本文探索了自主系統(tǒng)CPU設(shè)計方法和經(jīng)驗，同時對80C51產(chǎn)品進行了必要的改進。 文章采用XILINX公司的Virtex-ⅡPro系列FPGA芯片，在相關(guān)EDA軟件平臺的支持下進行基于FPGA的8051芯片的設(shè)計。在已公開的8051源代碼的基礎(chǔ)上，對其中的程序存儲器、指令存儲器做了較大幅度的修改，增加了定時器、串行收發(fā)器的軟件編寫，VerilogHDL語句共6000余行(見附錄光盤)。在設(shè)計中筆者特別的注意了源代碼中組合邏輯循環(huán)的去除，時序設(shè)計中合理確定建立時間和保持時間，保證了工作頻率的提高(工作頻率由12MHz提高到約30MHz)，串行收發(fā)器的下載實驗驗證了該模塊頻率的提高。對設(shè)計高頻CPU提供了有益的借鑒。本文利用Modelsim進行了功能仿真和后仿真，利用Synplify進行了綜合，仿真和綜合結(jié)果達到了設(shè)計的預(yù)期要求，并為下載和組成系統(tǒng)作了準(zhǔn)備工作(設(shè)計了外圍電路的PCB板圖)。
上傳時間： 2013-06-28
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本文提出一種基于PC104嵌入式工業(yè)控制計算機與現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)的PCB測試機的硬件控制系統(tǒng)設(shè)計方案。方案中設(shè)計高效高壓控制電路，實現(xiàn)測試電壓與測試電流的精確數(shù)字控制。選用雙高壓電子開關(guān)形式代替高壓模擬電子開關(guān)，大幅度提高測試電壓。采用多電源方式在低控制電壓下實現(xiàn)對高壓電子開關(guān)的控制。設(shè)計高速信號處理電路對測試信號進行處理，從硬件上提高系統(tǒng)測試速度。 本設(shè)計中選用Altera公司的現(xiàn)場可編程器(FPGA)EP1K50，利用EDA設(shè)計工具Synplify、Modelsim、QuartusⅡ以及Verilog硬件描述語言完成了控制系統(tǒng)的硬件設(shè)計及調(diào)試，解決了由常規(guī)電路難以實現(xiàn)的問題。
標(biāo)簽： FPGA 電路板 測試機 硬件設(shè)計
上傳時間： 2013-06-04
上傳用戶：lizhen9880
隨著移動終端、多媒體、Internet網(wǎng)絡(luò)、通信，圖像掃描技術(shù)的發(fā)展，以及人們對圖象分辨率，質(zhì)量要求的不斷提高，用軟件壓縮難以達到實時性要求，而且會帶來因傳輸大量原始圖象數(shù)據(jù)帶來的帶寬要求，因此采用硬件實現(xiàn)圖象壓縮已成為一種必然趨勢。而熵編碼單元作為圖像變換，量化后的處理環(huán)節(jié)，是圖像壓縮中必不可少的部分。研究熵編解碼器的硬件實現(xiàn)，具有廣闊的應(yīng)用背景。本文以星載視頻圖像壓縮的硬件實現(xiàn)項目為背景，對熵編碼器和解碼器的硬件實現(xiàn)進行探討，給出了并行熵編碼和解碼器的實現(xiàn)方案。熵編解碼器中的難點是huffman編解碼器的實現(xiàn)。在設(shè)計并行huffman編碼方案時通過改善Huffman編碼器中變長碼流向定長碼流轉(zhuǎn)換時的控制邏輯,避免了因數(shù)據(jù)處理不及時造成數(shù)據(jù)丟失的可能性，從而保證了編碼的正確性。而在實現(xiàn)并行的huffman解碼器時，解碼算法充分利用了規(guī)則化碼書帶來的碼字的單調(diào)性，及在特定長度碼字集內(nèi)碼字變化的連續(xù)性，將并行解碼由模式匹配轉(zhuǎn)換為算術(shù)運算，提高了存儲器的利用率、系統(tǒng)的解碼效率和速度。