隨著我國(guó)工業(yè)和國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電網(wǎng)負(fù)荷急劇增加，特別是沖擊性、非線性負(fù)荷所占比重不斷加大，使得供電電壓發(fā)生波動(dòng)和閃變，嚴(yán)重影響著電網(wǎng)的電能質(zhì)量。根據(jù)國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)電磁兼容(EMC)標(biāo)準(zhǔn)IEC61000-3-7以及國(guó)標(biāo)GB12326-2000，電壓波動(dòng)和閃變己成為衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)。 電壓波動(dòng)和閃變作為衡量電能質(zhì)量的重要指標(biāo)，能更直接、迅速地反映出電網(wǎng)的供電質(zhì)量。然而，目前國(guó)內(nèi)還沒(méi)有很好的電壓波動(dòng)與閃變測(cè)量的數(shù)字信號(hào)處理方法。為此，論文在深入研究電壓波動(dòng)和閃變測(cè)量技術(shù)的基礎(chǔ)上，提出一種基于Simulink/DSP Builder的數(shù)字信號(hào)處理的FPGA設(shè)計(jì)方法，利用DSP Builder工具將Simulink的模型文件(．mdl)轉(zhuǎn)化成通用的硬件描述語(yǔ)言VHDL文件，避免了VHDL語(yǔ)言手動(dòng)編寫(xiě)系統(tǒng)的煩瑣過(guò)程，從而能夠?qū)⒏嗑杏谙到y(tǒng)算法的優(yōu)化上。該方法充分利用Matlab/Simulink系統(tǒng)建模的優(yōu)勢(shì)，同時(shí)也能夠發(fā)揮FPGA并行執(zhí)行速度快、測(cè)量精度高的優(yōu)點(diǎn)。 論文首先介紹了電壓波動(dòng)和閃變的基木概念、特征量，闡述了電壓波動(dòng)與閃變的測(cè)量原理，分析比較了現(xiàn)有測(cè)量方法和裝置的特點(diǎn)和優(yōu)劣。然后依據(jù)電壓波動(dòng)與閃變測(cè)量的IEC標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，在對(duì)電壓波動(dòng)與閃變測(cè)量模擬仿真的基礎(chǔ)上研究其數(shù)字化實(shí)現(xiàn)方法，即采用數(shù)字濾波的方式在Simulink/DSP Builder工具下設(shè)計(jì)電壓波動(dòng)與閃變測(cè)量系統(tǒng)的數(shù)字模型。同時(shí)在ModelSim SE6.1d軟件下進(jìn)行了系統(tǒng)功能仿真，并且在Altera公司的FPGA設(shè)計(jì)軟件QuartusⅡ6.0下進(jìn)行了系統(tǒng)時(shí)序仿真。 仿真結(jié)果表明，基于Simulink/DSP Builder窗口化的數(shù)字信號(hào)處理的FPGA設(shè)計(jì)方案，設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單、快捷高效，能夠滿足電壓波動(dòng)和閃變測(cè)量最初的系統(tǒng)設(shè)計(jì)要求，為進(jìn)一步從事電壓波動(dòng)和閃變測(cè)量研究提供了一種全新的設(shè)計(jì)理念，具有一定的理論與現(xiàn)實(shí)意義。
標(biāo)簽： FPGA 電壓波動(dòng) 測(cè)量
上傳時(shí)間： 2013-07-10
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隨著列車自動(dòng)化控制和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的發(fā)展，基于分布式控制系統(tǒng)的列車通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)TCN（IEC-61375）在現(xiàn)代高速列車上得到廣泛應(yīng)用。TCN協(xié)議將列車通信網(wǎng)絡(luò)分為絞線式列車總線WTB和多功能車輛總線MVB，其中WTB實(shí)現(xiàn)對(duì)開(kāi)式列車中的互聯(lián)車輛間的數(shù)據(jù)傳輸和通信，MVB實(shí)現(xiàn)車載設(shè)備的協(xié)同工作和互相交換信息。 本文介紹了國(guó)內(nèi)外列車通信網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展情況和各自優(yōu)勢(shì)，分析了MVB一類設(shè)備底層協(xié)議。研究利用FPGA實(shí)現(xiàn)MVB控制芯片MVBC，用ARM作為微處理器實(shí)現(xiàn)MVB一類設(shè)備的嵌入式解決方案。