現(xiàn)代的計算機追求的是更快的速度、更高的數(shù)據(jù)完整性和靈活性。無論從物理性能，還是從電氣性能來看，現(xiàn)今的并行總線都已出現(xiàn)了某些局限，無法提供更高的數(shù)據(jù)傳輸率。而SATA以其傳輸速率快、支持熱插拔、可靠的數(shù)據(jù)傳輸?shù)忍攸c，得到各行業(yè)越來越多的支持。 目前市場上的SATA IP CORE都是面向IC設計的，不利于在FPGA上集成，因此，本文在Xilinx公司的Virtex5系列FPGA上實現(xiàn)SATAⅡ協(xié)議，對SATA技術的推廣、國內(nèi)邏輯IP核的發(fā)展都有一定的意義。 本文將SATAⅡ協(xié)議的FPGA實現(xiàn)劃分成物理層、鏈路層、傳輸層和應用層四個模塊。提出了物理層串行收/發(fā)器設計以及物理鏈路初始化方案。分析了鏈路層模塊結構，給出了作為SATAⅡ鏈路層核心的狀態(tài)機的設計。為滿足SATAⅡ協(xié)議3．0Gbps的速率，采用擴大數(shù)據(jù)處理位寬的方法，設計完成了鏈路層的16b/20b編碼模塊，同時為提高數(shù)據(jù)傳輸可靠性和信號的穩(wěn)定性，分別實現(xiàn)了鏈路層CRC校驗模塊和并行擾碼模塊。在描述協(xié)議傳輸層的模塊結構的基礎上，給出了作為傳輸層核心的狀態(tài)機的設計，并以DMA DATA OUT命令的操作為例介紹了FIS在傳輸層中的處理過程。完成了命令層協(xié)議狀態(tài)機的設計，并實現(xiàn)了SATAⅡ新增功能NCQ技術，從而使得數(shù)據(jù)傳輸更加有效。最后為使本設計應用更加廣泛，設計了基于AHB總線的用戶接口。 本設計采用Verilog HDL語言對需要實現(xiàn)的電路進行描述，并使用ModelSim軟件仿真。仿真結果表明，本文設計的邏輯電路可靠穩(wěn)定，與SATAⅡ協(xié)議定義功能一致。
上傳時間： 2013-06-16
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隨著航天技術的發(fā)展，載人飛船、空間站等復雜航天器對空-地或空-空之間數(shù)據(jù)傳輸速率的要求越來越高。在此情況下，為了提高空間通信中數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃裕ＷC接收端分路系統(tǒng)能和發(fā)送端一致，必須要經(jīng)過幀同步。對衛(wèi)星基帶信號處理來說，幀同步是處理的第一步也是關鍵的一步。只有正確幀同步才能獲取正確的幀數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)處理。因此，幀同步的效率，將直接影響到整個衛(wèi)星基帶信號處理的結果。 @@ 本設計在研究CCSDS標準及幀同步算法的基礎上，利用硬件描述語言及ISE9．2i開發(fā)平臺在基于FPGA的硬件平臺上設計并實現(xiàn)了單路數(shù)據(jù)輸入及兩路合路數(shù)據(jù)輸入的幀同步算法，并解決了其中可能存在的幀滑動及模糊度問題。在此基礎之上，針對兩路合路輸入時可能存在的兩路輸入不同步或幀滑動在兩路中分布不均勻問題，設計實現(xiàn)了兩路并行幀同步算法，并利用ModelSim SE 6．1f工具對上述算法進行了前仿真和后仿真，仿真結果表明上述算法符合設計要求。 @@ 本論文首先介紹了課題研究的背景及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，其次介紹了與本課題相關的基礎理論及系統(tǒng)的軟硬件結構。然后對單路數(shù)據(jù)輸入幀同步、兩路數(shù)據(jù)合路輸入幀同步和兩路并行幀同步算法的具體設計及實現(xiàn)過程進行了詳細說明，并給出了后仿真結果及結果分析。最后，對論文工作進行了總結和展望，分析了其中存在的問題及需要改進的地方。 @@關鍵詞 FPGA；CCSDS；幀同步：模糊度；幀滑動
上傳時間： 2013-06-11
