在FPGA上實現(xiàn)了幾何變換以及三維裁剪，并與C語言的模擬結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)結(jié)果正確，且三維裁剪能夠以3M個三角形/s的速度運行，滿足了圖形流水中的實時性要求。
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)是現(xiàn)代信號處理的基礎，廣泛應用于雷達、聲納、軟件無線電、瞬態(tài)信號測試等領(lǐng)域。隨著信息科學的飛速發(fā)展，人們面臨的信號處理任務越來越繁重，對數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的要求也越來越高。近年來FPGA由于其設計靈活性、更強的適應性及可重構(gòu)性，結(jié)合SDRAM的高速、大容量、價格優(yōu)勢，在設計高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時受到了廣泛的關(guān)注。 本課題重點研究了基于FPGA與DDR2-SDRAM的高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)技術(shù)，為需要大容量存儲器的系統(tǒng)設計提供了新的思路。在深入研究了DDR2-SDRAM器件的基本構(gòu)造與工作原理的基礎上，結(jié)合成熟的商業(yè)化IP核，提出了基于FPGA與DDR2-SDRAM的高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設計方案，并從總體設計構(gòu)想到各邏輯細節(jié)實現(xiàn)都進行了詳細描述。根據(jù)DDR2-SDRAM的特點，選擇合適的內(nèi)存調(diào)度方案，采用Verilog HDL語言設計實現(xiàn)了該高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并對系統(tǒng)功能進行驗證與分析，結(jié)果表明本設計完全能夠滿足系統(tǒng)的性能指標。
標簽： 高速實時數(shù) 采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-24
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多功能車輛總線一類設備是一個在列車通信網(wǎng)(TCN，TrainCommunication Network)中普遍使用的網(wǎng)絡接口單元。目前我國的新式列車大多采用列車通信網(wǎng)傳輸列車中大量的控制和服務信息。但使用的列車通信網(wǎng)產(chǎn)品主要為國外進口，因此迫切需要研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的列車通信網(wǎng)產(chǎn)品。 論文以一類設備控制器的設計為核心，采取自頂向下的模塊設計方法。將設備控制器分為同步層和數(shù)據(jù)處理層來分別實現(xiàn)對幀的發(fā)送與接收處理和對幀數(shù)據(jù)的提取與存儲處理。 同步層包含幀的識別模塊、曼徹斯特譯碼模塊、曼徹斯特編碼與幀封裝三個模塊。幀識別模塊檢測幀的起始位并對幀類型進行判斷。譯碼模塊根據(jù)采集的樣本值來判斷曼徹斯特編碼的值，采樣的難點在于非理想信號帶來的采樣誤差，論文使用結(jié)合位同步的多點采樣法來提高采樣質(zhì)量。幀分界符中的非數(shù)據(jù)符不需要進行曼徹斯特編碼，編碼時在非數(shù)據(jù)符位關(guān)閉編碼電路使非數(shù)據(jù)符保持原來的編碼輸出。 數(shù)據(jù)處理層以主控單元(MCU，Main Control Unit)和通信存儲器為設計核心。MCU是控制器的核心，對接收的主幀進行分析，判斷是從通信存儲器相應端口取出應答從幀并發(fā)送，還是準備接收從幀并存入通信存儲器。通信存儲器存儲設備的通信數(shù)據(jù)，合適的地址分配能簡化MCU的控制程序，論文固定了通信存儲器端口大小使MCU可以根據(jù)一個固定的公式進行端口的遍歷從而簡化了MCU程序的復雜度。數(shù)據(jù)在傳輸中由于受到干擾和沖突等問題而出現(xiàn)錯誤，論文采用循環(huán)冗余檢驗碼結(jié)合偶檢驗擴展來對傳輸數(shù)據(jù)進行差錯控制。 最后，使用FPGA和硬件描述語言Verilog HDL開發(fā)出了MVB一類設備。目前該一類設備已運用在SS4G電力機車的制動控制單元(BCU．Brake Control Unit)中并在鐵道科學研究院通過了TCN通信測試。一類設備的成功研制為列車通信網(wǎng)中總線管理器等高類設備的開發(fā)奠定了堅實的基礎。
上傳時間： 2013-07-27