其中，在FPGA芯片中主要采用自頂向下的設(shè)計(jì)方法，RLT硬件描述語(yǔ)言實(shí)現(xiàn)MVB控制芯片MVBC一類設(shè)備的主要功能，包括幀編碼器、幀解碼器和邏輯接口單元。ARM主要完成了軟件程序的編寫(xiě)和實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的移植。在eCos實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)上，完成了驅(qū)動(dòng)和上層應(yīng)用程序，包括端口初始化、端口配置、幀收發(fā)指令和報(bào)文分析。 為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性，在設(shè)計(jì)的硬件平臺(tái)基礎(chǔ)上，搭建了MVB通信網(wǎng)絡(luò)的最小系統(tǒng)，對(duì)網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行系統(tǒng)功能測(cè)試。測(cè)試結(jié)果表明：設(shè)計(jì)方案正確，達(dá)到了設(shè)計(jì)的預(yù)期要求。
上傳時(shí)間： 2013-08-03
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PID算法自從問(wèn)世以來(lái)，一直受到廣泛的關(guān)注。隨著現(xiàn)代控制理論及智能控制技術(shù)的發(fā)展，PID算法也得到了長(zhǎng)足的發(fā)展。結(jié)合傳統(tǒng)的PID控制算法，針對(duì)特定的控制領(lǐng)域，出現(xiàn)了一些新的控制算法，模糊PID控制算法就是在此基礎(chǔ)上漸漸形成并凸顯其控制特色。 同時(shí)隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)場(chǎng)可編程邏輯器件FPGA的發(fā)展及其EDA技術(shù)的日漸成熟，為集成控制芯片開(kāi)拓了廣闊的發(fā)展空間。FPGA的發(fā)展為基于硬件的算法模塊的實(shí)現(xiàn)提供了可能性，同時(shí)節(jié)省了外圍的電路，使算法模塊的集成度大大提高。 本文針對(duì)當(dāng)前國(guó)內(nèi)外在算法研究方面的熱點(diǎn)問(wèn)題，對(duì)模糊PID算法進(jìn)行了深入的分析和研究。通過(guò)對(duì)汽輪機(jī)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)分析，對(duì)其進(jìn)行了數(shù)學(xué)建模。采用某汽輪機(jī)的實(shí)際設(shè)計(jì)運(yùn)行參數(shù)，利用Matlab仿真軟件，對(duì)該汽輪機(jī)的數(shù)學(xué)模型進(jìn)行了甩負(fù)荷動(dòng)態(tài)特性仿真。仿真結(jié)果表明，模糊PID可以更好地解決汽輪發(fā)電機(jī)組在甩負(fù)荷過(guò)程中由于機(jī)組轉(zhuǎn)子飛升量太大而導(dǎo)致危急保安裝置動(dòng)作，使得汽輪發(fā)電機(jī)組意外停機(jī)的問(wèn)題，能夠保證汽輪發(fā)電機(jī)組在意外甩負(fù)荷時(shí)機(jī)組正常的機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)。根據(jù)模糊控制理論的特點(diǎn)及EDA技術(shù)和FPGA可編程邏輯器件的發(fā)展現(xiàn)狀，提出了在FPGA上實(shí)現(xiàn)模糊PID算法的具體實(shí)現(xiàn)方案。在綜合分析算法特性的基礎(chǔ)上，選擇Altera公司生產(chǎn)的CycloneⅡ系列中的EP2C35F672C6作為目標(biāo)芯片，利用分層模塊化設(shè)計(jì)思想，在Altera公司提供的QuartusⅡ開(kāi)發(fā)環(huán)境中，利用原理圖設(shè)計(jì)輸入和VHDL設(shè)計(jì)輸入相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)了模糊PID控制算法，同時(shí)分別對(duì)實(shí)現(xiàn)的各個(gè)功能模塊和整個(gè)算法模塊進(jìn)行了功能時(shí)序仿真。根據(jù)仿真結(jié)果分析，該設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了的模糊PID控制功能。 該控制算法模塊的FPGA實(shí)現(xiàn)很好的避免了因CPU或者其它問(wèn)題導(dǎo)致算法程序跑飛、程序死循環(huán)、復(fù)位不可靠等問(wèn)題，提高了控制的可靠性。同時(shí)加強(qiáng)了模塊的通用性，減少了系統(tǒng)硬件開(kāi)發(fā)周期，節(jié)省了外圍設(shè)備的電路，降低了設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)成本。
