軟件無線電技術(shù)作為一種新的通信技術(shù)，其基本思想是構(gòu)造一個通用硬件平臺，使寬帶A/D，D/A盡量靠近天線，在數(shù)字域完成信號處理，通過選用不同軟件模塊即可實現(xiàn)不同的通信功能，這樣大大縮短了電臺的研發(fā)周期。該技術(shù)在通信(尤其是在移動通信)領(lǐng)域有著迫切的需求和廣闊的應(yīng)用前景。 本文闡述了軟件無線電的基礎(chǔ)理論，對信號采樣理論、多速率信號處理技術(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)展水平和實驗研究條件出發(fā)，設(shè)計了一個基于FPGA的軟件無線電通信平臺。設(shè)計采用了中頻數(shù)字化處理的硬件平臺結(jié)構(gòu)，選用Altera Cyclone系列FPGA作為信號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來實現(xiàn)該平臺。采用VHDL和Verilog HDL語言對時分復(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，并對電路板設(shè)計過程中系統(tǒng)的配置和控制、無源濾波器設(shè)計、阻抗匹配電路設(shè)計等問題進(jìn)行了詳細(xì)的討論，最后對印制電路板進(jìn)行測試和調(diào)試，獲得了預(yù)期的效果。 本文給出的設(shè)計方案，大大簡化了數(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)了軟件無線電的優(yōu)勢。該平臺不僅僅能應(yīng)用在通信設(shè)備上，在許多系統(tǒng)驗證平臺、測試設(shè)備中均可應(yīng)用，頗具實用價值。
上傳時間： 2013-07-21
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近年來，計算機(jī)圖形學(xué)應(yīng)用越來越廣泛，尤其是三維(3D)繪圖。3D繪圖使用3D模型和各種影像處理產(chǎn)生具有三維空間真實感的影像，應(yīng)用于虛擬真實情況以及多媒體的產(chǎn)品上，且多半是使用低成本的實時3D計算機(jī)繪圖技術(shù)為基礎(chǔ)。在初期3D圖形學(xué)剛起步時，由于圖形簡單，因此可以利用CPU來運算，但隨著圖形學(xué)技術(shù)的發(fā)展，所要繪制的圖形越來越復(fù)雜，這時如果單純依賴CPU來處理，不能達(dá)到實時的要求，因此需要專門的硬件來加速圖形處理，GPU(圖形處理單元)因此出現(xiàn)了。不過由于3D圖形加速硬件的復(fù)雜性和短壽命，這極大地提高了對硬件開發(fā)環(huán)境的需要。為了更好的對設(shè)計進(jìn)行更改和測試，不能僅僅用專門定制的方法來設(shè)計，需要其他的方：硬件描述語言(HDL)和FPGA。 隨著計算機(jī)繪圖規(guī)模的需要，借助輔助硬件資源，來提高圖形處理單元(GPU)處理速度的需求越來越普遍。自從15年前現(xiàn)場可編程門陣列(FPGA)開始出現(xiàn)以來，其在可編程硬件領(lǐng)域所起的作用越來越大。它們在速度、體積和速度方面都有了很大的提高。這意味著FPGA在以前只能使用專用硬件的場合越來越重要。其中一個應(yīng)用領(lǐng)域就是3D圖形渲染，在這個研究領(lǐng)域里人們正在利用具有可編程性能的FPGA來幫助改進(jìn)圖形處理單元(GPU)的性能。 能夠在廉價、可動態(tài)重新配置的FPGA上實現(xiàn)復(fù)雜算法來輔助硬件設(shè)計。本文的設(shè)計就是通過在FPGA上實現(xiàn)3維圖形幾何處理管線部分功能來提高圖形處理速度。具體實現(xiàn)中使用硬件描述語言(Verilog HDL)進(jìn)行邏輯設(shè)計，并發(fā)現(xiàn)問題解決問題。 本文主要特色如下： 1.針對幾何變換換子系統(tǒng)，提出一種硬件實現(xiàn)方案，該方案能對基本的幾何變換如：平移、縮放、旋轉(zhuǎn)和投影進(jìn)行操作。首先構(gòu)造出總體變換矩陣，隨后進(jìn)行矩陣乘法運算，再進(jìn)行投影變換，最后輸出變換座標(biāo)。提出一種脈動陣列結(jié)構(gòu)，用于兩個矩陣的乘法運算。