在實現(xiàn)并行huffman編碼的基礎(chǔ)上，結(jié)合針對DC子帶的預(yù)測編碼，針對直流子帶的游程編碼，能夠?qū)D像壓縮系統(tǒng)中經(jīng)過DWT變換，量化，掃描后的數(shù)據(jù)進行正確的編碼。同時，在并行huffman解碼基礎(chǔ)上的熵解碼器也可以解碼出正確的數(shù)據(jù)提供給解碼系統(tǒng)的后續(xù)反量化模塊，進一步處理。在本文介紹的設(shè)計方案中，按照自頂向下的設(shè)計方法，對星載圖像壓縮系統(tǒng)中的熵編解碼器進行分析，進而進行邏輯功能分割及模塊劃分，然后分別實現(xiàn)各子模塊，并最終完成整個系統(tǒng)。在設(shè)計過程中，用高級硬件描述語言verilogHDL進行RTL級描述。利用了Altera公司的QuartusII開發(fā)平臺進行設(shè)計輸入、編譯、仿真，同時還采用modelsim仿真工具和symplicity的綜合工具，驗證了設(shè)計的正確性。通過系統(tǒng)波形仿真和下板驗證熵編碼器最高頻率可以達到127M，在62.5M的情況下工作正常。而熵解碼器也可正常工作在62.5M，吞吐量可達到2500Mbps，也能滿足性能要求。仿真驗證的結(jié)果表明：設(shè)計能夠滿足性能要求，并具有一定的使用價值。
上傳時間： 2013-05-19
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逆變控制器的發(fā)展經(jīng)歷從分立元件的模擬電路到以專用微處理芯片（DSP/MCU）為核心的電路系統(tǒng)，并從數(shù)模混合電路過渡到純數(shù)字控制的歷程。但是，通用微處理芯片是為一般目的而設(shè)計，存在一定局限。為此，近幾年來逆變器專用控制芯片（ASIC）實現(xiàn)技術(shù)的研究越來越受到關(guān)注，已成為逆變控制器發(fā)展的新方向之一。本文利用一個成熟的單相電壓型PWM逆變器控制模型，圍繞逆變器專用控制芯片ASIC的實現(xiàn)技術(shù)，依次對專用芯片的系統(tǒng)功能劃分，硬件算法，全系統(tǒng)的硬件設(shè)計及優(yōu)化，流水線操作和并行化，芯片運行穩(wěn)定性等問題進行了初步研究。首先引述了單相電壓型PWM逆變器連續(xù)時間和離散時間的數(shù)學(xué)模型，以及基于極點配置的單相電壓型PWM逆變器電流內(nèi)環(huán)電壓外環(huán)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)的設(shè)計過程，同時給出了仿真結(jié)果，仿真表明此系統(tǒng)具有很好的動、靜態(tài)性能，并且具有自動限流功能，提高了系統(tǒng)的可靠性。緊接著分析了FPGA器件的特征和結(jié)構(gòu)。在給出本芯片應(yīng)用目標(biāo)的基礎(chǔ)上，制定了FPGA目標(biāo)器件的選擇原則和芯片的技術(shù)規(guī)格，完成了器件選型及相關(guān)的開發(fā)環(huán)境和工具的選取。然后系統(tǒng)闡述了復(fù)雜FPGA設(shè)計的設(shè)計方法學(xué)，詳細(xì)介紹了基于FPGA的ASIC設(shè)計流程，概要介紹了僅使用QuartusII的開發(fā)流程，以及Modelsim、SynplifyPro、QuartusII結(jié)合使用的開發(fā)流程。在此基礎(chǔ)上，進行了芯片系統(tǒng)功能劃分，針對：DDS標(biāo)準(zhǔn)正弦波發(fā)生器，電壓電流雙環(huán)控制算法單元，硬件PI算法單元，SPWM產(chǎn)生器，三角波發(fā)生器，死區(qū)控制器，數(shù)據(jù)流/控制流模塊等逆變器控制硬件算法/控制單元，研究了它們的硬件算法，完成了模塊化設(shè)計。分析了全數(shù)字鎖相環(huán)的結(jié)構(gòu)和模型，以此為基礎(chǔ)，設(shè)計了一種應(yīng)用于逆變器的，用比例積分方法替代傳統(tǒng)鎖相系統(tǒng)中的環(huán)路濾波，用相位累加器實現(xiàn)數(shù)控振蕩器（DCO）功能的高精度二階全數(shù)字鎖相環(huán)（DPLL）。