自20世紀90年代以來,隨著計算機技術、超大規模集成電路技術和通信及網絡技術的發展,微機保護和測控裝置的性能得到大幅提升,以此為基礎的變電站自動化系統在我國的電力系統中得到長足的發展和廣泛的應用。 @@ 為增加產品的市場競爭力,電力系統二次設備生產廠商緊跟市場需求,將各種具有高性價比的新型處理器芯片和外圍芯片大量應用到變電站自動化系統的保護、測控裝置上,如32位CPU、數字信號處理芯片DSP、高速高精度A/D轉換芯片、大容量Flash存儲芯片、可編程邏輯器件CPLD、FPGA等。這些功能強大的器件的應用使保護測控裝置在外形上趨于小型化集成化,而在功能上則較以前有顯著提升。同時,各種成熟的商用嵌入式實時操作系統的采用使處理器的性能得到充分發揮,裝置通信、數據存儲及處理能力更強,性能大幅提高,程序移植升級更加方便快捷。 @@ 本論文以現階段國內外變電站自動化系統測控技術為參考,根據變電站自動化系統的發展趨勢和要求,研究一種基于ARM和FPGA技術并采用嵌入式實時操作系統的高性能測控裝置,并給出硬軟件設計。 @@ 裝置硬件采用模塊化設計,按照測控裝置基本功能設計插件板。分為主CPU插件、交流采樣插件、遙信采集插件、遙控出口插件、直流采樣及輸出插件。除主CPU插件,其他插件的數量可以根據需要任意增減,滿足不同用戶的需求。 @@ 裝置主CPU采用目前先進的基于ARM技術的微處理器AT91RM9200,通過數據、地址總線和其他插件板連接,構成裝置的整個系統。交流采樣插件采用FPGA技術,利用ALTERA公司的FPGA芯片EP1K10實現交流采樣的控制,降低了CPU的負擔。 @@ 軟件采用Vxworks嵌入式實時操作系統,增加了系統的性能。以任務來管理不同的軟件功能模塊,利于裝置軟件的并行開發和維護。 @@關鍵詞:測控裝置;嵌入式實時操作系統;ARM;現場可編程門陣列
上傳時間: 2013-04-24
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ICD2仿真燒寫器--USB驅動程序。。
上傳時間: 2013-07-29
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隨著現代DSP、FPGA等數字芯片的信號處理能力不斷提高,基于軟件無線電技術的現代通信與信息處理系統也得到了更為廣泛的應用。軟件無線電的基本思想是以一個通用、標準、模塊化的硬件系統作為其應用平臺,把盡可能多的無線及個人通信和信號處理的功能用軟件來實現,從而將無線通信新系統、新產品的開發逐步轉移到軟件上來。另一方面,現代信號處理系統對數據的處理速度、處理精度和動態范圍的要求也越來越高,需要每秒完成幾千萬到幾百億次運算。因此研制具備高速實時信號處理能力的通用硬件平臺越來越受到業界的重視。 @@ 目前的高速實時信號處理系統一般均采用DSP+FPGA的架構,其中DSP主要負責完成系統通信和基帶信號處理算法,而FPGA主要完成信號預處理等前端算法,并提供系統常用的各種外部接口邏輯。本文的主要工作就在于完成通用型高速實時信號處理系統的FPGA軟件設計。 @@ 本文提出了一種基于多DSP與FPGA的通用高速實時信號處理系統的架構。綜合考慮各方面因素,作者選擇使用兩片ADSP-TS201浮點DSP以混合耦合模型構成系統信號處理核心;以Xilinx公司最新的高性能FPGA Virtex-5系列的XC5VLX50T提供系統所需的各種接口,包括與ADSP-TS201的高速Linkport接口以及SPI、UART、SPORT等常用外設接口。此外,作者還選擇了ADSP-BF533定點DSP加入系統當中以擴展系統音視頻信號處理能力,體現系統的通用性。 @@ 基于FPGA的嵌入式系統設計正逐漸成為現代FPGA應用的一個熱點。結合課題需要,作者以Xilinx公司的MicroBlze軟核處理器為核心在Virtex-5片內設計了一個嵌入式系統,完成了對CF卡、DDR2 SDRAM存儲器的讀寫控制,并利用片內集成的三態以太網MAC硬核模塊,實現了系統與上位PC機之間的以太網通信鏈路。此外,為擴展系統功能,適應未來可能的軟件升級,進一步提高系統的通用性,還將嵌入式實時操作系統μC/OS-II移植到MicroBlaze處理器上。 @@ 最后,作者介紹了基于Xilinx RocketIO GTP收發器的高速串行傳輸設計的關鍵技術和基本的設計方法,充分體現了目前高速實時信號處理系統的發展要求和趨勢。 @@關鍵詞:高速實時信號處理;FPGA;Virtex-5;嵌入式系統;MicroBlaze
上傳時間: 2013-05-17
