該論文基于NIOS Ⅱ軟核處理器和Altera的FPGA技術(shù)，設(shè)計(jì)了一種便攜式的振動(dòng)頻譜分析儀，用于旋轉(zhuǎn)機(jī)械的故障監(jiān)測(cè)和診斷。以SOPC技術(shù)為手段，將信號(hào)采集和信號(hào)處理電路通過(guò)可編程片上系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，其特點(diǎn)是將對(duì)ADC的控制、數(shù)字信號(hào)的濾波、快速傅立葉變換的設(shè)計(jì)，通過(guò)FPGA芯片集成在一起，以NIOS Ⅱ來(lái)完成32位CPU的狀態(tài)控制功能。工程機(jī)械、汽車(chē)車(chē)輛中都存在諸如發(fā)動(dòng)機(jī)類的旋轉(zhuǎn)機(jī)械，這類設(shè)備的異常振動(dòng)往往會(huì)影響正常工作，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)出現(xiàn)各種重大事故，該分析儀可以實(shí)時(shí)地或定期地對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)、齒輪箱等旋轉(zhuǎn)機(jī)械進(jìn)行振動(dòng)頻譜分析和監(jiān)測(cè)，運(yùn)用于民用機(jī)械能產(chǎn)生非常好的經(jīng)濟(jì)效益。 該論文從四個(gè)方面進(jìn)行了研究工作。其一，利用FPGA對(duì)ADC芯片的工作進(jìn)行控制，使其在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)與DSP模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，并對(duì)ADC各引腳時(shí)序進(jìn)行控制，使兩者協(xié)調(diào)同步工作，編制了相應(yīng)的VHDL語(yǔ)言程序。其二，采用SOPC Builder設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)了基于NIOS Ⅱ的32位CPU軟核，創(chuàng)建了相應(yīng)的C/C++和匯編的宏代碼，使得軟件可以訪問(wèn)用戶自定義邏輯。對(duì)頂層設(shè)計(jì)產(chǎn)生的VHDL的RTL代碼和仿真文件進(jìn)行了綜合、編譯適配以及仿真。其三，配合Matlab和DSP Builder的強(qiáng)大功能進(jìn)行DSP模塊設(shè)計(jì)，開(kāi)發(fā)出了FIR和FFT等功能模塊，并且添加到SOPC系統(tǒng)中，使其可以由NIOS Ⅱ很容易的調(diào)用。其四，在NIOS Ⅱ系統(tǒng)中添加了uC/OS Ⅱ操作系統(tǒng)，提高了整個(gè)系統(tǒng)的穩(wěn)定性，并且降低了開(kāi)發(fā)難度，提高了系統(tǒng)升級(jí)的能力。由于整個(gè)設(shè)計(jì)是基于FPGA開(kāi)發(fā)的，所以該系統(tǒng)包括了所有FPGA系統(tǒng)的特點(diǎn)，包括并行的DSP處理、在系統(tǒng)可編程、升級(jí)簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，極易使設(shè)計(jì)產(chǎn)品化。
標(biāo)簽： FPGA 便攜式 振動(dòng)頻譜 分析儀
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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詳細(xì)的理論分析，可以對(duì)模擬電路的理論知識(shí)有較為全面透徹的了解
標(biāo)簽： 模電 設(shè)計(jì)分析
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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當(dāng)今電子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)是以大規(guī)模FPGA為物理載體的系統(tǒng)芯片的設(shè)計(jì)，基于FPGA的片上系統(tǒng)可稱為可編程片上系統(tǒng)(SOPC)。SOPC的設(shè)計(jì)是以知識(shí)產(chǎn)權(quán)核(IPCore)為基礎(chǔ)，以硬件描述語(yǔ)言為主要設(shè)計(jì)手段，借助以計(jì)算機(jī)為平臺(tái)的EDA工具進(jìn)行的。 本文在介紹了FPGA與SOPC相關(guān)技術(shù)的基礎(chǔ)上，給出了SOPC技術(shù)開(kāi)發(fā)調(diào)制解調(diào)器的方案。在分析設(shè)計(jì)軟件Matlab/DSP(Digital Signal Processing)。