分析了“流水線操作”等設(shè)計優(yōu)化問題，并針對逆變器控制系統(tǒng)中，控制系統(tǒng)算法呈多層結(jié)構(gòu)，且層與層之間還有數(shù)據(jù)流聯(lián)系，其執(zhí)行順序和數(shù)據(jù)流的走向較為復(fù)雜，不利于直接采用流水線技術(shù)進行設(shè)計的特點，提出一種全新的“分層多級流水線”設(shè)計技術(shù)，有效地解決了復(fù)雜控制系統(tǒng)的流水線優(yōu)化設(shè)計問題。本文最后對芯片運行穩(wěn)定性等問題進行了初步研究。指出了設(shè)計中的“競爭冒險”和飽受困擾之苦的“亞穩(wěn)態(tài)”問題，分析了產(chǎn)生機理，并給出了常用的解決措施。
上傳時間： 2013-05-28
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數(shù)字識別系統(tǒng)源代碼 使用說明 第一步：訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)。使用訓(xùn)練樣本進行訓(xùn)練。（此程序中也可以不訓(xùn)練，因為筆者已經(jīng)將訓(xùn)練好的網(wǎng)絡(luò)參數(shù)保存起來了，讀者使用時可以直接識別） 第二步：識別。首先，打開圖像（256色）；再次，進行歸一化處理，點擊“一次性處理”；最后，點擊“R”或者使用菜單找到相應(yīng)項來進行識別。識別的結(jié)果顯示在屏幕上，同時也輸出到文件result.txt中。 該系統(tǒng)的識別率一般情況下為90%。 此外，也可以單獨對打開的圖片一步一步進行圖像預(yù)處理工作，但要注意，每一步工作只能執(zhí)行一遍，而且要按順序執(zhí)行。 具體步驟為：“256色位圖轉(zhuǎn)為灰度圖”－“灰度圖二值化”－“去噪”－“傾斜校正”－“分割”－“標(biāo)準(zhǔn)化尺寸”－“緊縮重排”。 注意，待識別的圖片要與win.dat和whi.dat位于同一目錄，這兩文件保存訓(xùn)練后網(wǎng)絡(luò)的權(quán)值參數(shù)。
上傳時間： 2013-06-25
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在通信系統(tǒng)中，人們一直致力于信息傳輸?shù)挠行院涂煽啃缘难芯浚诺兰m錯編碼技術(shù)一直是人們研究的重點。1993年，Turbo碼的提出，以其接近Shannon極限的優(yōu)異的譯碼性能在編碼界引起了轟動，并成為研究糾錯編碼的熱點課題。經(jīng)過十幾年的研究和發(fā)展，目前，Turbo碼已經(jīng)走向了實用化的道路，如何用硬件實現(xiàn)有效的Turbo碼編譯碼器成為了人們研究的重點。 論文以基于FPGA實現(xiàn)Turbo碼譯碼器為研究目標(biāo)，首先分析了Turbo碼的基本編譯碼原理和3GPP標(biāo)準(zhǔn)的Turbo碼編碼結(jié)構(gòu)和交織算法。然后重點分析了MAP譯碼算法，Log-MAP譯碼算法和：Max-Log-MAP譯碼算法，并對三種譯碼算法進行了詳細(xì)的理論推導(dǎo)和計算復(fù)雜度的定量分析比較，對影響Turbo碼譯碼性能的主要因素進行了MATLB仿真分析。 論文在深入分析比較上述三種譯碼算法的基礎(chǔ)之上，選擇Max-Log-MAP譯碼算法進行了Turbo碼譯碼器的FPGA設(shè)計實現(xiàn)。主要針對FPGA實現(xiàn)的數(shù)據(jù)量化、定點數(shù)據(jù)表示方式、Max-Log-MAP算法子譯碼器關(guān)鍵運算單元的FPGA設(shè)計和基于3GPP標(biāo)準(zhǔn)的Turbo碼譯碼器的內(nèi)交織的FPGA設(shè)計進行了深入研究，完成了固定譯碼長度的Turbo碼譯碼器的FPGA設(shè)計實現(xiàn)，并利用ModelSim和MATLAB分別對譯碼器進行了功能時序驗證和FPGA定點仿真測試。