上傳時(shí)間： 2013-07-21
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本文完成了對(duì)MIPS-CPU的指令集確定，流水線與架構(gòu)設(shè)計(jì)，代碼編寫(xiě)，并且在x86計(jì)算機(jī)上搭建了稱為gccmips_elf的仿真系統(tǒng)，完成了對(duì)MIPS-CPU硬件系統(tǒng)的模擬仿真，最終完成FPGA芯片的下載與實(shí)現(xiàn)。 @@ 本文完成了包含34條指令的MIPS-CPU指令集的制定，完成了整個(gè)MIPS-CPU的架構(gòu)設(shè)計(jì)與5級(jí)流水線級(jí)數(shù)的確定。制定了整個(gè)CPU的主控制模塊的狀態(tài)轉(zhuǎn)移圖；根據(jù)MIPS-CPU的指令集的模式，完成了對(duì)不同模式下的指令的分析，給出了相應(yīng)的取指，譯碼，產(chǎn)生新的程序存儲(chǔ)器尋址地址，執(zhí)行，數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器與寄存器文件回寫(xiě)的控制信號(hào)，完成取指令模塊，譯碼模塊，執(zhí)行模塊，數(shù)據(jù)回寫(xiě)等模塊代碼的編寫(xiě)，從而完成了流水線模塊的代碼設(shè)計(jì)。 @@ 重點(diǎn)分析了由于流水線設(shè)計(jì)而引入的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)，分析了在不同流水線階段可能存在的競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)，對(duì)引起競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的原因進(jìn)行了確定，并通過(guò)增加一些電路邏輯來(lái)避免競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的發(fā)生，完成了競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)檢測(cè)電路模塊以及數(shù)據(jù)回寫(xiě)前饋電路模塊的代碼編寫(xiě)，從而解決了競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)的問(wèn)題，使設(shè)計(jì)的5級(jí)流水線得以暢順實(shí)現(xiàn)。 @@ 完成了MIPS-CPU的仿真系統(tǒng)平臺(tái)的搭建，該仿真器用來(lái)對(duì)應(yīng)用程序進(jìn)行編譯，鏈接與執(zhí)行，生成相應(yīng)匯編語(yǔ)言程序以及向量文件(16進(jìn)制機(jī)器碼)；并且同時(shí)產(chǎn)生相關(guān)的Modelsim仿真，及Quartus II下載驗(yàn)證的文件。本設(shè)計(jì)利用該仿真系統(tǒng)來(lái)評(píng)估設(shè)計(jì)的MIPS-CPU的硬件系統(tǒng)，模擬仿真結(jié)果證明本文設(shè)計(jì)的MIPS-CPU可以實(shí)現(xiàn)正常功能。本論文課題的研究成功對(duì)今后從事專用RISC-CPU設(shè)計(jì)的同行提供了有益的參考。 @@ 最終將設(shè)計(jì)的MIPS-CPU下載到ALTERA公司的FPGA-EP1C6Q240芯片，并且借助ALTERA公司提供的Quartus II軟件進(jìn)行了編譯與驗(yàn)證，對(duì)設(shè)計(jì)的MIPS-CPU的資源使用，關(guān)鍵路徑上的時(shí)序，布線情況進(jìn)行了分析，最終完成各個(gè)指標(biāo)的檢查，并且借助Quartus II軟件內(nèi)嵌的Signal Tap軟件進(jìn)行軟硬件聯(lián)合調(diào)試，結(jié)果表明設(shè)計(jì)的MIPS-CPU功能正常，滿足約束，指標(biāo)正確。 @@關(guān)鍵詞 MIPS；流水線；競(jìng)爭(zhēng)與冒險(xiǎn)；仿真器；FPGA
上傳時(shí)間： 2013-07-31
