本文主要研究基于FPGA的高速流水線工作方式的FFT實現(xiàn)。圍繞這個目標利用Xilinx公司VIRTEX_Ⅱ系列FPGA，及其提供的ISE設(shè)計工具、modelsim仿真工具、Synplify綜合工具及MATLAB，完成了流水線工作方式的FFT中基于每一階運算單元的高效復數(shù)乘法器的設(shè)計、各階控制單元的設(shè)計、數(shù)據(jù)存儲器的設(shè)計，從而完成1024點流水線工作方式的FFT，達到工作在50MHZ時鐘頻率的設(shè)計要求。
標簽： FPGA 1024 FFT 流水線
上傳時間： 2013-04-24
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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)計的預期要求，并為下載和組成系統(tǒng)作了準備工作(設(shè)計了外圍電路的PCB板圖)。
標簽： FPGA 8051 IP核
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。
標簽： FPGA 電路板 測試機 硬件設(shè)計
上傳時間： 2013-06-04
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本文首先分析數(shù)字圖像壓縮技術(shù)的實際應用情況，相關(guān)的DVB技術(shù)標準和測試標準ETR290，進而提出了一個可適用于實際工作環(huán)境的語義分析模型框架；并在FPGA開發(fā)環(huán)境ISE中按照這個語義分析模型框架構(gòu)造了一個具體的VHDL模型；同時利用工具軟件Synplify和modelsim完成軟件功能和時序仿真；然后設(shè)計相應的硬件測試平臺來驗證模塊功能。針對數(shù)字圖像技術(shù)實際應用環(huán)境的特點，本文提出了一種構(gòu)建在嵌入式硬件平臺上的分析模塊，可實時分析MPEG-2傳輸流語法。通過連接TCP/IP網(wǎng)絡(luò)可實現(xiàn)24小時/7天長時間工作。模塊化的設(shè)計，使其可以安裝于各種設(shè)備或?qū)嶋H應用環(huán)境中的各關(guān)鍵節(jié)點，通過網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)浇y(tǒng)一的服務(wù)器；同時該模塊可設(shè)置成不同的硬件觸發(fā)模式，使之成為故障傳感器。因此，該模塊適用于工程開通、快速故障監(jiān)測、長時間監(jiān)控等。通過與市場上專業(yè)測試設(shè)備性能進行比較，在測試精確性方面不占優(yōu)勢，但在達到一定數(shù)量級的測試精度后，其廉價、簡易和無需維護的特點將呈現(xiàn)巨大的優(yōu)勢。
標簽： FPGA MPEG 數(shù)字圖像 傳輸流
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隨著信息技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)級芯片SoC(System on a Chip)成為集成電路發(fā)展的主流。SoC技術(shù)以其成本低、功耗小、集成度高的優(yōu)勢正廣泛地應用于嵌入式系統(tǒng)中。通過對8位增強型CPU內(nèi)核的研究及其在FPGA(Field Programmable Gate Arrav)上的實現(xiàn)，對SoC設(shè)計作了初步研究。 在對Intel MCS-8051的匯編指令集進行了深入地分析的基礎(chǔ)上，按照至頂向下的模塊化的高層次設(shè)計流程，對8位CPU進行了頂層功能和結(jié)構(gòu)的定義與劃分，并逐步細化了各個層次的模塊設(shè)計，建立了具有CPU及定時器，中斷，串行等外部接口的模型。 利用5種尋址方式完成了8位CPU的數(shù)據(jù)通路的設(shè)計規(guī)劃。利用有限狀態(tài)機及微程序的思想完成了控制通路的各個層次模塊的設(shè)計規(guī)劃。利用組合電路與時序電路相結(jié)合的思想完成了定時器，中斷以及串行接口的規(guī)劃。采用邊沿觸發(fā)使得一個機器周期對應一個時鐘周期，執(zhí)行效率提高。使用硬件描述語言實現(xiàn)了各個模塊的設(shè)計。借助EDA工具ISE集成開發(fā)環(huán)境完成了各個模塊的編程、調(diào)試和面向FPGA的布局布線；在Synplify pro綜合工具中完成了綜合；使用Modelsim SE仿真工具對其進行了完整的功能仿真和時序仿真。 設(shè)計了一個通用的擴展接口控制器對原有的8位處理器進行擴展，加入高速DI，DO以及SPI接口，增強了8位處理器的功能，可以用于現(xiàn)有單片機進行升級和擴展。 本設(shè)計的CPU全面兼容MCS-51匯編指令集全部的111條指令，在時鐘頻率和指令的執(zhí)行效率指標上均優(yōu)于傳統(tǒng)的MCS-51內(nèi)核。本設(shè)計以硬件描述語言代碼形式存在可與任何綜合庫、工藝庫以及FPGA結(jié)合開發(fā)出用戶需要的固核和硬核，可讀性好，易于擴展使用，易于升級，比較有實用價值。本設(shè)計通過FPGA驗證。