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隨著計算機及其外圍設備的發(fā)展，傳統(tǒng)的并行接口和串行接口在靈活性和接口擴展等方面存在的缺陷愈來愈不可回避，并逐漸成為計算機通信的瓶頸。在這種情況下，通用串行總線(Universal Serial Bus，USB)誕生了。USB由于具有傳輸速率高、價格便宜、使用方便、靈活性高、支持熱插拔、接口標準化和易于擴展等優(yōu)點，目前已經(jīng)成為計算機外設接口的主流技術，在計算機外圍設備和消費類電子領域正獲得越來越多的應用。 @@ 本文基于USB2．0協(xié)議規(guī)范，設計了一款支持高速和全速傳輸?shù)腢SB2．0設備控制器IP核。文中著重介紹了這款設備控制器IP核的設計和FPGA驗證工作，詳細研究并分析了USB2．0規(guī)范，根據(jù)規(guī)范提出了一種USB2．0設備控制器整體構架方案，描述了各個功能子模塊硬件電路的功能及實現(xiàn)。從可重用的角度出發(fā)，對設備控制器模塊進行優(yōu)化設計，增加多個靈活的配置選項，根據(jù)不同的應用對硬件進行配置，使其在滿足要求的情況下去除冗余電路，以減少占用面積和功耗，從而使其靈活地應用于各種USB系統(tǒng)。本文還研究了IP核的驗證方法，并對所設計的USB2．0設備控制器建立了功能完備的ModelSim仿真驗證環(huán)境，搭建了FPGA硬件驗證平臺，設計了具有AHB接口的設備控制器和帶有8051的設備控制器，并分別在FPGA平臺上進行了功能驗證。 @@ 本文所設計的USB2．0設備控制器IP核可配置性高，使用者可以自由配置所需端點的個數(shù)以及每個端點類型等，可以集成于多種USB系統(tǒng)中，適于各類USB設備的開發(fā)。本課題所取得的成果為USB2．0設備類的研究和開發(fā)積累了經(jīng)驗，并為后來實驗室某項目測試芯片的USB數(shù)據(jù)采集提供了參考方案，也為未來USB3．0接口IP核的開發(fā)和應用奠定了基礎。 @@關鍵詞USB2．0控制器；IP核；FPGA；驗證
上傳時間： 2013-06-30
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本文完成了對MIPS-CPU的指令集確定，流水線與架構設計，代碼編寫，并且在x86計算機上搭建了稱為gccmips_elf的仿真系統(tǒng)，完成了對MIPS-CPU硬件系統(tǒng)的模擬仿真，最終完成FPGA芯片的下載與實現(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MIPS-CPU的架構設計與5級流水線級數(shù)的確定。制定了整個CPU的主控制模塊的狀態(tài)轉移圖；根據(jù)MIPS-CPU的指令集的模式，完成了對不同模式下的指令的分析，給出了相應的取指，譯碼，產(chǎn)生新的程序存儲器尋址地址，執(zhí)行，數(shù)據(jù)存儲器與寄存器文件回寫的控制信號，完成取指令模塊，譯碼模塊，執(zhí)行模塊，數(shù)據(jù)回寫等模塊代碼的編寫，從而完成了流水線模塊的代碼設計。 @@ 重點分析了由于流水線設計而引入的競爭與冒險，分析了在不同流水線階段可能存在的競爭與冒險，對引起競爭與冒險的原因進行了確定，并通過增加一些電路邏輯來避免競爭與冒險的發(fā)生，完成了競爭與冒險檢測電路模塊以及數(shù)據(jù)回寫前饋電路模塊的代碼編寫，從而解決了競爭與冒險的問題，使設計的5級流水線得以暢順實現(xiàn)。 @@ 完成了MIPS-CPU的仿真系統(tǒng)平臺的搭建，該仿真器用來對應用程序進行編譯，鏈接與執(zhí)行，生成相應匯編語言程序以及向量文件(16進制機器碼)；并且同時產(chǎn)生相關的ModelSim仿真，及Quartus II下載驗證的文件。本設計利用該仿真系統(tǒng)來評估設計的MIPS-CPU的硬件系統(tǒng)，模擬仿真結果證明本文設計的MIPS-CPU可以實現(xiàn)正常功能。本論文課題的研究成功對今后從事專用RISC-CPU設計的同行提供了有益的參考。 @@ 最終將設計的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軟件進行了編譯與驗證，對設計的MIPS-CPU的資源使用，關鍵路徑上的時序，布線情況進行了分析，最終完成各個指標的檢查，并且借助Quartus II軟件內(nèi)嵌的Signal Tap軟件進行軟硬件聯(lián)合調(diào)試，結果表明設計的MIPS-CPU功能正常，滿足約束，指標正確。 @@關鍵詞 MIPS；流水線；競爭與冒險；仿真器；FPGA