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調(diào)整視頻圖像的分辨率需要視頻縮放技術(shù)。如果圖像縮放技術(shù)的處理速度達(dá)到實(shí)時(shí)性要求就可以應(yīng)用于視頻縮放。 傳統(tǒng)圖像縮放技術(shù)利用插值核函數(shù)對(duì)已有像素點(diǎn)進(jìn)行插值重建還原圖像。本文介紹了圖像插值的理論基礎(chǔ)一采樣定理，并對(duì)理想重建函數(shù)Sinc函數(shù)進(jìn)行了討論。本文介紹了常用的線性圖像插值技術(shù)及像素填充、自適應(yīng)插值和小波域圖像縮放等技術(shù)。然后，本文討論了分級(jí)線性插值算法的思想，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了FPGA上的分級(jí)雙三次算法。最后本文對(duì)各種算法的縮放效果進(jìn)行了分析和討論。 本文在分析現(xiàn)有視頻縮放算法基礎(chǔ)之上，提出了分級(jí)線性插值算法，并應(yīng)用在簡(jiǎn)化線性插值算法中。分級(jí)線性插值算法以犧牲一定的計(jì)算精度為代價(jià)，用查找表代替乘法計(jì)算，降低了算法復(fù)雜度。本文設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了分級(jí)雙三次插值算法，詳細(xì)說(shuō)明了板上系統(tǒng)的模塊結(jié)構(gòu)。最后本文將分級(jí)線性插值算法與原線性插值算法效果圖進(jìn)行比較，比較結(jié)果顯示分級(jí)插值算法與原算法誤差較小，在放大比例較小時(shí)可以取代原算法。結(jié)果證明分級(jí)雙三次線性插值算法的FPGA實(shí)現(xiàn)能夠滿足額定幀頻，可以進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻縮放。
標(biāo)簽： FPGA 實(shí)時(shí)視頻 算法研究
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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煙葉烘烤是煙葉生產(chǎn)中一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)，為保證煙葉烘烤的質(zhì)量，需要有效的控制溫度和濕度讓其按照“三段式”工藝曲線進(jìn)行變化。本文通過(guò)對(duì)三段式工藝的分析，構(gòu)建了以FPGA為控制核心，采用數(shù)字式溫濕度傳感器進(jìn)行溫濕度測(cè)量的烤煙自動(dòng)控制系統(tǒng)。 整個(gè)系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)是基于CYCLONEⅡ系列的FPGA器件EP2C8Q208C8進(jìn)行的。同時(shí)對(duì)系統(tǒng)的配置電路、驅(qū)動(dòng)電路、顯示控制電路、語(yǔ)音提示和溫濕度測(cè)量電路進(jìn)行了設(shè)計(jì)，并給出了各個(gè)模塊的電路原理圖。由于溫濕度測(cè)量是系統(tǒng)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的重要部分，所以本文重點(diǎn)討論了溫度傳感器DS18820和濕度傳感器HS1101的性能特點(diǎn)、工作原理、處理次序和設(shè)計(jì)流程。針對(duì)煙葉烘烤過(guò)程中烤房溫濕度的測(cè)量和控制中，存在的強(qiáng)時(shí)變、大時(shí)滯、非線性的問(wèn)題，采用了模糊控制算法進(jìn)行控制，并給出了模糊控制器設(shè)計(jì)的方法。另外，為方便用戶調(diào)用煙葉烘烤中經(jīng)驗(yàn)曲線，提出了使用EEPROM對(duì)烘烤經(jīng)驗(yàn)曲線參數(shù)進(jìn)行處理。而且討論了如何通過(guò)I2C總線與EEPROM進(jìn)行讀寫(xiě)操作進(jìn)而實(shí)現(xiàn)參數(shù)的保存和讀取。系統(tǒng)的測(cè)試結(jié)果表明烤煙自動(dòng)控制系統(tǒng)基本上達(dá)到了實(shí)際的要求，具有一定的先進(jìn)性。
標(biāo)簽： FPGA 自動(dòng)控制系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)的發(fā)展已經(jīng)有二十多年，從最初的1200門(mén)發(fā)展到了目前數(shù)百萬(wàn)門(mén)至上千萬(wàn)門(mén)的單片F(xiàn)PGA芯片。現(xiàn)在，F(xiàn)PGA已廣泛地應(yīng)用于通信、消費(fèi)類電子和車用電子類等領(lǐng)域，但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)基本上是國(guó)外品牌的天下。 在高密度FPGA中，芯片上時(shí)鐘分布質(zhì)量變的越來(lái)越重要，時(shí)鐘延遲和時(shí)鐘偏差已成為影響系統(tǒng)性能的重要因素。目前，為了消除FPGA芯片內(nèi)的時(shí)鐘延遲，減小時(shí)鐘偏差，主要有利用延時(shí)鎖相環(huán)(DLL)和鎖相環(huán)(PLL)兩種方法，而其各自又分為數(shù)字設(shè)計(jì)和模擬設(shè)計(jì)。