builder以及Quartus Ⅱ開(kāi)發(fā)軟件進(jìn)行SOPC(System On a Programmable Chip)設(shè)計(jì)流程后，依據(jù)調(diào)制解調(diào)算法提出了一種基于DSP Builder調(diào)制解調(diào)器的SOPC實(shí)現(xiàn)方案，模塊化的設(shè)計(jì)方法大大縮短了調(diào)制解調(diào)器的開(kāi)發(fā)周期。 在SOPC技術(shù)開(kāi)發(fā)調(diào)制解調(diào)器的過(guò)程中，用MATLAB/Simulink的圖形方式調(diào)用Altera DSP Builder和其他Simulink庫(kù)中的圖形模塊(Block)進(jìn)行系統(tǒng)建模，在Simulink中仿真通過(guò)后，利用DSP Builder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，從而避免了VHDL語(yǔ)言手動(dòng)編寫(xiě)系統(tǒng)的煩瑣過(guò)程，將精力集中于算法的優(yōu)化上。 基于DSP Builder的開(kāi)發(fā)功能，調(diào)制解調(diào)器電路中的低通濾波器可直接調(diào)用FIRIP Core，進(jìn)一步提高了開(kāi)發(fā)效率。 在進(jìn)行編譯、仿真調(diào)試成功后，經(jīng)過(guò)QuartusⅡ?qū)⒕幾g生成的編程文件下載到ALTERA公司Cyclone Ⅱ系列的FPGA芯片EP2C5F256C6，完成器件編程，從而給出了一種調(diào)制解調(diào)器的SOPC系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)方案。
標(biāo)簽： FPGA 調(diào)制解調(diào)器
上傳時(shí)間： 2013-05-28
上傳用戶：koulian
本文分析了當(dāng)代高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀，研究了數(shù)據(jù)采集的A/D方法及理論、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(Field Programmable GateArray，F(xiàn)PGA)技術(shù)的發(fā)展及原理，串口通信的原理及實(shí)現(xiàn)。在此基礎(chǔ)上，探討了采用FPGA控制24位△∑模數(shù)轉(zhuǎn)換器來(lái)實(shí)現(xiàn)高精度地震勘探數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)思路，對(duì)探測(cè)傳感器或檢波器后端數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的信號(hào)A/D轉(zhuǎn)換、FPGA與外部接口設(shè)計(jì)、串口數(shù)據(jù)通信做了詳細(xì)的研究，尤其是在用FPGA來(lái)完成與外部ADC的接口控制上做了深入的開(kāi)發(fā)和設(shè)計(jì)，整個(gè)接口控制模塊采用VHDL語(yǔ)言編寫(xiě)，并同時(shí)將ROM、FIFO等數(shù)字邏輯模塊一起集成到一片F(xiàn)PGA芯片當(dāng)中，并在Quartus Ⅱ6.0的開(kāi)發(fā)平臺(tái)上通過(guò)了軟件仿真，時(shí)序仿真結(jié)果達(dá)到了系統(tǒng)要求。
標(biāo)簽： 高精度 地震勘探 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)
上傳時(shí)間： 2013-05-21
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?開(kāi)發(fā)GAL/PAL的軟件，DOS界面進(jìn)行行為級(jí)仿真，判斷設(shè)計(jì)的可行性，驗(yàn)證模塊的功能和設(shè)計(jì)的 debug。然后是調(diào)試和分析環(huán)境中使用代碼處理箱（verisure/for verilog) (VHDLCover /for VHDL)分析仿真結(jié)果，驗(yàn)證測(cè)試級(jí)別。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：shwjl