上傳時間： 2013-07-09
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2000年10月2日，美國國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究所宣布采用Rijndael算法作為高級加密標(biāo)準(zhǔn)，并于2002年5月26日正式生效，AES算法將在今后很長一段時間內(nèi)，在信息安全中扮演重要角色。因此，對AES算法實現(xiàn)的研究就成為了國內(nèi)外的熱點，會在信息安全領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。用FPGA實現(xiàn)AES算法具有快速、靈活、開發(fā)周期短等優(yōu)點。 本論文就是針對AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中的優(yōu)化實現(xiàn)問題，在深入分析了AES算法的整體結(jié)構(gòu)、基本變換以及加、解密流程的基礎(chǔ)上，對AES算法的加、解密系統(tǒng)的FPGA優(yōu)化設(shè)計進行了研究。主要內(nèi)容為： 1．確定了實現(xiàn)方案以及關(guān)鍵技術(shù)，在比較了常用的結(jié)構(gòu)后，采用了適合高速并行實現(xiàn)AES加、解密算法的結(jié)構(gòu)——內(nèi)外混合的流水線結(jié)構(gòu)，并給出了總體的設(shè)計框圖。由于流水線結(jié)構(gòu)不適用于反饋模式，為了達到較高的運算速度，該系統(tǒng)使用的是電碼本模式(ECB)的工作方式； 2．對各個子模塊的設(shè)計分別予以詳細(xì)分析，結(jié)合算法本身和FPGA的特點，采用查表法優(yōu)化處理了字節(jié)代換運算，列混合運算和密鑰擴展運算。同時，考慮到應(yīng)用環(huán)境的不同，本設(shè)計支持?jǐn)?shù)據(jù)分組為128比特，密鑰長度為128比特、192比特以及256比特三種模式下的AES算法加、解密過程。完成了AES加、解密算法在同一片F(xiàn)PGA中實現(xiàn)的這個系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計； 3．利用QLJARTUSII開發(fā)工具進行代碼的編寫工作和綜合編譯工作，在 MODELSIM中進行仿真并給出仿真結(jié)果，給出了各個模塊和整個設(shè)計的仿真測試結(jié)果； 4．和其他類似的設(shè)計做了橫向?qū)Ρ龋贸鼋Y(jié)論：本設(shè)計在保證了速度的基礎(chǔ)上實現(xiàn)了資源和速度的均衡，在性能上具有較大的優(yōu)勢。
上傳時間： 2013-05-25
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結(jié)合視頻壓縮的理論以及IP核設(shè)計中對于仿真驗證的要求,本文設(shè)計了視頻壓縮IP核FPGA仿真驗證平臺.其硬件子平臺以Xilinx公司XC2V3000為核心,針對視頻壓縮IP核應(yīng)用仿真要求設(shè)計外圍電路,構(gòu)建一個視頻壓縮IP核的硬件仿真原型,采用運行于上位機上的控制和驅(qū)動軟件作為軟件解碼子平臺.同時還設(shè)計了完全獨立于硬件之外的ModelSim軟件仿真驗證平臺.以FPGA仿真驗證平臺為載體,本文設(shè)計了基于H.263協(xié)議的視頻壓縮IP核.經(jīng)過ModelSim下的軟件平臺仿真調(diào)試與硬件平臺調(diào)試相結(jié)合的手段,作者完成了視頻壓縮IP核的仿真驗證.