雖然用模擬的方法實(shí)現(xiàn)的DLL所占用的芯片面積更小，輸出時(shí)鐘的精度更高，但從功耗、鎖定時(shí)間、設(shè)計(jì)難易程度以及可復(fù)用性等多方面考慮，我們更愿意采用數(shù)字的方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。 本論文是以Xilinx公司Virtex-E系列FPGA為研究基礎(chǔ)，對(duì)全數(shù)字延時(shí)鎖相環(huán)(DLL)電路進(jìn)行分析研究和設(shè)計(jì)，在此基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的模塊電路。 本文作者在一年多的時(shí)間里，從對(duì)電路整體功能分析、邏輯電路設(shè)計(jì)、晶體管級(jí)電路設(shè)計(jì)和仿真以及最后對(duì)設(shè)計(jì)好的電路仿真分析、電路的優(yōu)化等做了大量的工作，通過(guò)比較DLL與PLL、數(shù)字DLL與模擬DLL，深入的分析了全數(shù)字DLL模塊電路組成結(jié)構(gòu)和工作原理，設(shè)計(jì)出了符合指標(biāo)要求的全數(shù)字DLL模塊電路，為開(kāi)發(fā)自我知識(shí)產(chǎn)權(quán)的FPGA奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 本文先簡(jiǎn)要介紹FPGA及其時(shí)鐘管理技術(shù)的發(fā)展，然后深入分析對(duì)比了DLL和PLL兩種時(shí)鐘管理方法的優(yōu)劣。接著詳細(xì)論述了DLL模塊及各部分電路的工作原理和電路的設(shè)計(jì)考慮，給出了全數(shù)字DLL整體架構(gòu)設(shè)計(jì)。最后對(duì)DLL整體電路進(jìn)行整體仿真分析，驗(yàn)證電路功能，得出應(yīng)用參數(shù)。在設(shè)計(jì)中，用Verilog-XL對(duì)部分電路進(jìn)行數(shù)字仿真，Spectre對(duì)進(jìn)行部分電路的模擬仿真，而電路的整體仿真工具是HSIM。 本設(shè)計(jì)采用TSMC0.18μmCMOS工藝庫(kù)建模，設(shè)計(jì)出的DLL工作頻率范圍從25MHz到400MHz，工作電壓為1.8V，工作溫度為-55℃～125℃，最大抖動(dòng)時(shí)間為28ps，在輸入100MHz時(shí)鐘時(shí)的功耗為200MW，達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的相應(yīng)指標(biāo)。最后完成了輸出電路設(shè)計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)時(shí)鐘占空比調(diào)節(jié)，2倍頻，以及1.5、2、2.5、3、4、5、8、16時(shí)鐘分頻等時(shí)鐘頻率合成功能。
標(biāo)簽： FPGA 全數(shù)字 延時(shí)
上傳時(shí)間： 2013-06-10
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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(shì)，接收機(jī)數(shù)字化是電子系統(tǒng)數(shù)字化中的一項(xiàng)重要內(nèi)容，對(duì)數(shù)字化接收機(jī)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(jī)的實(shí)現(xiàn)已經(jīng)成為可能。本文研究了一種基于FPGA的軟件無(wú)線電數(shù)字接收平臺(tái)的設(shè)計(jì)，并著重研究了其中數(shù)字中頻處理單元的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)。FPGA器件具有設(shè)計(jì)靈活、開(kāi)發(fā)周期短和開(kāi)發(fā)成本低等優(yōu)點(diǎn)，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(jì)，對(duì)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(shí)時(shí)處理的系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)有很大的優(yōu)勢(shì)。 本文首先首先分析了軟件無(wú)線電當(dāng)前的發(fā)展趨勢(shì)及技術(shù)現(xiàn)狀，針對(duì)存在的處理速度跟不上的DSP瓶頸問(wèn)題，提出了中頻軟件無(wú)線電的FPGA實(shí)現(xiàn)方案。