上傳時間： 2013-07-31
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3D加速引擎是3D圖形加速系統(tǒng)的重要組成部分，以往在軟件平臺上對3D引擎的研究，實現(xiàn)了復雜的渲染模型和渲染算法，但這些復雜算法與模型在FPGA上綜合實現(xiàn)具有一定難度，針對FPGA的3D加速引擎設計及其平臺實現(xiàn)需要進一步研究。 本文在研究3D加速引擎結構的基礎上，實現(xiàn)了基于FPGA的圖像處理平臺，使用模塊化的思想，利用IP核技術分析設計實現(xiàn)了3D加速管道及其他模塊，并進行了仿真、驗證、實現(xiàn)。 圖像處理平臺選用Virtex-Ⅳ FPGA為核心器件，并搭載了Hynix HY5DU573222F-25、AT91FR40162S、XCF32P VO48及其他組件。 為滿足3D加速引擎的實現(xiàn)與驗證，設計搭建的圖像處理平臺還實現(xiàn)了DDR-SDRAM控制器模塊、VGA輸出模塊、總線控制器模塊、命令解釋模塊、指令寄存器模塊及控制寄存器模塊。 3D加速引擎設計包含3D加速渲染管道、視角變換管道、基元讀取、頂點FIFO、基元FIFO、寫內(nèi)存等模塊。針對FPGA的特性，簡化、設計、實現(xiàn)了光照管道、紋理管道、著色管道和Alpha融合管道。 最后使用ModelSim進行了仿真測試和圖像處理平臺上的驗證，其結果表明3D加速引擎設計的大部分功能得到實現(xiàn)，結果令人滿意。
上傳時間： 2013-07-30
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卷積碼是廣泛應用于衛(wèi)星通信、無線通信等多種通信系統(tǒng)的信道編碼方式。Viterbi算法是卷積碼的最大似然譯碼算法，該算法譯碼性能好、速度快，并且硬件實現(xiàn)結構比較簡單，是最佳的卷積碼譯碼算法。隨著可編程邏輯技術的不斷發(fā)展，使用FPGA實現(xiàn)Viterbi譯碼器的設計方法逐漸成為主流。不同通信系統(tǒng)所選用的卷積碼不同，因此設計可重配置的Viterbi譯碼器，使其能夠滿足多種通信系統(tǒng)的應用需求，具有很重要的現(xiàn)實意義。 本文設計了基于FPGA的高速Viterbi譯碼器。在對Viterbi譯碼算法深入研究的基礎上，重點研究了Viterbi譯碼器核心組成模塊的電路實現(xiàn)算法。本設計中分支度量計算模塊采用只計算可能的分支度量值的方法，節(jié)省了資源；加比選模塊使用全并行結構保證處理速度；幸存路徑管理模塊使用3指針偶算法的流水線結構，大大提高了譯碼速度。在Xilinx ISE8.2i環(huán)境下，用VHDL硬件描述語言編寫程序，實現(xiàn)(2，1，7)卷積碼的Viterbi譯碼器。在(2，1，7)卷積碼譯碼器基礎上，擴展了Viterbi譯碼器的通用性，使其能夠?qū)Σ煌木矸e碼譯碼。譯碼器根據(jù)不同的工作模式，可以對(2，1，7)、(2，1，9)、(3，1，7)和(3，1，9)四種廣泛運用的卷積碼譯碼，并且可以修改譯碼深度等改變譯碼器性能的參數(shù)。 本文用Simulink搭建編譯碼系統(tǒng)的通信鏈路，生成測試Viterbi譯碼器所需的軟判決輸入。使用ModelSim SE6.0對各種模式的譯碼器進行全面仿真驗證，Xilinx ISE8.2i時序分析報告表明譯碼器布局布線后最高譯碼速度可達200MHz。在FPGA和DSP組成的硬件平臺上進一步測試譯碼器，譯碼器運行穩(wěn)定可靠。最后，使用Simulink產(chǎn)生的數(shù)據(jù)對本文設計的Viterbi譯碼器的譯碼性能進行了分析，仿真結果表明，在同等條件下，本文設計的Viterbi譯碼器與Simulink中的Viterbi譯碼器模塊的譯碼性能相當。
上傳時間： 2013-06-24