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移動無線信道特性對移動通信系統性能具有重要影響,移動信道建模和仿真對移動通信系統的研發具有重要意義。因此,對移動信道建模與仿真進行研究,具有重要的理論意義和實際應用價值。 本文從無線電波的傳播特點出發,分析了無線電波的傳播模型和描述信道特性的主要參數,重點分析了移動小尺度衰落模型;結合無線電波傳輸環境的特點,研究了平坦衰落信道和頻率選擇性信道的特點,設計了基于FPGA的移動無線信道仿真器,同時給予了軟硬件驗證。 本文從衰落的數學模型角度研究了信道傳輸特性,以及各項參數對信道特性的影響。主要做了以下幾個方面的工作: 1.簡要介紹了無線電通信的發展史及信道建模與仿真的意義;論述了信道對無線信號主要的三類影響:自由空間的路徑損失、陰影衰落、多徑衰落;分析了無線通信傳播環境,移動無線通信信道仿真的基本模型,同時介紹了用正弦波疊加法和成型濾波器法建立信道確定型仿真模型的具體實現方法。 2.對移動無線信道特性進行了Matlab仿真,對仿真結果進行了對比分析,對影響信道特性的主要參數設置進行了分析仿真。 3.設計了一種基于FPGA的移動無線信道仿真器,并對實現該仿真器的關鍵技術和實現方法進行了分析。該信道仿真器能夠實時模擬窄帶信號條件下無線信道的主要特點,如多徑時延、多普勒頻移、瑞利衰落等,其主要的技術指標達到了設計要求。該模擬器結構簡單,參數可調,易于擴展,通用性強,可以部分或全部集成到處于研制階段的接收機中,以便于性能測試,也可應用于教學實踐。
上傳時間: 2013-04-24
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MPEG-2是MPEG組織在1994年為了高級工業標準的圖象質量以及更高的傳輸率所提出的視頻編碼標準,其優秀性使之成為過去十年應用最為廣泛的標準,也是未來十年影響力最為廣泛的標準之一。 本文以MPEG-2視頻標準為研究內容,建立系統級設計方案,設計FPGA原型芯片,并在FPGA系統中驗證視頻解碼芯片的功能。最后在0.18微米工藝下實現ASIC的前端設計。完成的主要工作包括以下幾個方面: 1.完成解碼系統的體系結構的設計,采用了自頂而下的設計方法,實現系統的功能單元的劃分;根據其視頻解碼的特點,確定解碼器的控制方式;把視頻數據分文幀內數據和幀間數據,實現兩種數據的并行解碼。 2.實現了具體模塊的設計:根據本文研究的要求,在比特流格式器模塊設計中提出了特有的解碼方式;在可變長模塊中的變長數據解碼采用組合邏輯外加查找表的方式實現,大大減少了變長數據解碼的時間;IQ、IDCT模塊采用流水的設計方法,減少數據計算的時間:運動補償模塊,針對模塊數據運算量大和訪問幀存儲器頻繁的特點,采用四個插值單元同時處理,增加像素緩沖器,充分利用并行性結構等方法來加快運動補償速度。 3.根據視頻解碼的參考軟件,通過解碼系統的仿真結果和軟件結果的比較來驗證模塊的功能正確性。最后用FPGA開發板實現了解碼系統的原型芯片驗證,取得了良好的解碼效果。 整個設計采用Verilog HDL語言描述,通過了現場可編程門陣列(FPGA)的原型驗證,并采用SIMC0.18μm工藝單元庫完成了該電路的邏輯綜合。經過實際視頻碼流測試,本文設計可以達到MPEG-2視頻主類主級的實時解碼的技術要求。
上傳時間: 2013-07-27
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虛擬儀器技術是以傳感器、信號測量與處理、微型計算機等技術為基礎而形成的一門綜合應用技術。目前虛擬儀器大部分是基于PC機,利用PCI等總線技術傳輸數據,數據卡插拔不便,便攜性差。隨著嵌入式技術的飛速發展,嵌入式系統平臺已經應用到各個領域,而市場上的嵌入式虛擬儀器系統還相當少,各種研究工作才剛剛起步,各種高性能的虛擬儀器和處理系統在現代工業控制和科學研究中已成為必不可少的部分。因此在我國開發具有較高性能、接口靈活、功能多樣化、低成本的虛擬儀器裝置勢在必行。 針對目前虛擬儀器系統發展趨勢和特點,采用FPGA技術,進行一種支持多種平臺的高速虛擬儀器系統的設計與研究,并針對高速虛擬儀器系統中的一些技術難點提出解決方案。首先進行了系統的總體設計,確定了采用FPGA作為系統的控制核心,并選取了Labview作為PC平臺應用程序開發工具,利用USB2.0接口來進行數據傳輸;同時選取嵌入式處理器S3C2410以及WinCE作為嵌入式系統硬軟件平臺。隨后進行了各個具體模塊的設計,在硬件方面,分別設計了前端處理電路,ADC電路以及USB接口電路。在軟件方面,進行了FPGA控制程序的設計工作,實現了對各個模塊和接口電路的控制功能。在上層應用程序的設計方面,設計了Labview應用程序,實現了波形顯示和頻譜分析等儀器功能,人機界面良好。在嵌入式平臺上面,進行了WinCE下GPIO驅動程序設計,并在上層應用程序中調用驅動來進行數據的讀取。為了解決高速ADC與數據緩存器的速度不匹配的問題,提出利用多體交叉式存儲器結構的設計方案,并在FPGA內對控制程序進行了設計,對其時序進行了仿真。 最后對系統進行了聯合調試工作,利用上層軟件對輸入波形進行采集。根據調試結果看,該系統對輸入信號進行了較好的采樣和存儲,還原了波形,達到了預期效果。課題研究并且對設計出一種支持多平臺的新型虛擬儀器系統,具有性能好、使用靈活,節省成本等特點,具有較高的研究價值和現實意義。