本文以FPGA實(shí)現(xiàn)為重點(diǎn)，在深入分析軟件無(wú)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(wú)線電數(shù)字接收平臺(tái)兩大模塊的FPGA實(shí)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(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，首先對(duì)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(shí)現(xiàn)，其頻率分辨率高，靈活，易于實(shí)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(duì)積分梳狀濾波器(CIC)本文采用了Hogenaur“剪除”理論對(duì)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(yùn)行速率。對(duì)FIR濾波器和半帶濾波器采用了(DA)分布式算法，它的運(yùn)行速度只與數(shù)據(jù)的寬度有關(guān)，只有加減法運(yùn)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(yùn)算時(shí)間，實(shí)現(xiàn)了高效的實(shí)時(shí)處理。對(duì)數(shù)字調(diào)制解調(diào)模塊，重點(diǎn)研究和完成了2ASK和2FSK的調(diào)制解調(diào)的FPGA實(shí)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(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行了Matlab仿真，驗(yàn)證了系統(tǒng)設(shè)計(jì)思想的正確性。在系統(tǒng)各個(gè)關(guān)鍵模塊的設(shè)計(jì)過(guò)程中，都是先依據(jù)一定的設(shè)計(jì)指標(biāo)進(jìn)行verilog編程，然后再在Quartus軟件中編譯，時(shí)序仿真測(cè)試，并與Matlab仿真結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，驗(yàn)證設(shè)計(jì)的正確性。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無(wú)線電 數(shù)字接收機(jī)
上傳時(shí)間： 2013-05-18
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數(shù)字圖像通信的最廣泛的應(yīng)用就是數(shù)字電視廣播系統(tǒng)，與以往的模擬電視業(yè)務(wù)相比，數(shù)字電視在節(jié)省頻譜資源、提高節(jié)目質(zhì)量方面帶來(lái)了一場(chǎng)新的革命，而與此對(duì)應(yīng)的DVB（Digital Video Broadcasting）標(biāo)準(zhǔn)的建立更是加速了數(shù)字電視廣播系統(tǒng)的大規(guī)模應(yīng)用。DVB標(biāo)準(zhǔn)選定MPEG—2標(biāo)準(zhǔn)作為音頻及視頻的編碼壓縮方式，隨后對(duì)MPEG—2碼流進(jìn)行打包形成TS流（transport stream），進(jìn)行多個(gè)傳輸流復(fù)用，最后通過(guò)不同媒介進(jìn)行傳輸。在DVB標(biāo)準(zhǔn)的傳輸系統(tǒng)中，無(wú)論是衛(wèi)星傳輸，電纜傳輸還是地面?zhèn)鬏敚瑸榱吮Ｕ蠄D像質(zhì)量，使數(shù)字節(jié)目在傳輸過(guò)程中避免出現(xiàn)因受到各種信道噪聲干擾而出現(xiàn)失真的現(xiàn)象，都采用了信道編碼的方式來(lái)保護(hù)傳輸數(shù)據(jù)。信道編碼是數(shù)字通信系統(tǒng)中一個(gè)必需的、重要的環(huán)節(jié)。 信道編碼設(shè)計(jì)方案的優(yōu)劣決定了DVB系統(tǒng)的成功與否，本文重點(diǎn)研究了DVB系統(tǒng)中的信道編碼算法及其FPGA實(shí)現(xiàn)方案，主要進(jìn)行了如下幾項(xiàng)工作： 1）介紹了DVB系統(tǒng)信道編碼的基本概念及特點(diǎn)，深入研究了DVB標(biāo)準(zhǔn)中信道編碼部分的關(guān)鍵技術(shù)，并針對(duì)每個(gè)信道編碼模塊進(jìn)行工作原理分析、算法分析。 2）根據(jù)DVB信道編碼的特點(diǎn)，重點(diǎn)對(duì)信道編碼中四個(gè)模塊，包括擾碼、RS編碼、卷積交織編碼和卷積編碼的FPGA硬件實(shí)現(xiàn)算法進(jìn)行了比較詳細(xì)的分析，并闡述了每個(gè)模塊及QPSK調(diào)制的設(shè)計(jì)方案及實(shí)現(xiàn)模塊功能的程序流程。 