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隨著信息時代的到來，用戶對數(shù)據(jù)保護和傳輸可靠性的要求也在不斷提高。由于信道衰落，信號經(jīng)信道傳輸后，到達接收端不可避免地會受到干擾而出現(xiàn)信號失真。因此需要采用差錯控制技術來檢測和糾正由信道失真引起的信息傳輸錯誤。RS（Reed—Solomon）碼是差錯控制領域中一類重要的線性分組碼，由于它編解碼結構相對固定，性能強，不但可以糾正隨機差錯，而且對突發(fā)錯誤的糾錯能力也很強，被廣泛應用在數(shù)字通信、數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)中，以滿足對數(shù)據(jù)傳輸通道可靠性的要求。因此設計一款高性能的RS編解碼器不但具有很大的應用意義，而且具有相當大的經(jīng)濟價值。 本文首先介紹了線形分組碼及其子碼循環(huán)碼、BCH碼的基礎理論知識，重點介紹了BCH碼的重要分支RS碼的常用編解碼算法。由于其算法在有限域上進行，接著介紹了有限域的有關理論。基于RS碼傳統(tǒng)的單倍結構，本文提出了一種八倍并行編碼及九倍并行解碼方案，并用Verilog HDL語言實現(xiàn)。其中編碼器基于傳統(tǒng)的線性反饋移位寄存器除法電路并進行八倍并行擴展，譯碼器關鍵方程求解模塊基于修正的歐幾里德算法設計了一種便于硬件實現(xiàn)的脈動關鍵方程求解結構，其他模塊均采用九倍并行實現(xiàn)。由于進行了超前運算、流水線及并行處理，使編解碼的數(shù)據(jù)吞吐量大為提高，同時延時更小。 本論文設計了C++仿真平臺，并與HDL代碼結果進行了對比驗證。Verilog HDL代碼經(jīng)過ModelSim仿真驗證，并在ALTERA STRATIX3 EP3SL15OF1152C2 FPGA上進行綜合驗證以及靜態(tài)時序分析，綜合軟件為QUATURSⅡ V8．0。驗證及測試表明，本設計在滿足編解碼基本功能的基礎上，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)的高吞吐量和低延時傳輸，達到性能指標要求。本論文在基于FPGA的RS（255，223）編解碼器的高速并行實現(xiàn)方面的研究成果，具有通用性、可移植性，有一定的理論及經(jīng)濟價值。
上傳時間： 2013-04-24
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無線傳感器網(wǎng)絡（Wireless Sensor Networks，WSN）是由大量傳感器節(jié)點組成，這些節(jié)點部署在監(jiān)測區(qū)域內(nèi)通過無線通信方式，形成的一個多跳自組織的網(wǎng)絡。整個網(wǎng)絡的作用是協(xié)作地感知、采集和處理網(wǎng)絡覆蓋區(qū)域中監(jiān)測對象的信息，并發(fā)送給觀察者，可廣泛應用于環(huán)境監(jiān)測、醫(yī)療護理、軍事、商業(yè)等多個領域。 媒體訪問控制（Medium Access Control，MAC）協(xié)議處于無線傳感器網(wǎng)絡協(xié)議的物理層和路由層之間，用于在傳感器節(jié)點間公平有效地共享通信媒介，對傳感器網(wǎng)絡的性能有較大影響。與傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡不同，提高能量效率和可擴展性是無線傳感器網(wǎng)絡MAC協(xié)議設計的主要目標。 本文主要闡述基于FPGA對IEEE802．15．4 MAC層功能的實現(xiàn)。首先介紹了無線傳感器網(wǎng)絡的體系結構、MAC協(xié)議的設計要求以及已有的MAC層協(xié)議，討論了無線傳感器網(wǎng)絡MAC層的主要要求和功能。然后詳細介紹和分析了IEEE802．15．4的MAC協(xié)議，并在此基礎上，通過NS2平臺對MAC層協(xié)議進行了仿真，研究不同網(wǎng)絡負荷下信道訪問機制的各個參數(shù)對吞吐量，丟包率，傳輸延時的影響，分析了隱蔽站問題、確認幀機制。 本文對MAC層中的主要功能，諸如數(shù)據(jù)收發(fā)、幀處理、信道接入方式以及幀檢驗等提出了基于FPGA的硬件解決方法。設計選用硬件描述語言VerilogHDL，在QuartusⅡ中完成模塊的綜合和布局布線，在QuartusⅡ和ModelSim中進行時序仿真驗證，最終下載到自主設計Altera公司的Cyclone開發(fā)板中。 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，然后下載到與CC2430開發(fā)板相連接的FPGA中對設計進行驗證測試。驗證流程是功能仿真、時序仿真和板級調(diào)試，最終通過測試，驗證了該設計的功能。測試結果表明，該模塊能滿足無線傳感器網(wǎng)絡低速率應用環(huán)境的需要，具有優(yōu)良的擴展性能，達到了預期的設計目標。