找到一種快捷的方法來實現(xiàn)矩陣相乘，將能大大提高系統(tǒng)的效率。 2.對于3D圖形裁剪，文中描述了一種裁剪引擎，它能夠處理3D圖形中的裁剪、透視除法以及視口映射的功能。硬件實現(xiàn)的難度取決于裁剪算法的復(fù)雜程度。我們在Sutherland-Hodgman裁剪算法的基礎(chǔ)上提出一種新的裁剪算法，該算法通過去除冗余頂點以提高處理速度，同時利用編碼來判斷線段可見性的方法使得硬件實現(xiàn)變得很容易。 3.最后，我們在FPGA上實現(xiàn)了幾何變換以及三維裁剪，并與C語言的模擬結(jié)果對比發(fā)現(xiàn)結(jié)果正確，且三維裁剪能夠以3M個三角形/s的速度運行，滿足了圖形流水中的實時性要求。
上傳時間： 2013-04-24
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數(shù)據(jù)采集處理技術(shù)是現(xiàn)代信號處理的基礎(chǔ)，廣泛應(yīng)用于雷達(dá)、聲納、軟件無線電、瞬態(tài)信號測試等領(lǐng)域。隨著信息科學(xué)的飛速發(fā)展，人們面臨的信號處理任務(wù)越來越繁重，對數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)的要求也越來越高。近年來FPGA由于其設(shè)計靈活性、更強(qiáng)的適應(yīng)性及可重構(gòu)性，結(jié)合SDRAM的高速、大容量、價格優(yōu)勢，在設(shè)計高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)時受到了廣泛的關(guān)注。 本課題重點研究了基于FPGA與DDR2-SDRAM的高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)技術(shù)，為需要大容量存儲器的系統(tǒng)設(shè)計提供了新的思路。在深入研究了DDR2-SDRAM器件的基本構(gòu)造與工作原理的基礎(chǔ)上，結(jié)合成熟的商業(yè)化IP核，提出了基于FPGA與DDR2-SDRAM的高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的設(shè)計方案，并從總體設(shè)計構(gòu)想到各邏輯細(xì)節(jié)實現(xiàn)都進(jìn)行了詳細(xì)描述。根據(jù)DDR2-SDRAM的特點，選擇合適的內(nèi)存調(diào)度方案，采用Verilog HDL語言設(shè)計實現(xiàn)了該高速實時數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，并對系統(tǒng)功能進(jìn)行驗證與分析，結(jié)果表明本設(shè)計完全能夠滿足系統(tǒng)的性能指標(biāo)。
標(biāo)簽： 高速實時數(shù) 采集系統(tǒng)
上傳時間： 2013-06-24
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多功能車輛總線一類設(shè)備是一個在列車通信網(wǎng)(TCN，TrainCommunication Network)中普遍使用的網(wǎng)絡(luò)接口單元。目前我國的新式列車大多采用列車通信網(wǎng)傳輸列車中大量的控制和服務(wù)信息。但使用的列車通信網(wǎng)產(chǎn)品主要為國外進(jìn)口，因此迫切需要研制具有自主知識產(chǎn)權(quán)的列車通信網(wǎng)產(chǎn)品。 論文以一類設(shè)備控制器的設(shè)計為核心，采取自頂向下的模塊設(shè)計方法。將設(shè)備控制器分為同步層和數(shù)據(jù)處理層來分別實現(xiàn)對幀的發(fā)送與接收處理和對幀數(shù)據(jù)的提取與存儲處理。 同步層包含幀的識別模塊、曼徹斯特譯碼模塊、曼徹斯特編碼與幀封裝三個模塊。幀識別模塊檢測幀的起始位并對幀類型進(jìn)行判斷。譯碼模塊根據(jù)采集的樣本值來判斷曼徹斯特編碼的值，采樣的難點在于非理想信號帶來的采樣誤差，論文使用結(jié)合位同步的多點采樣法來提高采樣質(zhì)量。幀分界符中的非數(shù)據(jù)符不需要進(jìn)行曼徹斯特編碼，編碼時在非數(shù)據(jù)符位關(guān)閉編碼電路使非數(shù)據(jù)符保持原來的編碼輸出。 