上傳時間: 2013-04-24
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MP3音樂是目前最為流行的音樂格式,因其音質、復雜度與壓縮比的完美折中,占據著廣闊的市場,不僅在互聯網上廣為流傳,而且在便攜式設備領域深受人們喜愛。本文以MPEG-1的MP3音頻解碼器為研究對象,在實時性、面積等約束條件下,研究MP3解碼電路的設計方法,實現FPGA原型芯片,研究MP3原型芯片的驗證方法。 論文的主要貢獻如下: (1)使用算法融合方法合并MP3解碼過程的相關步驟,以減少緩沖區存儲單元的容量和訪存次數。如把重排序步驟融合到反量化模塊,可以減少一半的讀寫RAM操作;把IMDCT模塊內部的三個算法步驟融合在一起進行設計,可以省去存儲中間計算結果的緩存區單元。 (2)反量化、立體聲處理等模塊中,采用流水線設計技術,設置寄存器把較長的組合邏輯路徑隔開,提高了電路的性能和可靠性;使用連續訪問公共緩存技術,合理規劃各計算子模塊的工作時序,將數據計算的時間隱藏在訪存過程中;充分利用頻率線的零值區特性,有效地減少數據計算量,加快了數據處理的速度。 (3)設計了MP3硬件解碼器的FPGA原型芯片。采用Verilog HDL硬件描述語言設計RTL級電路,完成功能仿真,以Altera公司Stratix II系列的EP2S180 FPGA開發板為平臺,實現MP3解碼器的FPGA原型芯片。MP3硬件解碼器在Stratix II EP2S180器件內的資源利用率約為5%,其中組合邏輯查找表ALUT為7189個,寄存器共有4024個,系統頻率可達69.6MHz,充分滿足了MP3解碼過程的實時性要求。實驗結果表明,MP3音頻解碼FPGA原型芯片可正常播放聲音,解碼音質良好。
上傳時間: 2013-07-01
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高速數據采集系統在信號檢測、雷達、圖像處理、網絡通信等領域有廣泛應用,不同的應用要求使用不同的總線和不同的設計,但是,無論基于何種應用,其設計的關鍵在接口的實現上。 @@ 隨著cPCI總線技術的發展,cPCI總線逐漸代替了PCI總線、VME總線,成為測控領域中最受人們青睞的總線形式。 @@ 為滿足高速采集過程中數據傳輸速度的要求和采集卡與PC機連接的機械強度的要求,本論文提出設計基于cPCI總線接口的數據采集系統。設計中利用單片FPGA芯片實現PCI協議,代替傳統的FIFO芯片和串并轉換芯片,并完成對模擬電路的控制功能;并提出將應用程序中的一部分數據讀寫操作放入動態鏈接庫中,減少因應用程序反復調用驅動程序而造成的資源浪費和時間的延遲。 @@ 通過分析PCI總線協議,理解高頻數字電路設計方法和高速數據采集原理,本文開發了基于cPCI接口的高速數據采集系統。經過綜合測試和現場應用驗證表明,采集系統已達到了要求的性能指標。 @@關鍵詞:FPGA;數據采集系統;cPCI; PC
上傳時間: 2013-07-08
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對于H.264視頻編碼系統,雖然單純用軟件也可以實現整個編碼過程,但是由于整個編碼系統的算法復雜度很高,里面又有大量的數學運算,使得軟件的計算能力差、速度慢,容易造成總線擁擠,所以單純地依靠軟件無法實現視頻編碼的要求。為了縮短整個編碼的時間,提高編碼系統的工作效率,有必要將軟件中耗費時間和資源較多的模塊用硬件來實現。本文正是基于上述的想法,通過使用FPGA豐富的內部資源來實現H.264的編碼。本系統流程是首先使用視頻解碼芯片SAA7113將從攝像頭傳輸過來的PAL制式數據轉換為ITU656格式的數字視頻數據,然后由FPGA讀取并進行預測、變換和編碼,最后將編碼生成的碼流通過USB接口發送到PC端進行解碼和顯示。
上傳時間: 2013-06-30
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安川變頻器的大功率逆變電路很有特色,它沒有采用負電源,值得大家學習。
上傳時間: 2013-07-28
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