標簽： FPGA MAC 無線傳感器網(wǎng)絡
上傳時間： 2013-06-14
上傳用戶：竺羽翎2222
直接序列擴頻通信技術，具有抗干擾、保密性強、可實現(xiàn)碼分多址通信和高精度測量的優(yōu)點，其中信號的快速捕獲是擴頻體制的關鍵。擴頻系統(tǒng)雖然本身具有抗干擾能力，但在強干擾情況下，系統(tǒng)性能將嚴重惡化，大大影響捕獲的精度，甚至無法捕獲。因此，在接收機接收到信號以后，在捕獲前可以利用自適應天線陣進行抗干擾濾波，增強系統(tǒng)的抗干擾能力。同時，抗干擾濾波可能會對擴頻信號的捕獲帶來一定的影響，對這個問題也需要進行分析。 本文取材于“GPS空域抗干擾接收機”研究課題，以該課題為背景，從擴頻信號捕獲的角度出發(fā)，利用仿真數(shù)據(jù)，針對自適應天線陣抗干擾濾波和捕獲進行Matlab仿真，研究分析不同的抗干擾濾波方案對擴頻信號捕獲產(chǎn)生的影響，確定FPGA設計方案，在ISE中將設計方案實現(xiàn)為具體的VHDL程序，并通過ModelSim仿真比對，為“GPS空域抗干擾接收機”課題研究中方案的確定提供了技術支撐。
上傳時間： 2013-04-24
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LED顯示屏是LED點陣模塊或者像素單元組成的平面顯示屏幕。自從誕生以來，以其亮度高、視角廣、壽命長、性價比高的特點，在交通、廣告、新聞發(fā)布、體育比賽、電子景觀等領域得到了廣泛應用。 LED顯示屏控制器作為控制LED屏顯示圖像、數(shù)據(jù)的關鍵，是整個LED視頻顯示系統(tǒng)的核心。本文研究的是對全彩色同步LED屏的控制，控制LED屏同步顯示在上位機顯示系統(tǒng)中某固定位置處的圖像。根據(jù)已有的LED顯示屏及其驅(qū)動器的特點，提出了一種可行的方案并進行了設計。系統(tǒng)主要分為兩個部分：視頻信號的獲取，視頻信號的處理。 經(jīng)過分析比較，決定從顯卡的DVI接口獲得視頻源，視頻源經(jīng)過DVI解碼芯片TFP401A的解碼后，可以獲得圖像的數(shù)字信息，這些信息包括紅、綠、藍三基色的數(shù)據(jù)以及行同步、場同步、使能等控制信號。這些信號將在視頻信號處理模塊中被使用。 信號處理模塊在接收視頻信號源后，對數(shù)據(jù)進行處理，最后輸出數(shù)據(jù)給驅(qū)動電路。在信號處理模塊中，采用了可編程邏輯器件FPGA來完成。可編程邏輯器件具有高集成度、高速度、高可靠性、在線可編程（ISP）等特點，所以特別適合于本設計。利用FPGA的可編程性，在FPGA內(nèi)部劃分了各個小模塊，各小模塊中通過少量的信號進行聯(lián)系，這樣就將比較大的系統(tǒng)轉化成許多小的系統(tǒng)，使得設計更加簡單，容易驗證。本文分析了驅(qū)動電路所需要的數(shù)據(jù)的特點，全彩色灰度級的實現(xiàn)方式，決定把系統(tǒng)劃分為視頻源截取、RGB格式轉化、位平面分離、讀SRAM地址發(fā)生器、寫SRAM地址發(fā)生器、讀寫SRAM選擇控制器、灰度實現(xiàn)等模塊。 最后利用示波器和SignalTap II邏輯分析儀等工具，對系統(tǒng)進行了聯(lián)合調(diào)試。改進了時序、優(yōu)化了布局布線，使得系統(tǒng)性能得到了良好的改善。 在分析了所需要的資源的基礎上，課題決定采用Altera的Cyclone EP1C12 FPGA設計視頻信號處理模塊，在Quartus II和ModelSim平臺下，用Verilog HDL語言開發(fā)。
上傳時間： 2013-05-19
上傳用戶：玉簫飛燕