數(shù)據(jù)處理層以主控單元(MCU，Main Control Unit)和通信存儲器為設(shè)計核心。MCU是控制器的核心，對接收的主幀進(jìn)行分析，判斷是從通信存儲器相應(yīng)端口取出應(yīng)答從幀并發(fā)送，還是準(zhǔn)備接收從幀并存入通信存儲器。通信存儲器存儲設(shè)備的通信數(shù)據(jù)，合適的地址分配能簡化MCU的控制程序，論文固定了通信存儲器端口大小使MCU可以根據(jù)一個固定的公式進(jìn)行端口的遍歷從而簡化了MCU程序的復(fù)雜度。數(shù)據(jù)在傳輸中由于受到干擾和沖突等問題而出現(xiàn)錯誤，論文采用循環(huán)冗余檢驗碼結(jié)合偶檢驗擴(kuò)展來對傳輸數(shù)據(jù)進(jìn)行差錯控制。 最后，使用FPGA和硬件描述語言Verilog HDL開發(fā)出了MVB一類設(shè)備。目前該一類設(shè)備已運用在SS4G電力機(jī)車的制動控制單元(BCU．Brake Control Unit)中并在鐵道科學(xué)研究院通過了TCN通信測試。一類設(shè)備的成功研制為列車通信網(wǎng)中總線管理器等高類設(shè)備的開發(fā)奠定了堅實的基礎(chǔ)。
上傳時間： 2013-07-27
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FPGA 技術(shù)是圖像處理領(lǐng)域的一個重要的研究課題，近年來倍受人們的關(guān)注。本文研究了視頻信號的采集、顯示以及通過網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行傳輸?shù)姆椒ā２⑻岢隽艘惶谆贔PGA 的實現(xiàn)方案。 系統(tǒng)可以分為采集控制模塊、顯示控制模塊和網(wǎng)絡(luò)傳輸控制模塊3 部分。視頻信號的采集用到了視頻處理芯片SAA7113，通過FPGA 對其初始化，可以得到經(jīng)過A/D 轉(zhuǎn)換的YUV 格式視頻信號，利用采集控制模塊可以將這些視頻信號保存到SRAM 中去。顯示控制模塊讀出SRAM 中的視頻信號，進(jìn)行YUV 格式到RGB 格式的轉(zhuǎn)換以及幀頻變換等操作，再利用VGA 顯示芯片THS8134 就可以將采集到的視頻信號在LCD 上顯示出來。基于IEEE802.3 協(xié)議的網(wǎng)絡(luò)傳輸控制模塊將YUV 格式的視頻信號進(jìn)行添加報頭、CRC 校驗碼等操作后，將其變成一個MAC 幀，可以在以太網(wǎng)絡(luò)中傳輸。 設(shè)計選用硬件描述語言Verilog HDL，在開發(fā)工具QuartusII 中完成軟核的綜合、布局布線、匯編，并最終在QuartusII 和Active-HDL 中進(jìn)行時序仿真驗證。 對設(shè)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(jìn)行驗證，再模擬外部器件對設(shè)計的接口進(jìn)行驗證。驗證流程是功能仿真、時序仿真、板級調(diào)試，最終通過了系統(tǒng)測試，驗證了該設(shè)計的功能。
標(biāo)簽： FPGA 視頻采集 傳輸 實現(xiàn)技術(shù)
上傳時間： 2013-07-21
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本文主要研究了認(rèn)知無線電頻譜感知功能的關(guān)鍵技術(shù)以及硬件實現(xiàn)方法。首先，提出了認(rèn)知無線電頻譜感知功能的硬件實現(xiàn)框圖，包括射頻前端部分和數(shù)字信號處理部分，接著簡單介紹了射頻前端電路的功能與特性，最后重點介紹了數(shù)字信號處理部分的FPGA實現(xiàn)與驗證過程。 數(shù)字處理部分主要實現(xiàn)寬帶信號的短時傅立葉分析，將中頻寬帶數(shù)字信號通過基于多相濾波器組的下變頻模塊，實現(xiàn)并行多通道的數(shù)字下變頻，然后對每個信道進(jìn)行重疊加窗處理，最后再做快速傅立葉分析(FFT)，從而得到信號的時頻關(guān)系。整個系統(tǒng)主要包括：延時抽取模塊、多相濾波器模塊、32點開關(guān)式流水線FFT模塊、滑動窗緩沖區(qū)、256點流水線FFT模塊等。 本設(shè)計采用Verilog HDL硬件描述語言進(jìn)行設(shè)計，基于Xilinx公司的Virtex-4XC4VSX35芯片。整個系統(tǒng)采用全同步設(shè)計，可穩(wěn)定工作于200MHz，其分析帶寬高達(dá)65MHz，具有很高的使用價值。