密集型的矩陣運(yùn)算在信號(hào)處理和圖像處理中被廣泛應(yīng)用，而且往往需要系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)時(shí)運(yùn)算，這就需要系統(tǒng)具有很高的吞吐率。因此尋找矩陣運(yùn)算的高速實(shí)現(xiàn)方法是很有意義的。FPGA的運(yùn)算速度快并且可以并行運(yùn)算，和其它矩陣運(yùn)算的實(shí)現(xiàn)方式相比，F(xiàn)PGA有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。本文主要設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了基于FPGA的各種矩陣運(yùn)算模塊。 本文首先介紹了矩陣運(yùn)算的特點(diǎn)和原理，接著討論了FPGA浮點(diǎn)運(yùn)算單元的VHDL設(shè)計(jì)方法，在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了矩陣相乘累加、三角矩陣求逆和一般矩陣分解求逆的運(yùn)算模塊，給出矩陣階數(shù)擴(kuò)大時(shí)各種矩陣運(yùn)算的分塊實(shí)現(xiàn)方法。然后在ModelSim環(huán)境下仿真了一般矩陣的求逆模塊，與Maflab仿真結(jié)果比較，分析了運(yùn)算精度、時(shí)間復(fù)雜度和資源占用情況，在Virtex-4系列FPGA硬件平臺(tái)上進(jìn)行了調(diào)試和測(cè)試，并通過(guò)USB接口將矩陣運(yùn)算結(jié)果送入PC機(jī)，驗(yàn)證了基于FPGA矩陣運(yùn)算的正確性和可行性。最后對(duì)矩陣求逆模塊在雷達(dá)信號(hào)中的應(yīng)用作了簡(jiǎn)單介紹。
上傳時(shí)間： 2013-07-20
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圖像采集和處理技術(shù)在機(jī)器視覺(jué)和圖像分析等諸多領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，大部分情況下，采集卡只需將前端相機(jī)捕獲的圖像信息正確地傳回計(jì)算機(jī)即可。但是在要求較高的應(yīng)用場(chǎng)合需要采集卡能準(zhǔn)確控制外部光源和相機(jī)，完成圖像采集，預(yù)處理，數(shù)據(jù)傳輸。只有這樣，用戶才可以根據(jù)不同的興趣和需求對(duì)特定的某些圖像進(jìn)行采集、傳輸以及處理，以達(dá)到某種分析目的。 本文根據(jù)國(guó)家985二期項(xiàng)目“三維粒子圖像測(cè)速系統(tǒng)”的圖像采集與處理需要，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一款以FPGA為核心控制芯片的嵌入式圖像采集卡。采集卡以FPGA為邏輯和算法實(shí)現(xiàn)的核心器件，不僅實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)意義上的圖像采集，而且實(shí)現(xiàn)了CCD相機(jī)控制和激光器同步曝光功能，打破了以往單純靠增加硬件設(shè)備實(shí)現(xiàn)同步控制的方法，簡(jiǎn)化了系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)并節(jié)約系統(tǒng)成本。此外，在系統(tǒng)中嵌入了圖像增強(qiáng)算法和采用PCI接口與計(jì)算機(jī)連接滿足了高速采集的要求。同時(shí)，采用市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的Camera Link作為采集卡的圖像輸入接口，提高了系統(tǒng)的通用性、傳輸速率和抗干擾能力，簡(jiǎn)化圖像獲取設(shè)備和模擬攝像頭之間需要視頻解碼等連接。具有嵌入式處理功能，光源同步和相機(jī)控制的采集卡將使機(jī)器視覺(jué)系統(tǒng)，圖像測(cè)速等諸多領(lǐng)域的圖像采集應(yīng)用變得更為便捷。 論文首先對(duì)圖像采集卡系統(tǒng)的組成、整體方案和可行性進(jìn)行了論證。然后給出了圖像采集卡的硬件設(shè)計(jì)。在此部分結(jié)合整體設(shè)計(jì)方案，討論芯片的選型問(wèn)題。根據(jù)所選芯片的本身特點(diǎn)，分模塊地對(duì)圖像采集卡的硬件設(shè)計(jì)原理進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。接下來(lái)是圖像采集卡的軟件設(shè)計(jì)部分。用VHDL和原理圖結(jié)合的方法對(duì)FPGA進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)了圖像采集系統(tǒng)的各個(gè)功能模塊。根據(jù)圖像采集系統(tǒng)的要求用DriverWorks軟件設(shè)計(jì)了圖像采集卡的WDM底層驅(qū)動(dòng)程序和上層應(yīng)用程序。最后是用FPGA實(shí)現(xiàn)了帶修改參數(shù)的硬件嵌入式圖像處理算法——圖像增強(qiáng)。論文中使用QUARTUS軟件嵌入的邏輯分析儀SignalTap對(duì)FPGA設(shè)計(jì)的模塊進(jìn)行了硬件調(diào)試，給出了調(diào)試的時(shí)序圖和調(diào)試結(jié)果，經(jīng)測(cè)試分析該采集卡滿足“三維粒子圖像測(cè)速系統(tǒng)”的要求，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