標簽： FPGA CPU 8位 增強型
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隨著集成電路頻率的提高和多核時代的到來，傳統(tǒng)的高速電互連技術(shù)面臨著越來越嚴重的瓶頸問題，而高速下的光互連具有電互連無法比擬的優(yōu)勢，成為未來電互連的理想替代者，也成為科學研究的熱點問題。目前，由OIF(Optical Intemetworking Forum，光網(wǎng)絡(luò)論壇)論壇提出的甚短距離光互連協(xié)議，主要面向主干網(wǎng)，其延遲、功耗、兼容性等都不能滿足板間、芯片間光互連的需要，因此，研究定制一種適用于板級、芯片級的光互連協(xié)議具有非常重要的研究意義。 本論文將協(xié)議功能分為數(shù)據(jù)鏈路層和物理層來設(shè)計，鏈路層功能包括了協(xié)議原語設(shè)計，數(shù)據(jù)幀格式和數(shù)據(jù)傳輸流程設(shè)計，流量控制機制設(shè)計，協(xié)議通道初始化設(shè)計，錯誤檢測機制設(shè)計和空閑字符產(chǎn)生、時鐘補償方式設(shè)計；物理層功能包含了數(shù)據(jù)的串化和解串功能，多通道情況下的綁定功能，數(shù)據(jù)編解碼功能等。 然后，文章采用FPGA(Field Programmable Gate Array,現(xiàn)場可編程門陣列)技術(shù)實現(xiàn)了定制協(xié)議的單通道模式。重點是數(shù)據(jù)鏈路層的實現(xiàn)，物理層采用定制具備其功能的IP(Intellectual Property,知識產(chǎn)權(quán))——RocketIO來實現(xiàn)。實現(xiàn)的過程中，采用了Xilinx公司的ISE(Integrated System Environment,集成開發(fā)環(huán)境)開發(fā)流程，使用的設(shè)計工具包括:ISE，ModelSim，Synplify Pro,ChipScope等。 最后，本文對實現(xiàn)的協(xié)議進行了軟件仿真和上扳測試，訪真和測試結(jié)果表明，實現(xiàn)的單通道模式，支持的最高串行頻率達到3.5GHz，完全滿足了光互連驗證系統(tǒng)初期的要求，同時由RocketIO的高速串行差分口得到的眼圖質(zhì)量良好，表明對物理層IP的定制是成功的。
標簽： FPGA 板級 光互連 協(xié)議研究
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隨著電子科學、圖像傳輸處理技術(shù)與理論的迅速發(fā)展，機器人視頻監(jiān)控技術(shù)的實際研究與應用曰益得到重視，并不斷地在許多領(lǐng)域取得驕人的成果。特別是近年來，機器人視頻監(jiān)控技術(shù)已成為高技術(shù)領(lǐng)域一個重要的研究課題。 本論文詳細介紹了一種機器人視頻監(jiān)視系統(tǒng)的設(shè)計方案，實現(xiàn)了具有前端視頻采集、圖像傳輸處理功能的FPGA系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用Altera公司的FPGA芯片作為中央處理器，由視頻采集模塊、異步FIFO模塊、I
標簽： FPGA 機器人 視頻監(jiān)視系統(tǒng)
上傳時間： 2013-07-21
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在船舶交管系統(tǒng)中，雷達信息處理是最重要的組成部分。視頻回波處理中的雜波處理要求實時性很高，大約要在一個距離單元的時間(0.05-0.1us)內(nèi)完成。雜波處理如恒虛警處理本身比較復雜，這類處理過程又要求快速，圖像顯示系統(tǒng)要求及時的把接收到的雷達方位數(shù)據(jù)從極坐標轉(zhuǎn)換成直角坐標。在軟件上實現(xiàn)這些算法雖然精度可以達到，但是實時性問題不能滿足。因此這類問題多采用高速專用數(shù)字設(shè)備來實現(xiàn)。FPGA在數(shù)字信號處理領(lǐng)域有非常廣闊的應用前景，以其優(yōu)良的性能在數(shù)字信號處理中發(fā)揮了重大的作用。CORDIC算法可以在硬件上以很高的精度實現(xiàn)一些函數(shù)和運算。