標(biāo)簽： FPGA 認(rèn)知無線電 感知功能 頻譜
上傳時間： 2013-06-13
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隨著GPS(Global Positioning System)技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，其全球性、全天候、低成本等特點使得GPS接收機(jī)的用戶數(shù)量大幅度增加，應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。但由于定位過程中各種誤差源的存在，單機(jī)定位精度受到影響。目前常從兩個方面考慮減小誤差提高精度：①用高精度相位天線、差分技術(shù)等通過提高硬件成本獲取高精度；②針對誤差源用濾波算法從軟件方面實現(xiàn)精度提高。兩種方法中，后者相對于前者在滿足精度要求的前提下節(jié)約成本，而且便于系統(tǒng)融合，是應(yīng)用于GPS定位的系統(tǒng)中更有前景的方法。但由于在系統(tǒng)中實現(xiàn)定位濾波算法需要時間，傳統(tǒng)CPU往往不能滿足實時性的要求，而FPGA以其快速并行計算越來越受到青睞。 本文在FPGA平臺上，根據(jù)“先時序后電路”的設(shè)計思想，由同步?jīng)]計方法以及自頂向下和自下而上的混合設(shè)計方法實現(xiàn)系統(tǒng)的總體設(shè)計。從GPS-OEM板輸出的定位信息的接收到定位結(jié)果的坐標(biāo)變換，最終到kalman濾波遞推計算減小定位誤差，實現(xiàn)實時、快速、高精度的GPS定位信息采集處理系統(tǒng)，為GPS定位數(shù)據(jù)的處理方法做了新的嘗試，為基于FPGA的GPS嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)奠定了基礎(chǔ)。具體工作如下： 基于FPGA設(shè)計了GPS定位數(shù)據(jù)的正確接收和顯示，以及經(jīng)緯度到平面坐標(biāo)的投影變換。根掘GPS輸出信息標(biāo)準(zhǔn)和格式，通過串口接收模塊實現(xiàn)串口數(shù)掘的接收和經(jīng)緯度信息提取，并通過LCD實時顯示。在提取信息的同時將數(shù)據(jù)格式由ASCⅡ碼轉(zhuǎn)變?yōu)槭M(jìn)制整數(shù)型，實現(xiàn)利用移位和加法運算達(dá)到代替乘法運算的效果，從而減少資源的利用率。在坐標(biāo)轉(zhuǎn)換過程中，利用查找表的方法查找轉(zhuǎn)化時需要的各個參數(shù)值，并將該參數(shù)先轉(zhuǎn)為雙精度浮點小數(shù)，再進(jìn)行坐標(biāo)轉(zhuǎn)換。根據(jù)高斯轉(zhuǎn)化公式的規(guī)律將公式簡化成只涉及加法和乘法運算，以此簡化公式運算量，達(dá)到節(jié)省資源的目的。 卡爾曼濾波器的實現(xiàn)。首先分析了影響定位精度的各種誤差因素，將各種誤差因素視為一階馬爾科夫過程的總誤差，建立了系統(tǒng)狀態(tài)方程、觀測方程和濾波方程，并基于分散濾波的思想進(jìn)行卡爾曼濾波設(shè)計，并通過Matlab進(jìn)行仿真。結(jié)果表明，本文設(shè)計的卡爾曼濾波器收斂性好，定位精度高、估計誤差小。在仿真基礎(chǔ)上，實現(xiàn)基于FPGA的卡爾曼濾波計算。在滿足實時性的基礎(chǔ)上，通過IP核、模塊的分時復(fù)用和樹狀結(jié)構(gòu)節(jié)省資源，實現(xiàn)數(shù)據(jù)卡爾曼濾波，達(dá)到提高數(shù)據(jù)精度的效果。 設(shè)計中以Xilinx公司的Virtex-5系列的XC5VLX110-FF676為硬件平臺，采用Verilog HDL硬件描述語言實現(xiàn)，利用Xilinx公司的ISE10.1工具布局布線，一共使用44438個邏輯資源，時鐘頻率達(dá)到100MHZ以上，滿足實時性信號處理要求，在保證精度的前提下達(dá)到資源最優(yōu)。Modelsim仿真驗證了該設(shè)計的正確性。