上傳時(shí)間： 2013-04-24
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頻率是電子技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的一個(gè)基本參數(shù)，同時(shí)也是一個(gè)非常重要的參數(shù)。穩(wěn)定的時(shí)鐘在高性能電子系統(tǒng)中有著舉足輕重的作用，直接決定系統(tǒng)性能的優(yōu)劣。隨著電子技術(shù)的發(fā)展，測(cè)頻系統(tǒng)使用時(shí)鐘的提高，測(cè)頻技術(shù)有了相當(dāng)大的發(fā)展，但不管是何種測(cè)頻方法，±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差始終是限制測(cè)頻精度進(jìn)一步提高的一個(gè)重要因素。 本設(shè)計(jì)闡述了各種數(shù)字測(cè)頻方法的優(yōu)缺點(diǎn)。通過(guò)分析±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差的來(lái)源得出了一種新的測(cè)頻方法：檢測(cè)被測(cè)信號(hào)，時(shí)基信號(hào)的相位，當(dāng)相位同步時(shí)開(kāi)始計(jì)數(shù)，相位再次同步時(shí)停止計(jì)數(shù)，通過(guò)相位同步來(lái)消除計(jì)數(shù)誤差，然后再通過(guò)運(yùn)算得到實(shí)際頻率的大小。根據(jù)M/T法的測(cè)頻原理，已經(jīng)出現(xiàn)了等精度的測(cè)頻方法，但是還存在±1的計(jì)數(shù)誤差。因此，本文根據(jù)等精度測(cè)頻原理中閘門(mén)時(shí)間只與被測(cè)信號(hào)同步，而不與標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)同步的缺點(diǎn)，通過(guò)分析已有等精度澳孽頻方法所存在±1個(gè)計(jì)數(shù)誤差的來(lái)源，采用了全同步的測(cè)頻原理在FPGA器件上實(shí)現(xiàn)了全同步數(shù)字頻率計(jì)。根據(jù)全同步數(shù)字頻率計(jì)的測(cè)頻原理方框圖，采用VHDL語(yǔ)言，成功的編寫(xiě)出了設(shè)計(jì)程序，并在MAX+PLUS Ⅱ軟件環(huán)境中，對(duì)編寫(xiě)的VHDL程序進(jìn)行了仿真，得到了很好的效果。最后，又討論了全同步頻率計(jì)的硬件設(shè)計(jì)并給出了電路原理圖和PCB圖。對(duì)構(gòu)成全同步數(shù)字頻率計(jì)的每一個(gè)模塊，給出了較詳細(xì)的設(shè)計(jì)方法和完整的程序設(shè)計(jì)以及仿真結(jié)果。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)字頻率計(jì)
上傳時(shí)間： 2013-04-24
上傳用戶：qqoqoqo
目前，數(shù)字信號(hào)處理廣泛應(yīng)用于通信、雷達(dá)、聲納、語(yǔ)音與圖像處理等領(lǐng)域，信號(hào)處理算法理論己趨于成熟，但其具體硬件實(shí)現(xiàn)方法卻值得探討。FPGA是近年來(lái)廣泛應(yīng)用的超大規(guī)模、超高速的可編程邏輯器件，由于其具有高集成度、高速、可編程等優(yōu)點(diǎn)，大大推動(dòng)了數(shù)字系統(tǒng)設(shè)計(jì)的單片化、自動(dòng)化，縮短了單片數(shù)字系統(tǒng)的設(shè)計(jì)周期、提高了設(shè)計(jì)的靈活性和可靠性，在超高速信號(hào)處理和實(shí)時(shí)測(cè)控方面有非常廣泛的應(yīng)用。本文對(duì)FPGA的數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)進(jìn)行研究，基于FPGA在數(shù)據(jù)采樣控制和信號(hào)處理方面的高性能和單片系統(tǒng)發(fā)展的新熱點(diǎn)，把FPGA作為整個(gè)數(shù)據(jù)采集與處理系統(tǒng)的控制核心。主要研究?jī)?nèi)容如下： FPGA的單片系統(tǒng)研究。針對(duì)數(shù)據(jù)采集與處理，對(duì)FPGA進(jìn)行選型，設(shè)計(jì)了基于FPGA的單片系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。把整個(gè)控制系統(tǒng)分為三個(gè)部分：多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊。 多通道采樣控制模塊的設(shè)計(jì)。利用4片AD7506和一片AD7862對(duì)64路模擬量進(jìn)行周期采樣，分別設(shè)計(jì)了通道選擇控制模塊和A/D轉(zhuǎn)換控制模塊，并進(jìn)行了仿真，完成了基于FPGA的多通道采樣控制。 