針對以上幾點，本文提出了利用CORDIC算法，基于FPGA來實現(xiàn)雷達信號處理和圖像顯示的算法研究，用硬件來實現(xiàn)正弦、余弦、正切、乘法、除法、指數(shù)和對數(shù)等基本函數(shù)和運算，把他們設(shè)計成為可重用的IP core，這樣可以滿足實時性和精度的問題。從而在將來的算法研究中方便的調(diào)用，這樣在算法研究中可以節(jié)約大量的時間，在一定程度上降低研究的難度。 圍繞雷達信號處理和圖像顯示，本次課題設(shè)計主要做了如下工作： 1．對CORDIC算法進行分析和研究，以及它在雷達信號處理和圖像顯示中的影響。 2．成功用硬件描述語言在Xilinx公司軟件ISE的環(huán)境下編寫代碼，在Synplify和Modelsim上做了綜合和仿真。 3．對實驗結(jié)果進行精度和速度分析。 4．對雷達信號處理和圖像顯示的相關(guān)算法進行分析和研究。 5．從實例分析IP core的特點，對算法研究的影響和IP core在雷達信號處理和圖像顯示中的應用。 最終在實踐環(huán)節(jié)，成功利用CORDIC算法，在FPGA上實現(xiàn)可重用的IP core，這些IP core能夠以很高的精度實現(xiàn)一些基本函數(shù)和運算，在雷達信號處理與圖像顯示中起到很大的作用。
標簽： FPGA 雷達信號處理 圖像顯示
上傳時間： 2013-07-16
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基于微處理器的數(shù)字PID控制器改變了傳統(tǒng)模擬PID控制器參數(shù)整定不靈活的問題。但是常規(guī)微處理器容易在環(huán)境惡劣的情況下出現(xiàn)程序跑飛的問題，如果實現(xiàn)PID軟算法的微處理器因為強干擾或其他原因而出現(xiàn)故障，會引起輸出值的大幅度變化或停止響應。而FPGA的應用可以從本質(zhì)上解決這個問題。因此，利用FPGA開發(fā)技術(shù)，實現(xiàn)智能控制器算法的芯片化，使之能夠廣泛的用于各種場合，具有很大的應用意義。 首先分析FPGA的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點，總結(jié)FPGA設(shè)計技術(shù)及開發(fā)流程，指出實現(xiàn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計，降低設(shè)計難度，是擴展設(shè)計功能、提高芯片性能和產(chǎn)品性價比的關(guān)鍵。控制系統(tǒng)由四個模塊組成，主要包括核心控制器模塊、輸入輸出模塊以及人機接口。其中控制器部分為系統(tǒng)的關(guān)鍵部件。在分析FPGA設(shè)計結(jié)構(gòu)類型和特點的基礎(chǔ)上，提出一種基于FPGA改進型并行結(jié)構(gòu)的PID溫度控制器設(shè)計方法。在PID算法與FPGA的運算器邏輯映像過程中，采用將補碼的加法器代替減法器設(shè)計，增加整數(shù)運算結(jié)果的位擴展處理，進行不同數(shù)據(jù)類型的整數(shù)歸一化等不同角度的處理方法融合為一體，可以有效地減少邏輯運算部件。應用Ouartus Ⅱ圖形輸入與Verilog HDL語言相結(jié)合設(shè)計實現(xiàn)了PID控制器，用Modelsim仿真驗證了設(shè)計結(jié)果的正確性，用Synplify Pro進行電路綜合，在Quaitus Ⅱ軟件中實現(xiàn)布局布線，最后生成FPGA的編程文件。根據(jù)控制系統(tǒng)的要求，論文設(shè)計完成了12位模數(shù)AD轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)顯示器、按鍵等相關(guān)外圍接口電路。 將一階、純滯后、大慣性電阻爐溫作為控制對象，以EP1C3T144 FPGA為核心，構(gòu)建PID控制系統(tǒng)。在采用Pt100溫度傳感器、分辨率為2℃、最大溫度控制范圍0～400℃的條件下，實驗結(jié)果表明，達到無超調(diào)的穩(wěn)定控制要求，為降低FPGA實現(xiàn)PID控制器的設(shè)計難度提供了有效的方法。
標簽： FPGA PID 控制器
上傳時間： 2013-05-24
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希望對大家有幫助。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
標簽： Synplify pro 教程
上傳時間： 2013-07-29
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