3）在RS（204，188）編碼過(guò)程中，利用有限域常數(shù)乘法器的特點(diǎn)，對(duì)編碼器進(jìn)行了優(yōu)化，在很大程度上提高了編碼效率，卷積交織器部分采用RAM移位法，實(shí)現(xiàn)起來(lái)更為簡(jiǎn)單且節(jié)省了FPGA器件內(nèi)部資源。 4）設(shè)計(jì)以Altera公司的QuartusⅡ?yàn)殚_(kāi)發(fā)平臺(tái)，利用FPGA芯片EP1C6Q240C8完成了信道編碼各模塊及QPSK調(diào)制的硬件實(shí)現(xiàn)，通過(guò)Verilog HDL描述和時(shí)序仿真來(lái)驗(yàn)證算法的可行性，并給出系統(tǒng)設(shè)計(jì)中減少毛刺的方法，使系統(tǒng)更為穩(wěn)定。最終的系統(tǒng)仿真結(jié)果表明該系統(tǒng)工作穩(wěn)定，達(dá)到了DVB系統(tǒng)信道編碼設(shè)計(jì)的要求。
上傳時(shí)間： 2013-06-26
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可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)兼具通用處理器(General-Purpose Processor，GPP)和專用集成電路(Application Specific Integr—ated Circuits，ASIC)的特點(diǎn)，既可以提供硬件高速的特性，又具有軟件可以重新配置的特性。而動(dòng)態(tài)部分可重構(gòu)技術(shù)是可重構(gòu)計(jì)算技術(shù)的最新進(jìn)展之一。該技術(shù)的要點(diǎn)就是在系統(tǒng)正常工作的情況下，修改部分模塊的功能，而系統(tǒng)其它模塊能夠照常運(yùn)行，這樣既節(jié)約硬件資源，又增強(qiáng)了系統(tǒng)靈活性。 可重構(gòu)SoC既可以在處理器上進(jìn)行編程又可以改變FPGA內(nèi)部的硬件結(jié)構(gòu)，這使得SoC系統(tǒng)既具有處理器善于控制和運(yùn)算的特點(diǎn)，又具FPGA靈活的重構(gòu)特點(diǎn)；由于處理器和FPGA硬件是在同一塊硅片上，使得它們之間的通信寬帶大大提高，這種平臺(tái)很適合于容錯(cuò)算法的實(shí)現(xiàn)。 本文基于863計(jì)劃項(xiàng)目；動(dòng)態(tài)重構(gòu)計(jì)算機(jī)的可信實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)研究應(yīng)用于惡劣環(huán)境中FPGA自我容錯(cuò)的體系結(jié)構(gòu)，提出了一套完整的SoC系統(tǒng)的容錯(cuò)設(shè)計(jì)方案，并研究其實(shí)現(xiàn)技術(shù)，設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的硬件平臺(tái)和軟件算法，并驗(yàn)證成功。 論文取得了如下的創(chuàng)新性研究成果： 1、設(shè)計(jì)了實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù)的硬件平臺(tái)，包括高性能的FPGA(內(nèi)含入式處理器PowcrPC)、PROM、SRAM、FLASH、串口通信等硬件模塊。 2、說(shuō)明了動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù)的設(shè)計(jì)規(guī)范和設(shè)計(jì)流程，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)重構(gòu)技術(shù)。 3、提出了一種基于動(dòng)態(tài)重構(gòu)實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)的方法，不需要外部處理器干預(yù)，由嵌入式處理器負(fù)責(zé)管理整個(gè)過(guò)程。 4、設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了嵌入式處理器運(yùn)行時(shí)需要的軟件，主要有兩個(gè)功能，首先是從CF卡中讀入重構(gòu)所需的配置文件，并將配置文件寫(xiě)進(jìn)FPGA內(nèi)部的配置存儲(chǔ)器中，改變FPGA內(nèi)部的功能。其次，是實(shí)現(xiàn)容錯(cuò)技術(shù)的算法。
標(biāo)簽： FPGA 動(dòng)態(tài) 容錯(cuò)技術(shù)
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