數(shù)據(jù)處理模塊的設(shè)計(jì)。FFT算法在數(shù)字信號(hào)處理中占有重要的地位，因此本文研究了FFT的硬件實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)，提出了用FPGA實(shí)現(xiàn)FFT的一種設(shè)計(jì)思想，給出了總體實(shí)現(xiàn)框圖。分別設(shè)計(jì)了旋轉(zhuǎn)因子復(fù)數(shù)乘法器，碟形運(yùn)算單元，存儲(chǔ)器，控制器，并分別進(jìn)行了仿真。重點(diǎn)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了FFT算法中的蝶形處理單元，采用了一種高效乘法器算法設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)了蝶形處理單元中的旋轉(zhuǎn)因子乘法器，從而提高了蝶形處理器的運(yùn)算速度，降低了運(yùn)算復(fù)雜度。理論分析和仿真結(jié)果表明，狀態(tài)機(jī)控制器成功地對(duì)各個(gè)模塊進(jìn)行了有序、協(xié)調(diào)的控制。 存儲(chǔ)控制模塊的設(shè)計(jì)。利用閃存芯片K9K1G08UOA對(duì)采集處理后的數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲(chǔ)，設(shè)計(jì)了FPGA與閃存的硬件連接，設(shè)計(jì)了存儲(chǔ)控制模塊。 本文對(duì)FFT算法的硬件實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了研究，結(jié)合單片系統(tǒng)的特點(diǎn)，把整個(gè)系統(tǒng)分為多通道采樣控制模塊，數(shù)據(jù)處理模塊，存儲(chǔ)控制模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)和仿真。設(shè)計(jì)采用VHDL編寫(xiě)程序的源代碼。仿真測(cè)試結(jié)果表明，此FPGA單片系統(tǒng)可完成對(duì)實(shí)時(shí)信號(hào)的高速采集與處理。
標(biāo)簽： FPGA 數(shù)據(jù)采集 處理技術(shù)
上傳時(shí)間： 2013-07-06
上傳用戶：eclipse
軟件無(wú)線電技術(shù)作為一種新的通信技術(shù)，其基本思想是構(gòu)造一個(gè)通用硬件平臺(tái)，使寬帶A/D，D/A盡量靠近天線，在數(shù)字域完成信號(hào)處理，通過(guò)選用不同軟件模塊即可實(shí)現(xiàn)不同的通信功能，這樣大大縮短了電臺(tái)的研發(fā)周期。該技術(shù)在通信(尤其是在移動(dòng)通信)領(lǐng)域有著迫切的需求和廣闊的應(yīng)用前景。 本文闡述了軟件無(wú)線電的基礎(chǔ)理論，對(duì)信號(hào)采樣理論、多速率信號(hào)處理技術(shù)、高效數(shù)字濾波器、數(shù)字正交變換理論進(jìn)行了分析和研究。從目前器件發(fā)展水平和實(shí)驗(yàn)研究條件出發(fā)，設(shè)計(jì)了一個(gè)基于FPGA的軟件無(wú)線電通信平臺(tái)。設(shè)計(jì)采用了中頻數(shù)字化處理的硬件平臺(tái)結(jié)構(gòu)，選用Altera Cyclone系列FPGA作為信號(hào)處理和總體控制配置的核心，并結(jié)合專用通信芯片，數(shù)字上變頻器AD9856和數(shù)字下變頻器AD6654來(lái)實(shí)現(xiàn)該平臺(tái)。采用VHDL和Verilog HDL語(yǔ)言對(duì)時(shí)分復(fù)用模塊、信道編解碼模塊、調(diào)制解調(diào)模塊等進(jìn)行了模塊化設(shè)計(jì)，并對(duì)電路板設(shè)計(jì)過(guò)程中系統(tǒng)的配置和控制、無(wú)源濾波器設(shè)計(jì)、阻抗匹配電路設(shè)計(jì)等問(wèn)題進(jìn)行了詳細(xì)的討論，最后對(duì)印制電路板進(jìn)行測(cè)試和調(diào)試，獲得了預(yù)期的效果。 本文給出的設(shè)計(jì)方案，大大簡(jiǎn)化了數(shù)字通信系統(tǒng)的硬件設(shè)備，具有較強(qiáng)的通用性和靈活性，通過(guò)修改系統(tǒng)參數(shù)和配置程序，即可適應(yīng)不同的通信模式和信道狀況，充分體現(xiàn)了軟件無(wú)線電的優(yōu)勢(shì)。該平臺(tái)不僅僅能應(yīng)用在通信設(shè)備上，在許多系統(tǒng)驗(yàn)證平臺(tái)、測(cè)試設(shè)備中均可應(yīng)用，頗具實(shí)用價(jià)值。
標(biāo)簽： FPGA 軟件無(wú)線電 通信平臺(tái)
上傳時(shí)間： 2013-07-21
上傳用戶：淺言微笑
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