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FPGA 技術(shù)是圖像處理領(lǐng)域的一個重要的研究課題，近年來倍受人們的關(guān)注。本文研究了視頻信號的采集、顯示以及通過網(wǎng)絡進行傳輸?shù)姆椒?。并提出了一套基于FPGA 的實現(xiàn)方案。 系統(tǒng)可以分為采集控制模塊、顯示控制模塊和網(wǎng)絡傳輸控制模塊3 部分。視頻信號的采集用到了視頻處理芯片SAA7113，通過FPGA 對其初始化，可以得到經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換的YUV 格式視頻信號，利用采集控制模塊可以將這些視頻信號保存到SRAM 中去。顯示控制模塊讀出SRAM 中的視頻信號，進行YUV 格式到RGB 格式的轉(zhuǎn)換以及幀頻變換等操作，再利用VGA 顯示芯片THS8134 就可以將采集到的視頻信號在LCD 上顯示出來?；贗EEE802.3 協(xié)議的網(wǎng)絡傳輸控制模塊將YUV 格式的視頻信號進行添加報頭、CRC 校驗碼等操作后，將其變成一個MAC 幀，可以在以太網(wǎng)絡中傳輸。 設計選用硬件描述語言Verilog HDL，在開發(fā)工具QuartusII 中完成軟核的綜合、布局布線、匯編，并最終在QuartusII 和Active-HDL 中進行時序仿真驗證。 對設計的驗證采取的是由里及外的方式，先對系統(tǒng)主模塊的功能進行驗證，再模擬外部器件對設計的接口進行驗證。驗證流程是功能仿真、時序仿真、板級調(diào)試，最終通過了系統(tǒng)測試，驗證了該設計的功能。
標簽： FPGA 視頻采集 傳輸 實現(xiàn)技術(shù)
上傳時間： 2013-07-21
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回波消除器廣泛應用于公用電話交換網(wǎng)(PSTN)、移動通信系統(tǒng)和視頻電話會議系統(tǒng)等多種語音通信領(lǐng)域。在PSTN系統(tǒng)中，由于線路阻抗不匹配，遠端語音信號通過混合線圈時產(chǎn)生一定泄漏，一部分信號又傳回遠端，產(chǎn)生線路回波，回波的存在會嚴重影響語音通信質(zhì)量。本文主要針對線路回波進行研究，設計并實現(xiàn)了滿足實用要求的基于FPGA平臺的回波消除器。 首先，對回波產(chǎn)生原理和目前幾種常用回波消除算法進行了分析，在研究自適應回波消除器的各個模塊，特別是深入分析各種自適應濾波算法和雙講檢測算法，綜合考慮各種算法的運算復雜度和性能的情況下，這里采用NLMS算法實現(xiàn)自適應回波消除器。針對傳統(tǒng)雙講檢測算法在近端語音幅度較低情況下容易產(chǎn)生誤判的情況，給出一種基于子帶濾波器組的改進雙講檢測算法。 本文首先使用C語言實現(xiàn)回波消除器的各個模塊，其中包括自適應濾波器、遠端檢測、雙講檢測、非線性處理和舒適噪聲產(chǎn)生模塊。經(jīng)過仿真測試，相關(guān)模塊算法能夠有效提高回波消除器性能。在此基礎上，本文使用硬件描述語言Veillog HDL，在QuartusⅡ和ModelSim軟件平臺上實現(xiàn)各功能模塊，并通過模塊級和系統(tǒng)級功能仿真以及時序仿真驗證，最終在現(xiàn)場可編程門陣列(Field Programmable Gate Arrav，F(xiàn)PGA)平臺上實現(xiàn)回波消除系統(tǒng)。本文詳細闡述了基于FPGA的設計流程與設計方法，并描述了自適應濾波器、基于分布式算法FIR濾波器、除法器和有限狀態(tài)機的設計過程。 根據(jù)ITU-T G.168標準提出的測試要求，本文塒基于FPGA設計實現(xiàn)的自適應回波消除系統(tǒng)進行大量主客觀測試。經(jīng)過測試，各項性能指標均達到或超過G.168標準的要求，具有良好的回波消除效果。
上傳時間： 2013-06-18
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本文主要研究了認知無線電頻譜感知功能的關(guān)鍵技術(shù)以及硬件實現(xiàn)方法。首先，提出了認知無線電頻譜感知功能的硬件實現(xiàn)框圖，包括射頻前端部分和數(shù)字信號處理部分，接著簡單介紹了射頻前端電路的功能與特性，最后重點介紹了數(shù)字信號處理部分的FPGA實現(xiàn)與驗證過程。 數(shù)字處理部分主要實現(xiàn)寬帶信號的短時傅立葉分析，將中頻寬帶數(shù)字信號通過基于多相濾波器組的下變頻模塊，實現(xiàn)并行多通道的數(shù)字下變頻，然后對每個信道進行重疊加窗處理，最后再做快速傅立葉分析(FFT)，從而得到信號的時頻關(guān)系。整個系統(tǒng)主要包括：延時抽取模塊、多相濾波器模塊、32點開關(guān)式流水線FFT模塊、滑動窗緩沖區(qū)、256點流水線FFT模塊等。 本設計采用Verilog HDL硬件描述語言進行設計，基于Xilinx公司的Virtex-4XC4VSX35芯片。整個系統(tǒng)采用全同步設計，可穩(wěn)定工作于200MHz，其分析帶寬高達65MHz，具有很高的使用價值。