上傳時間： 2013-05-31
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卷積碼是無線通信系統(tǒng)中廣泛使用的一種信道編碼方式。Viterbi譯碼算法是一種卷積碼的最大似然譯碼算法，它具有譯碼效率高、速度快等特點，被認(rèn)為是卷積碼的最佳譯碼算法。本文的主要內(nèi)容是在FPGA上實現(xiàn)約束長度為9，碼率為1/2，采用軟判決方式的Viterbi譯碼器。 本文首先介紹了卷積碼的基本概念，闡述了Viterbi算法的原理，重點討論了決定Viterbi算法復(fù)雜度和譯碼性能的關(guān)鍵因素，在此基礎(chǔ)上設(shè)計了采用“串-并”結(jié)合運算方式的Viterbi譯碼器，并在Altera EP1C20 FPGA芯片上測試通過。本文的主要工作如下： 1.對輸入數(shù)據(jù)采用了二比特四電平量化的軟判決方式，對歐氏距離的計算方法進行了簡化，以便于用硬件電路方式實現(xiàn)。 2.對ACS運算單元采用了“串-并”結(jié)合的運算方式，和全并行的設(shè)計相比，在滿足譯碼速度的同時，節(jié)約了芯片資源。本文中提出了一種路徑度量值存儲器的組織方式，簡化了控制模塊的邏輯電路，優(yōu)化了系統(tǒng)的時序。 3.在幸存路徑的選擇輸出上采用了回溯譯碼方法，與傳統(tǒng)的寄存器交換法相比，減少了寄存器的使用，大大降低了功耗和設(shè)計的復(fù)雜度。 4.本文中設(shè)計了一個仿真平臺，采用Modelsim仿真器對設(shè)計進行了功能仿真，結(jié)果完全正確。同時提出了一種在被測設(shè)計內(nèi)部插入監(jiān)視器的調(diào)試方法，巧妙地利用了Matlab算法仿真程序的輸出結(jié)果，提高了追蹤錯誤的效率。 5.該設(shè)計在Altera EP1C20 FPGA芯片上通過測試，最大運行時鐘頻率110MHz，最大譯碼輸出速率10.3Mbps。 本文對譯碼器的綜合結(jié)果和Altera設(shè)計的Viterbi譯碼器IP核進行了性能比較，比較結(jié)果證明本文中設(shè)計的Viterbi譯碼器具有很高的工程實用價值。
標(biāo)簽： Viterbi FPGA 軟判決 譯碼器
上傳時間： 2013-07-23
上傳用戶：葉山豪
隨著現(xiàn)代控制理論在機電技術(shù)領(lǐng)域的不斷發(fā)展，多電動機協(xié)調(diào)控制技術(shù)在機電控制系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用，給嵌入式系統(tǒng)的數(shù)控應(yīng)用提供了巨大機遇。傳統(tǒng)的伺服運動控制很難在處理大數(shù)據(jù)量、復(fù)雜算法時保證系統(tǒng)的靈活性和實時性。嵌入式系統(tǒng)是近年來發(fā)展起來的以應(yīng)用為中心并且軟硬件可裁剪的實時系統(tǒng)，它的特點是高度自動化，響應(yīng)速度快等，非常適合于要求實時的和多任務(wù)的場合。 本文以嵌入式數(shù)控系統(tǒng)為項目背景，研究設(shè)計了一種基于ARM和FPGA的嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的方案。設(shè)計中，通過QuartusⅡ、ModelSim和Protel 99等電子設(shè)計自動化開發(fā)工具完成了一個高性能嵌入式軟硬件系統(tǒng)的設(shè)計及仿真驗證；采用了實用小巧的嵌入式實時操作系統(tǒng)μC／OS-Ⅱ，為應(yīng)用系統(tǒng)的實時性提供了保證。該嵌入式數(shù)控系統(tǒng)滿足了用戶對應(yīng)用系統(tǒng)實時性和快速處理的要求，具有較廣泛的應(yīng)用前景。 通過本課題實踐表明，基于ARM和FPGA構(gòu)建嵌入式數(shù)控系統(tǒng)的應(yīng)用方案完全可行、合理，同傳統(tǒng)的人機交互系統(tǒng)設(shè)計相比，能大量地減輕研發(fā)任務(wù)，提高研發(fā)速度，能夠在短時間內(nèi)得到控制性能優(yōu)秀的數(shù)控系統(tǒng)。而μC／OS-Ⅱ?qū)崟r操作系統(tǒng)的加入，使得系統(tǒng)很好地進行多任務(wù)處理，并保證了系統(tǒng)的實時性。
標(biāo)簽： FPGA ARM 嵌入式 數(shù)控
上傳時間： 2013-07-22
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