上傳時間： 2013-04-24
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PCI（Peripheral Component Interconnect）局部總線是微型計算機(jī)中處理器、存儲器與外圍控制部件、擴(kuò)展卡之間的互連接口，由于其速度快、可靠性高、成本低、兼容性好等特點，在各種計算機(jī)總線標(biāo)準(zhǔn)占有重要地位，基于PCI標(biāo)準(zhǔn)的接口設(shè)計已經(jīng)成為相關(guān)項目開發(fā)中的一個重要的選擇。 目前，現(xiàn)場可編程門陣列FPGA（Field Programmable Gates）得到了廣泛應(yīng)用。由于其具有規(guī)模大，開發(fā)過程投資小，可反復(fù)編程，且支持軟硬件協(xié)同設(shè)計等特點，因此已逐步成為復(fù)雜數(shù)字硬件電路設(shè)計的首選。 PCI接口的開發(fā)有多種方法，主要有兩種：一是使用專用接口芯片，二是使用可編程邏輯器件，如FPGA。本論文基于成本和實際需要的考慮，采用第二種方法進(jìn)行設(shè)計。 本論文采用自上而下（Top-To-Down）和模塊化的設(shè)計方法，使用FPGA和硬件描述語言（VHDL和Verilog HDL）設(shè)計了一個PCI接口核，并通過自行設(shè)計的試驗板對其進(jìn)行驗證。為使設(shè)計準(zhǔn)確可靠，在具體模塊的設(shè)計中廣泛采用流水線技術(shù)和狀態(tài)機(jī)的方法。 論文最終設(shè)計完成了一個33M32位的PCI主從接口，并把它作為以NIOSⅡ為核心的SOPC片內(nèi)外設(shè)，與通用計算機(jī)成功進(jìn)行了通訊。 論文對PCI接口進(jìn)行了功能仿真，仿真結(jié)果和PCI協(xié)議的要求一致，表明本論文設(shè)計正確。把設(shè)計下載進(jìn)FPGA芯片EP2C8Q208C7之后，論文給出了使用SIGNALTAPⅡ觀察到的信號實際波形，波形顯示PCI接口能夠滿足本設(shè)計中系統(tǒng)的需要。本文最后還給出試驗板的具體設(shè)計步驟及驅(qū)動程序的安裝。
標(biāo)簽： FPGA PCI 接口的設(shè)計
上傳時間： 2013-07-28
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·本書是《從算法設(shè)計到硬線邏輯的實現(xiàn)——復(fù)雜數(shù)字邏輯系統(tǒng)的Verilog HDL設(shè)計技術(shù)和方法》的配套用書。主要內(nèi)容包括12個實驗練習(xí)和Verilog的語法手冊。各個實驗由淺入深，從簡單到復(fù)雜，介紹了用Verilog語言設(shè)計數(shù)字電路系統(tǒng)的實用方法與技術(shù)，有較強(qiáng)的實踐性與指導(dǎo)意義。語法部分包括標(biāo)志符的使用、基本語句以及系統(tǒng)任務(wù)與函數(shù)的介紹。內(nèi)容較為詳盡，可方便學(xué)生與工程技術(shù)人員查詢使用，對學(xué)習(xí)Veri
上傳時間： 2013-06-30
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·作者：[美]Michael D.Ciletti出版社：電子工業(yè)出版社 內(nèi)容簡介：本書通過大量完整的實例講解了使用VerilogHDL進(jìn)行超大規(guī)模集成電路設(shè)計的結(jié)構(gòu)化建模方法、關(guān)鍵步驟和設(shè)計驗證方法等實用內(nèi)容。全書共分11章，涵蓋了建模、結(jié)構(gòu)平衡、功能驗證、故障模擬和邏輯合成等關(guān)鍵問題，還有合成后設(shè)計確認(rèn)、定時分析及可測性設(shè)計等內(nèi)容。
標(biāo)簽： Verilog nbsp HDL 數(shù)字設(shè)計
上傳時間： 2013-06-19
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