上傳時間： 2013-06-13
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隨著GPS(Global Positioning System)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其全球性、全天候、低成本等特點使得GPS接收機的用戶數(shù)量大幅度增加，應用領(lǐng)域越來越廣。但由于定位過程中各種誤差源的存在，單機定位精度受到影響。目前常從兩個方面考慮減小誤差提高精度：①用高精度相位天線、差分技術(shù)等通過提高硬件成本獲取高精度；②針對誤差源用濾波算法從軟件方面實現(xiàn)精度提高。兩種方法中，后者相對于前者在滿足精度要求的前提下節(jié)約成本，而且便于系統(tǒng)融合，是應用于GPS定位的系統(tǒng)中更有前景的方法。但由于在系統(tǒng)中實現(xiàn)定位濾波算法需要時間，傳統(tǒng)CPU往往不能滿足實時性的要求，而FPGA以其快速并行計算越來越受到青睞。 本文在FPGA平臺上，根據(jù)“先時序后電路”的設計思想，由同步?jīng)]計方法以及自頂向下和自下而上的混合設計方法實現(xiàn)系統(tǒng)的總體設計。從GPS-OEM板輸出的定位信息的接收到定位結(jié)果的坐標變換，最終到kalman濾波遞推計算減小定位誤差，實現(xiàn)實時、快速、高精度的GPS定位信息采集處理系統(tǒng)，為GPS定位數(shù)據(jù)的處理方法做了新的嘗試，為基于FPGA的GPS嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎。具體工作如下： 基于FPGA設計了GPS定位數(shù)據(jù)的正確接收和顯示，以及經(jīng)緯度到平面坐標的投影變換。根掘GPS輸出信息標準和格式，通過串口接收模塊實現(xiàn)串口數(shù)掘的接收和經(jīng)緯度信息提取，并通過LCD實時顯示。在提取信息的同時將數(shù)據(jù)格式由ASCⅡ碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M制整數(shù)型，實現(xiàn)利用移位和加法運算達到代替乘法運算的效果，從而減少資源的利用率。在坐標轉(zhuǎn)換過程中，利用查找表的方法查找轉(zhuǎn)化時需要的各個參數(shù)值，并將該參數(shù)先轉(zhuǎn)為雙精度浮點小數(shù)，再進行坐標轉(zhuǎn)換。根據(jù)高斯轉(zhuǎn)化公式的規(guī)律將公式簡化成只涉及加法和乘法運算，以此簡化公式運算量，達到節(jié)省資源的目的。 卡爾曼濾波器的實現(xiàn)。首先分析了影響定位精度的各種誤差因素，將各種誤差因素視為一階馬爾科夫過程的總誤差，建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程、觀測方程和濾波方程，并基于分散濾波的思想進行卡爾曼濾波設計，并通過Matlab進行仿真。結(jié)果表明，本文設計的卡爾曼濾波器收斂性好，定位精度高、估計誤差小。在仿真基礎上，實現(xiàn)基于FPGA的卡爾曼濾波計算。在滿足實時性的基礎上，通過IP核、模塊的分時復用和樹狀結(jié)構(gòu)節(jié)省資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)卡爾曼濾波，達到提高數(shù)據(jù)精度的效果。 設計中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676為硬件平臺，采用Verilog HDL硬件描述語言實現(xiàn)，利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布線，一共使用44438個邏輯資源，時鐘頻率達到100MHZ以上，滿足實時性信號處理要求，在保證精度的前提下達到資源最優(yōu)。Modelsim仿真驗證了該設計的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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熟練掌握Verilog HDL的十大基本功
標簽： verilog
上傳時間： 2013-05-18
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